Approcci quantistici alla coscienza

Traduzione di Filippo Pelucchi.

Revisione a cura di un anonimo, che ringrazio per l’impegno. Pagina originale di Harald Atmanspacher. 

Versione: Autunno 2022. 

IMPORTANT: the following is the translation of Harald Atmanspacher ’s entry on “Quantum Approaches To Consciousness” in the Stanford Encyclopedia of Philosophy.  The translation follows the version of the entry in the SEP’s archives at https://plato.stanford.edu/archives/fall2022/entries/qt-consciousness/ . This translated version may differ from the current version of the entry, which may have been updated since the time of this translation. The current version is located at <https://plato.stanford.edu/entries/qt-consciousness>. We’d like to thank the Editors of the Stanford Encyclopedia of Philosophy for granting permission to translate and to publish this entry on the web.

È ampiamente accettato che la coscienza o, più in generale, l’attività mentale sia in qualche modo correlata al comportamento del cervello. Dato che la teoria quantistica è la teoria più fondamentale della materia che abbiamo a disposizione al momento, è legittimo chiedersi se possa aiutarci nella nostra comprensione della coscienza. In questa voce verranno esaminati diversi approcci proposti negli ultimi decenni per rispondere affermativamente a questa domanda. Esistono essenzialmente tre tipi di approcci: (1) la coscienza è una manifestazione di processi quantistici nel cervello, (2) i concetti quantistici sono usati per comprendere la coscienza senza fare riferimento all’attività cerebrale e (3) la materia e la coscienza sono considerate come doppi aspetti di una realtà elementare. Verranno discusse le principali versioni contemporanee di questi approcci di ispirazione quantistica. Verrà fatto notare che essi fanno ipotesi epistemologiche diverse e utilizzano la teoria quantistica in modi altrettanto diversi. Per ciascuno degli approcci discussi, saranno evidenziate sia le caratteristiche problematiche che quelle promettenti.

1. Introduzione

Il problema di quale sia la relazione tra mente e materia ha molte sfaccettature e può essere affrontato da diversi punti di partenza. Le discipline storicamente all’avanguardia in questo senso sono la filosofia e la psicologia, alle quali si sono successivamente affiancate le scienze comportamentali, le scienze cognitive e le neuroscienze. Inoltre, la fisica dei sistemi complessi e la fisica quantistica ne hanno stimolato parecchio la discussione sin dai loro albori.

Per quanto riguarda la questione della complessità, è evidente: il cervello è uno dei sistemi più complessi che conosciamo. Lo studio delle reti neurali, la loro relazione con il funzionamento dei singoli neuroni e altri argomenti importanti traggono e (trarranno parecchio vantaggio) dall’approccio dei sistemi complessi. Per quanto riguarda la fisica quantistica, non vi è alcun dubbio che gli eventi quantistici si verifichino e che abbiano efficacia all’interno del cervello così come da qualche altra parte nel mondo, inclusi i sistemi biologici.[1] Tuttavia, è controverso se questi eventi siano efficaci e rilevanti per quegli aspetti dell’attività cerebrale correlati con l’attività mentale.

Il motivo originario per cui all’inizio del XX secolo la teoria quantistica venne messa in relazione con la coscienza era essenzialmente filosofico. È abbastanza plausibile che le libere decisioni consapevoli (il “libero arbitrio”) siano problematiche in un mondo completamente deterministico: [2] dunque, la casualità quantistica potrebbe davvero aprire nuove possibilità al libero arbitrio. (D’altro canto, la casualità è problematica per la volizione rivolta a uno scopo!)

La teoria quantistica ha introdotto un elemento di casualità che si distingue dalla precedente visione del mondo deterministica che la precede, in cui la casualità esprime la nostra ignoranza di una descrizione più dettagliata del mondo (come avviene nella meccanica statistica). In netto contrasto con tale casualità epistemica, la casualità quantistica in processi come l’emissione spontanea di luce, il decadimento radioattivo o altri esempi ancora è stata considerata una caratteristica fondamentale della natura, indipendentemente dall’ignoranza o dalla conoscenza che ne abbiamo. Per essere precisi, questa caratteristica si riferisce a singoli eventi quantistici, mentre il comportamento di insiemi di tali eventi è determinato statisticamente. L’indeterminismo dei singoli eventi quantistici è vincolato da leggi statistiche.

