Con người từ thời cổ xưa đã tự hỏi ánh sáng là gì, vật chất cứ chia nhỏ mãi thì sẽ đi đến đâu....? Đến ngày nay chúng ta đều biết ánh sáng là các hạt photon không khối lượng, vật chất chia nhỏ mãi sẽ xuống nguyên tử, điện tử....
Ở thế giới vi mô, sự tồn tại và tính chất của vật chất phụ thuộc vào ý thức và lý thuyết tốt nhất để mô tả chúng là vật lý lượng tử. Thí nghiệm nổi tiếng để chứng minh điều này là bắn các hạt vi mô (nguyên tử, electron...) qua 1 bức tường có 2 khe nhỏ A, B (double slit experiment) đằng sau bức tường đó người ta đặt 1 camera theo dõi xem hạt vi mô đó đi qua khe nào trước khi va vào màn hình huỳnh quang đánh dấu nơi các hạt đó đã chạm vào. 1 điều cực kỳ ngạc nhiên là tín hiệu thu được ở màn hình hoàn toàn phụ thuộc vào việc ta bật hay tắt camera, nói một cách khác sự quan sát của chúng ta (tức là ý thức) quyết định tính chất của vật chất.
Ý thức được tạo ra qua sự nhìn, nghe, sờ chuyển lên bộ não. Vậy ý thức là gì, phải chăng đó chỉ là ảo ảnh? liệu có sự liên hệ của vật lý lượng tử với ý thức hay không? Cách thế giới vi mô hành xử phụ thuộc vào chúng ta "nhìn" vào nó, vậy "thực tế" thực sự có nghĩa là gì nếu không có ý thức? Nếu thiên nhiên có thể thay đổi hành vi của nó tùy thuộc vào ý thức, phải chăng chúng ta có thể lừa nó để thể hiện bàn tay của mình?
Khoa học lượng tử là 1 bước tiến lớn của con người trong sự hiểu biết về vật chất bất kể sự phản đối của không ít nhà khoa học. Khi nói về cơ học lượng tử Einstein đã từng thốt lên: “phải chăng mặt trăng không tồn tại khi chúng ta không nhìn vào nó?”
Ngày nay, một số nhà vật lý cho rằng lý thuyết lượng tử có thể cần thiết để hiểu đầy đủ về cách thức hoạt động của bộ não. Từ những năm 1980, nhà vật lý người Anh Roger Penrose cho rằng có những cấu trúc phân tử trong não của chúng ta có khả năng thay đổi trạng thái của chúng để đáp ứng với một sự kiện lượng tử duy nhất. Ở đây khả năng duy trì các trạng thái tinh thần là một hiệu ứng lượng tử thực sự xuất hiện theo cách các nơ-ron được kích hoạt để giao tiếp qua tín hiệu điện.
Ở 1 góc nhìn đối lập, nhà vật lý Max Tegmark cho rằng các hiệu ứng lượng tử chồng chất dễ dàng bị phá hủy trong môi trường tế bào sống ấm và ẩm ướt. Ở đây tín hiệu thần kinh là các xung điện, gây ra bởi sự đi qua của các nguyên tử tích điện trên thành tế bào thần kinh. Nếu một trong những nguyên tử này ở trạng thái chồng chất và sau đó va chạm với một tế bào thần kinh, Tegmark cho thấy sự chồng chất sẽ phân rã trong chưa đầy một phần tỷ tỷ giây. Phải mất ít nhất mười nghìn tỷ lần để một tế bào thần kinh phát ra tín hiệu và do đó sự chồng chất lượng tử của các phân tử liên quan đến tín hiệu thần kinh không thể tồn tại.
Đi sâu vào các lý luận của Tegmark, nhà vật lý Matthew Fisher lập luận rằng bộ não có thể chứa các phân tử có khả năng duy trì sự chồng chất lượng tử mạnh mẽ hơn. Cụ thể, ông nghĩ rằng hạt nhân của các nguyên tử phốt pho có thể có khả năng này. Nguyên tử phốt pho có ở khắp mọi nơi trong các tế bào sống. Chúng thường có dạng các ion photphat, trong đó một nguyên tử phốt pho kết hợp với bốn nguyên tử oxy. Các ion như vậy là đơn vị năng lượng cơ bản trong các tế bào.
Các bạn nghĩ sao? Thế giới tự nhiên luôn tràn đầy những bí ẩn mà chúng ta muốn khám phá. Mỗi con người chúng ta đều có ý thức, cảm giác yêu thương hờn ghét, để biết được nó là gì có nguồn gốc từ đâu có lẽ đó chính là giới hạn trí thức của con người.
Khoa học lượng tử là 1 bước tiến lớn của con người trong sự hiểu biết về vật chất bất kể sự phản đối của không ít nhà khoa học. Khi nói về cơ học lượng tử Einstein đã từng thốt lên: “phải chăng mặt trăng không tồn tại khi chúng ta không nhìn vào nó?”