Altre caratteristiche della teoria quantistica, che divennero attraenti nella discussione dei problemi sulla coscienza, furono i concetti di complementarità e di entanglement. Pionieri della fisica quantistica come Planck, Bohr, Schrödinger, Pauli (e altri) hanno sottolineato i possibili ruoli che potrebbe assumere la teoria quantistica nel riconsiderare l’antico conflitto tra determinismo e libero arbitrio. Per delle panoramiche informative con diversi focus vedi, ad esempio, Squires (1990), Kane (1996), Butterfield (1998), Suarez e Adams (2013).

2. Assunti filosofici di fondo

Le diverse versioni della dicotomia tra mente e materia vanno dalla loro distinzione fondamentale a un livello elementare di descrizione fino all’emergere della mente (coscienza) dal cervello intesa come un sistema materiale estremamente sofisticato e altamente sviluppato. Panorami informativi si possono trovare in Popper & Eccles (1977), Chalmers (1996) e Pauen (2001).

Un aspetto importante di tutte le discussioni sulla relazione tra mente e materia è la distinzione tra approcci descrittivi ed esplicativi. Ad esempio, “correlazione” è un termine descrittivo con rilevanza empirica, mentre “causalità” è un termine esplicativo associato a tentativi teorici di comprendere le correlazioni. La causalità implica delle correlazioni tra causa ed effetto, ma non sempre vale il contrario: le correlazioni tra due sistemi possono derivare da una causa comune nella loro storia, anziché da un’interazione causale diretta.

Nelle scienze fondamentali si parla tipicamente di relazioni causali in termini di interazioni. In fisica, per esempio, esistono quattro tipi fondamentali di interazione (elettromagnetica, nucleare debole, nucleare forte, gravitazionale) che servono a spiegare le correlazioni che si osservano nei sistemi fisici. Per quanto riguarda il problema mente-materia, la situazione è più complessa. Ben lontano da una comprensione teorica in questo campo, il corpus di conoscenze esistente consiste essenzialmente di correlazioni empiriche tra stati cerebrali e stati mentali. Queste correlazioni sono descrittive, non esplicative; non sono causalmente condizionate. Per alcuni scopi, è interessante sapere che particolari aree cerebrali vengono attivate durante particolari attività mentali, ma questo, ovviamente, non spiega perché lo siano. Pertanto, sarebbe prematuro parlare di interazioni tra mente e materia intese come relazioni causali. Per chiarezza terminologica, in questa voce verrà utilizzata la nozione neutra di “relazioni” tra mente e materia.

In molte discussioni sugli stati cerebrali [SC] e stati mentali [SM] della coscienza, le relazioni che intercorrono tra di essi sono concepite in maniera diretta (A):

[SC]←→[SM]

Ciò illustra un framework di base per studiare le relazioni di riduzione, sopravvenienza o emergenza (Kim 1998; Stephan 1999) che può produrre framework sia monisti che dualisti. Ad esempio, secondo l’influente posizione della riduzione forte tutti gli stati e le proprietà mentali possono essere ridotti al dominio materiale o anche alla fisica (fisicalismo).[3] Questa teoria afferma che è sia necessario che sufficiente esplorare e comprendere il dominio materiale (ad esempio, il cervello) per comprendere il dominio mentale (ad esempio, la coscienza). Ne consegue un framework monista, in cui viene eliminata subito ogni necessità di discutere gli stati mentali, o essi vengono quantomeno considerati come epifenomenici. Mentre le correlazioni mente-cervello, secondo una visione epifenomenista, sono ancora legittime anche se causalmente irrilevanti, l’eliminativismo considera irrilevanti anche le correlazioni.

Contro-argomenti molto discussi contro la validità di approcci così fortemente riduzionisti sono gli argomenti dei qualia, che sottolineano l’impossibilità per le spiegazioni fisicaliste di integrare in maniera adeguata la qualità dell’esperienza soggettiva di uno stato mentale, “ciò che si prova” (Nagel 1974) ad essere in quello stato. Ciò porta a una lacuna esplicativa tra le spiegazioni in terza persona e quelle in prima persona, per le quali Chalmers (1995) ha coniato la nozione di “problema difficile della coscienza”. Un altro contro-argomento meno discusso è quello secondo cui il dominio fisico stesso non è causalmente chiuso. Qualsiasi soluzione di equazioni fondamentali del moto (sia essa sperimentale, numerica o analitica) richiede di fissare le condizioni al contorno e le condizioni iniziali, le quali non sono fornite dalle leggi fondamentali di natura (Primas 2002). Questo divario causale si applica alla fisica classica così come alla fisica quantistica, dove un’indeterminatezza di base dovuta al collasso lo rende ancora più complesso. Una terza classe di contro-argomenti si riferisce alle difficoltà di includere le nozioni di presente temporale e di nowness in una descrizione fisica (Franck 2004, 2008; Primas 2017).

Tuttavia, le relazioni tra stati mentali e stati materiali possono anche essere concepite in maniera non-riduzionista, ad esempio in termini di relazioni di emergenza (Stephan 1999). Stati e/o proprietà mentali possono essere considerati emergenti se il cervello non è necessario o non è sufficiente per esplorarli e comprenderli. [4] Ciò porta a un framework dualista meno radicale e più plausibile del dualismo cartesiano, di cui permangono delle idee se si tenta di ridurre il mentale al materiale. All’interno di uno schema di pensiero dualista, diventa quasi inevitabile discutere la questione dell’influenza causale tra stati mentali e stati materiali. In particolare, l’efficacia causale degli stati mentali sugli stati cerebrali (la “causalità discendente”) ha recentemente attirato un crescente interesse (Velmans, 2002; Ellis et al. 2011).[5] Gli approcci più popolari su questa scia circa il comportamento quantistico del cervello saranno discussi nella sezione 3, “Cervello quantico”.

È una vecchia idea di Bohr che le caratteristiche concettuali centrali della teoria quantistica (come la complementarità) abbiano un significato fondamentale anche al di fuori del dominio della fisica. Bohr, infatti, venne a sapere della complementarità grazie allo psicologo Edgar Rubin e, in maniera più indiretta, da William James (Holton 1970) e ne capì subito il potenziale per la fisica quantistica. Sebbene Bohr fosse anche convinto della rilevanza extra-fisica della complementarità, non elaborò mai questa idea in dettagli concreti, e per molto tempo dopo di lui non lo fece nessun’altro. Questa situazione è cambiata: ora ci sono numerosi programmi di ricerca che generalizzano le nozioni chiave della teoria quantistica in modo da renderle applicabili al di là della fisica.

Di particolare interesse per gli studi sulla coscienza sono gli approcci che sono stati sviluppati per raccogliere la proposta di Bohr circa la psicologia e le scienze cognitive. I primi passi in questa direzione sono stati compiuti dal gruppo di Aerts nei primi anni ‘90 (Aerts et al. 1993), utilizzando reticoli proposizionali non distributivi per affrontare il comportamento di tipo quantistico in sistemi non classici. Approcci alternativi sono stati avviati da Khrennikov (1999), con un focus sulle probabilità non classiche, e Atmanspacher et al. (2002), con l’idea di delineare un framework algebrico con operazioni non-commutative. Il recente sviluppo di idee all’interno di questo framework concettuale è affrontato nella sezione 4, “Mente quantica”. Altre linee di pensiero si devono a Primas (2007, 2017), che affronta la complementarità con algebre booleane parziali, e a Filk e von Müller (2008), i quali indicano dei collegamenti tra categorie concettuali elementari in fisica quantistica e in psicologia.

Come alternativa ad (A), è possibile concepire le relazioni mente-materia in maniera indiretta (B), per mezzo di una terza categoria:

                                                                                                      [SC] [SM]

↘↖↙↗

[SCSM]

Questa terza categoria, qui nominata [SCSM], viene spesso considerata neutrale rispetto alla distinzione tra [SC] ed [SM], cioè neutrale da un punto di vista psicofisico. Nello scenario (B), le questioni della riduzione e dell’emergenza riguardano la relazione tra la “realtà di fondo” inseparata [SCSM] e i suoi aspetti distintivi, [SC] ed [SM].