Ngày nay, một số nhà vật lý cho rằng lý thuyết lượng tử có thể cần thiết để hiểu đầy đủ về cách thức hoạt động của bộ não. Từ những năm 1980, nhà vật lý người Anh Roger Penrose cho rằng có những cấu trúc phân tử trong não của chúng ta có khả năng thay đổi trạng thái của chúng để đáp ứng với một sự kiện lượng tử duy nhất. Ở đây khả năng duy trì các trạng thái tinh thần là một hiệu ứng lượng tử thực sự xuất hiện theo cách các nơ-ron được kích hoạt để giao tiếp qua tín hiệu điện.
Penrose lần đầu tiên đề xuất rằng các hiệu ứng lượng tử có trong nhận thức của con người trong cuốn sách năm 1989 của ông “The Emperor's New Mind”. Trong cuốn sách “Shadows of the Mind” năm 1994, ông cho rằng các cấu trúc liên quan đến nhận thức lượng tử có thể là các chuỗi protein gọi là microtubules. Chúng được tìm thấy trong hầu hết các tế bào của chúng ta, bao gồm các tế bào thần kinh trong não. Penrose và Hameroff lập luận rằng sự rung động của vi ống có thể áp dụng sự chồng chất lượng tử. Những con chim di cư sử dụng điều hướng từ tính, những cây xanh khi chúng sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp có lẽ là những ví dụ tiêu biểu cho sự liên hệ giữa vật lý lượng tử và ý thức.
Ở 1 góc nhìn đối lập, nhà vật lý Max Tegmark cho rằng các hiệu ứng lượng tử chồng chất dễ dàng bị phá hủy trong môi trường tế bào sống ấm và ẩm ướt. Ở đây tín hiệu thần kinh là các xung điện, gây ra bởi sự đi qua của các nguyên tử tích điện trên thành tế bào thần kinh. Nếu một trong những nguyên tử này ở trạng thái chồng chất và sau đó va chạm với một tế bào thần kinh, Tegmark cho thấy sự chồng chất sẽ phân rã trong chưa đầy một phần tỷ tỷ giây. Phải mất ít nhất mười nghìn tỷ lần để một tế bào thần kinh phát ra tín hiệu và do đó sự chồng chất lượng tử của các phân tử liên quan đến tín hiệu thần kinh không thể tồn tại.
Đi sâu vào các lý luận của Tegmark, nhà vật lý Matthew Fisher lập luận rằng bộ não có thể chứa các phân tử có khả năng duy trì sự chồng chất lượng tử mạnh mẽ hơn. Cụ thể, ông nghĩ rằng hạt nhân của các nguyên tử phốt pho có thể có khả năng này. Nguyên tử phốt pho có ở khắp mọi nơi trong các tế bào sống. Chúng thường có dạng các ion photphat, trong đó một nguyên tử phốt pho kết hợp với bốn nguyên tử oxy. Các ion như vậy là đơn vị năng lượng cơ bản trong các tế bào.
Phần lớn năng lượng của tế bào được lưu trữ trong các phân tử gọi là ATP, trong đó có một chuỗi gồm ba nhóm phosphate được nối với một phân tử hữu cơ. Khi một trong những phốt phát được cắt tự do, năng lượng sẽ được giải phóng cho tế bào sử dụng. Các tế bào có máy móc phân tử để lắp ráp các ion photphat thành các nhóm và tách chúng ra một lần nữa.
Fisher đề xuất một sơ đồ trong đó hai ion photphat có thể được đặt trong một loại chồng chất đặc biệt gọi là "trạng thái vướng víu" (entangled state). Các hạt nhân phốt pho có tính chất lượng tử là spin, khiến chúng giống như các nam châm nhỏ với các cực chỉ theo các hướng cụ thể. Ở trạng thái vướng víu, spin của một hạt nhân phốt pho phụ thuộc vào hạt nhân kia. Nói cách khác, các trạng thái vướng víu là các trạng thái chồng chất thực sự liên quan đến nhiều hơn một hạt lượng tử. Ông đồng ý với Tegmark rằng các rung động lượng tử, giống như những rung động được Penrose và Hameroff đưa ra, sẽ bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi môi trường xung quanh "và sẽ xuất hiện gần như ngay lập tức".
Nhưng spin hạt nhân tương tác rất yếu với môi trường xung quanh và hành vi lượng tử trong các spin hạt nhân phốt pho sẽ giữ được sự gắn kết. Điều này có thể xảy ra, Fisher nói, nếu các nguyên tử phốt pho được kết hợp vào các vật thể lớn hơn gọi là "phân tử Posner". Đây là các cụm gồm sáu ion photphat, kết hợp với chín ion canxi. Có một số bằng chứng cho thấy chúng có thể tồn tại trong các tế bào sống. Trong các phân tử Posner, Fisher lập luận, các spin phốt pho có thể gắn kết chặt chẽ ngay cả trong các tế bào sống. Điều đó có nghĩa là họ có thể ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của bộ não.
Các bạn nghĩ sao? Thế giới tự nhiên luôn tràn đầy những bí ẩn mà chúng ta muốn khám phá. Mỗi con người chúng ta đều có ý thức, cảm giác yêu thương hờn ghét, để biết được nó là gì có nguồn gốc từ đâu có lẽ đó chính là giới hạn trí thức của con người.
(Nguồn BBC)