Questi framework sull’idea del “doppio aspetto” hanno ricevuto una crescente attenzione nelle discussioni contemporanee e hanno una lunga tradizione che risale fino a Spinoza. Agli albori della psicofisica, Fechner (1861) e Wundt (1911) sostenevano posizioni simili. Whitehead, il moderno pioniere della filosofia del processo, ha fatto riferimento ai poli mentali e poli fisici delle “occasioni reali” [actual occasions], che a loro volta trascendono il fatto di apparire come due poli (Whitehead 1978). Molti approcci nella tradizione di Feigl (1967) e Smart (1963), chiamati “teorie dell’identità”, concepiscono gli stati mentali e materiali come “stati centrali” sostanzialmente identici tra loro, ma considerati da prospettive diverse. Altre varianti di questa idea sono state suggerite da Jung e Pauli (1955) [vedi anche Meier (2001)], e implicano la concezione junghiana di un ordine archetipico neutrale a livello psicofisico, o da Bohm e Hiley (Bohm 1990; Bohm e Hiley 1993; Hiley 2001), i quali si riferiscono a un ordine implicito che si dispiega nei diversi domini espliciti del mentale e del materiale. Saranno discussi in maggior dettaglio nella sezione 5, “Cervello e mente come doppi aspetti”.

Velmans (2002, 2009) ha sviluppato un approccio simile, supportato da evidenza empirico dalla psicologia, e Strawson (2003) ha proposto un “materialismo reale” [real materialism] che utilizza uno schema strettamente correlato. Un altro sostenitore dell’idea del doppio aspetto è Chalmers (1996), che considera la possibilità che il livello di descrizione fondamentale, neutrale a livello psicofisico, possa essere meglio caratterizzato in termini di informazione.

Prima di procedere oltre, va sottolineato che molti approcci contemporanei preferiscono distinguere tra prospettive in prima persona e in terza persona, anziché tra stati mentali e stati materiali. Questa terminologia serve a evidenziare la discrepanza tra esperienze coscienti immediate (“qualia”) e la loro descrizione, sia essa comportamentale, neurale o biofisica. La nozione di “problema difficile” della ricerca sulla coscienza si riferisce al colmare la lacuna tra l’esperienza in prima persona e le sue spiegazioni in terza persona. Il presupposto implicito di questa voce è che gli stati mentali coscienti siano correlati all’esperienza in prima persona. Ciò non significa, tuttavia, che si consideri risolto il problema di come definire con precisione la coscienza. In ultima analisi, definire uno stato mentale in termini rigorosi sarà tanto difficile quanto definire uno stato materiale.

3. Cervello quantico

In questa sezione verranno esaminati e confrontati alcuni approcci popolari che applicano la teoria quantistica agli stati cerebrali, la maggior parte dei quali speculativi, con diversi gradi di elaborazione e praticabilità. La sezione 3.1 affronta tre diversi livelli neurofisiologici di descrizione, a cui fanno riferimento approcci quantistici specifici. Successivamente, verranno discussi i singoli approcci stessi – sezione 3.2: Stapp, sezione 3.3: Vitiello e Freeman, sezione 3.4: Beck ed Eccles, sezione 3.5: Penrose e Hameroff.

Di seguito, verranno presentati e discussi alcuni degli approcci più noti e in parte elaborati che utilizzano i concetti della teoria quantistica per indagare la natura della coscienza. A tale scopo, le distinzioni filosofiche tra (A) e (B) (sezione 2) e le distinzioni neurofisiologiche affrontate nella sezione 3.1 serviranno come linee guida per classificare i rispettivi approcci quantistici in maniera sistematica. Tuttavia, sono necessarie alcune precisazioni preliminari sui diversi modi di utilizzare la teoria quantistica.

Esistono numerosi resoconti che discutono la teoria quantistica in relazione alla coscienza e che ne adottano le idee di base in maniera puramente metaforica. Termini teorici della quantistica come “entanglement”, “sovrapposizione”, “collasso”, “complementarità” e altri sono usati senza specificarne una definizione precisa e il modo in cui sono applicabili a situazioni specifiche. Ad esempio, gli atti coscienti vengono postulati affinché siano interpretabili in qualche maniera analoga agli atti fisici di misurazione, o le correlazioni nei sistemi psicologici sono postulate affinché siano interpretabili in qualche maniera analoga all’entanglement fisico. Spiegazioni di questo tipo possono fornire degli spunti per una fantascienza molto affascinante, e possono anche essere importanti per ispirare nuclei di idee da elaborare in dettaglio. Ma a meno che un lavoro così dettagliato non conduca al di là di vaghe metafore e analogie, queste spiegazioni non rappresentano ancora un progresso scientifico. Gli approcci che rientrano in questa categoria non saranno discussi in questa voce.

Una seconda categoria include approcci che utilizzano lo status quo della teoria quantistica odierna per descrivere i processi neurofisiologici e/o neuropsicologici. Tra questi approcci, quello storicamente più antico è stato avviato da von Neumann negli anni ’30, poi ripreso da Wigner, e attualmente sostenuto da Stapp. In parole povere, si può caratterizzare come la proposta di considerare gli atti coscienti intenzionali come intrinsecamente correlati con le riduzioni degli stati fisici. Un’altra idea piuttosto precoce, che risale a Ricciardi e Umezawa negli anni ‘60, è quella di trattare gli stati mentali, in particolare gli stati di memoria, come degli stati di vuoto dei campi quantistici. Al momento, un importante sostenitore di questo approccio è Vitiello. C’è infine l’idea suggerita da Beck ed Eccles negli anni ‘90, secondo cui i processi quantomeccanici, rilevanti per la descrizione dell’esocitosi alla fessura sinaptica, possono essere influenzati da intenzioni mentali.

La terza categoria si riferisce a ulteriori sviluppi o generalizzazioni dell’odierna teoria quantistica. Un ovvio candidato a questo proposito è la proposta di Penrose di mettere in relazione gli atti coscienti elementari con le riduzioni degli stati quantistici causate dalla gravitazione. In ultima analisi, ciò richiede il framework di una futura teoria della gravità quantistica che è ben lontano dall’essere ancora stato sviluppato. Insieme a Penrose, Hameroff ha sostenuto che i microtubuli potrebbero essere il luogo ideale per cercare queste riduzioni di stato.

3.1 Livelli neurofisiologici di descrizione

Un sistema mentale può trovarsi in molti diversi stati mentali coscienti, intenzionali e fenomenici. In un ipotetico spazio degli stati, una sequenza di stati forma una traiettoria che rappresenta quello che viene spesso chiamato “flusso di coscienza”. Poiché diversi sottoinsiemi dello spazio degli stati sono tipicamente associati a diverse proprietà di stabilità, si può supporre che uno stato mentale sia più o meno stabile, a seconda della sua posizione nello spazio degli stati. Gli stati stabili si distinguono per un tempo di permanenza in quella posizione più lungo di quello degli stati metastabili o instabili. Se uno stato mentale è stabile rispetto alle perturbazioni, esso “attiva” una rappresentazione mentale, che codifica un contenuto percepito in maniera cosciente.

Assemblaggi neuronali (1)

Il passaggio da questa descrizione puramente psicologica, o cognitiva, alla sua controparte neurofisiologica ci porta alla seguente domanda: Qual è il correlato neurale di una rappresentazione mentale? Secondo i resoconti standard (cfr. Noë e Thompson (2004) per la discussione), le rappresentazioni mentali sono correlate con l’attività degli assemblaggi neuronali, cioè insiemi di diverse migliaia di neuroni accoppiati tra di loro. Il correlato neurale di una rappresentazione mentale può essere caratterizzato dal fatto che le connettività (o gli accoppiamenti) tra quei neuroni formano un insieme confinato rispetto al suo ambiente, verso il quale le connettività sono più deboli che all’interno dell’insieme. Il correlato neurale di una rappresentazione mentale viene attivato se i neuroni che formano l’assieme operano più attivamente, ad esempio se producono frequenze di sparo [firing] più elevate, rispetto alla loro modalità predefinita.

Figura 1. Equilibrio tra le connessioni eccitatorie e inibitorie tra neuroni. [Le frecce a punta indicano le connessioni eccitatorie, quelle senza punta invece quelle inibitorie.]

Per ottenere un funzionamento stabile di un assemblaggio neuronale in attivazione, deve esserci un sottile equilibrio tra le connessioni inibitorie ed eccitatorie tra i neuroni (cfr. Figura 1). Se la funzione di trasferimento dei singoli neuroni è strettamente monotòna, cioè, se l’aumento dell’input porta all’aumento dell’output, gli assemblaggi sono difficili da stabilizzare.

Per questo motivo, i risultati che stabiliscono una funzione di trasferimento non-monotòna con un output massimo all’input intermedio sono molto importanti per modellare gli assemblaggi neuronali (Kuhn et al. 2004). Ad esempio, i modelli di reti che utilizzano reticoli di mappe accoppiate con massimo quadratico (Kaneko e Tsuda 2000) sono esempi paradigmatici di questo comportamento. Questi e altri modelli familiari di assemblaggi neuronali (per una panoramica, vedi Anderson e Rosenfeld 1988) sono per lo più formulati in modo da non richiamare elementi ben definiti della teoria quantistica. Un’eccezione esplicita è l’approccio di Umezawa, Vitiello e altri (vedi la sezione 3.3).

Singoli neuroni e sinapsi (2)

Il fatto che gli assemblaggi neuronali siano per lo più descritti in termini di comportamento classico non esclude che effetti quantistici indescrivibili per mezzo della fisica classica possano essere significativi se ci si concentra sui singoli costituenti degli assemblaggi, cioè sui singoli neuroni o sulle loro interfacce. Queste interfacce, attraverso le quali si propagano i segnali tra i neuroni, sono chiamate sinapsi. Esistono sinapsi elettriche e chimiche, a seconda che trasmettano un segnale elettrico o chimico.

Nelle sinapsi elettriche, la corrente generata dal potenziale d’azione del neurone presinaptico fluisce direttamente nella cellula postsinaptica, che è fisicamente collegata al terminale presinaptico da una cosiddetta giunzione gap. Nelle sinapsi chimiche, c’è una fessura tra la cellula pre e postsinaptica. Per propagare un segnale, un trasmettitore chimico (glutammato) viene rilasciato al terminale presinaptico. Questo processo di rilascio è chiamato esocitosi. Il trasmettitore diffonde attraverso la fessura sinaptica e si lega ai recettori della membrana postsinaptica, aprendo così un canale ionico (Kandel et al. 2000, parte III; vedi la Figura 2). La trasmissione chimica è più lenta della trasmissione elettrica.

Figura 2. Rilascio di neurotrasmettitori presso la fessura sinaptica (esocitosi).

Un modello sviluppato da Beck ed Eccles applica le proprietà quantomeccaniche concrete per descrivere i dettagli del processo dell’esocitosi. Il loro modello propone che i processi quantistici siano rilevanti per l’esocitosi e, inoltre, che siano strettamente correlati agli stati di coscienza. Ciò sarà discusso in maniera più dettagliata nella sezione 3.4.

A questo punto, va citato un altro approccio sviluppato da Flohr (2000), secondo cui sono di fondamentale importanza le sinapsi chimiche con uno specifico tipo di recettori, i cosiddetti recettori NMDA [6]. In breve, Flohr osserva che la plasticità specifica dei recettori NMDA è una condizione necessaria per la formazione di complessi neuronali stabili ed estesi correlati a rappresentazioni mentali (di ordine superiore), che identifica con gli stati coscienti. Inoltre, egli indica una serie di meccanismi causati da agenti anestetici, che bloccano i recettori NMDA e di conseguenza portano alla perdita di coscienza. L’approccio di Flohr è sia fisicalista che riduzionista, ed è del tutto indipendente da qualsiasi idea quantistica specifica.

Microtubuli (3)

Il livello neurofisiologico più basso, dove i processi quantistici sono stati proposti come correlati alla coscienza, è il livello dove si considera l’interno dei singoli neuroni: il citoscheletro. Esso consiste in reti proteiche costituite essenzialmente da due tipi di strutture, neurofilamenti e microtubuli (Figura 3, a sinistra), che sono essenziali per vari processi di trasporto all’interno dei neuroni (così come di altre cellule). I microtubuli sono lunghi polimeri solitamente costituiti da 13 dimeri longitudinali di α e β-tubulina, disposti in una matrice tubolare con un diametro esterno di circa 25 nm (Figura 3, a destra). Per maggiori dettagli, vedi Kandel et al. (2000), capitolo 2.4.

Figura 3. A sinistra: microtubuli e neurofilamenti. La grandezza della figura corrisponde a circa 700nm. A destra, dimeri di tubulina, che consistono di α e β-monomeri, i quali costituiscono un microtubulo.

Le tubuline nei microtubuli sono il substrato che, secondo quanto propone Hameroff, viene utilizzato per incorporare neurofisiologicamente il framework teorico di Penrose. Come verrà discusso in maniera più dettagliata nella sezione 3.5, si presume che gli stati delle tubuline dipendano da eventi quantistici, di modo che sia possibile la coerenza quantistica tra diverse tubuline. Inoltre, una tesi cruciale nello scenario proposto da Penrose e Hameroff è che il collasso (causato dalla gravità) di questi stati coerenti di tubuline corrisponda ad atti elementari di coscienza.

3.2 Stapp: riduzioni degli stati quantici e atti coscienti

L’atto della misurazione è un aspetto cruciale nel framework della teoria quantistica, oggetto di controversie ormai da più di ottant’anni. Nella sua monografia sui fondamenti matematici della meccanica quantistica, von Neumann (1955, capitolo V.1) introdusse, ad hoc, il postulato della proiezione [projection postulate] come strumento matematico per descrivere la misura in termini di atto discontinuo, non causale, istantaneo (irreversibile) dato da (1) la transizione di uno stato quantico ad un autostato b_j dell’osservabile misurato B (con una certa probabilità). Questa transizione è spesso chiamata “collasso” o “riduzione” della funzione d’onda, in contrasto con (2) l’evoluzione continua, unitaria (reversibile) di un sistema secondo l’equazione di Schrödinger.

Nel capitolo VI, von Neumann (1955) ha discusso la distinzione concettuale tra sistema osservato e sistema osservante. In questo contesto, ha applicato (1) e (2) alla situazione generale di un sistema di oggetti misurati (I), uno strumento di misura (II) e (il cervello di) un osservatore umano (III). La sua conclusione fu che non fa alcuna differenza per il risultato delle misurazioni su (I) se il confine tra osservato e sistema di osservazione è posto tra I e (II e III) o tra (I e II) e III. Di conseguenza, non è essenziale se in ultima analisi ci si riferisce a un rilevatore o al cervello umano col termine “osservatore”.[7]

In contrasto con la posizione abbastanza cauta di von Neumann, London e Bauer (1939) andarono oltre e proposero che fosse davvero la coscienza umana a completare il processo di misurazione quantistica (vedi Jammer (1974, sezione 11.3, oppure Shimony (1963) per un resoconto dettagliato) In questo modo, hanno attribuito un ruolo cruciale alla coscienza nella comprensione della misurazione quantistica in termini di un aggiornamento della conoscenza dell’osservatore. Negli anni ’60, Wigner (1967) ha reso questa proposta ancora più radicale, [8] suggerendo un impatto della coscienza sullo stato fisico del sistema misurato, e non solo un impatto sulla conoscenza dell’osservatore. Per descrivere la misurazione come un processo dinamico reale che genera fatti irreversibili, Wigner ha richiesto alcune modifiche non lineari di (2) per sostituire il postulato della proiezione di von Neumann (1).[9]

A partire dagli anni ’80, Stapp ha sviluppato la propria teoria sullo sfondo di von Neumann e Wigner. In particolare, egli cercò di comprendere le caratteristiche specifiche della coscienza in relazione alla teoria quantistica. Ispirato da von Neumann, Stapp usò la libertà di posizionare l’interfaccia tra il sistema osservato e quello osservante e lo localizzò nel cervello dell’osservatore. Egli non suggerisce modifiche formali all’odierna teoria quantistica (in particolare, rimane essenzialmente all’interno della rappresentazione “ortodossa” dello spazio di Hilbert), ma aggiunge importanti estensioni interpretative, in particolare circa un framework ontologico dettagliato.

Nel suo lavoro precedente, Stapp (1993) è partito dalla distinzione di Heisenberg tra il potenziale e il reale [actual] (Heisenberg 1958), compiendo così un passo decisivo oltre l’interpretazione operativa di Copenaghen della meccanica quantistica. Mentre la nozione di reale di Heisenberg è correlata a un evento misurato secondo l’interpretazione di Copenaghen, la sua nozione di potenziale, di tendenza, si riferisce alla situazione prima della misurazione, che esprime l’idea di una realtà indipendente da quest’ultima.[10]

Subito dopo la sua realizzazione [actualization], ogni evento ha la tendenza all’imminente realizzazione di un altro evento reale successivo. Pertanto, gli eventi sono per definizione ambigui. Rispetto al loro aspetto attualizzato, la mossa essenziale di Stapp è quella di “associare a ogni evento reale di Heisenberg un aspetto esperienziale. Quest’ultimo è chiamato la sensazione [feel] di questo evento, e può essere considerato come l’aspetto dell’evento reale che gli conferisce il suo status di realtà [actuality] intrinseca” (Stapp 1993, p. 149).

Per quanto riguarda il loro aspetto di tendenza, si è tentati di comprendere gli eventi utilizzando lo schema (B) della sezione 2. Ciò è correlato all’ontologia di Whitehead, nella quale i poli mentali e i poli fisici delle cosiddette “occasioni reali” sono considerati psicologici e aspetti fisici della realtà. I potenziali antecedenti di occasioni reali sono neutrali a livello psicofisico e si riferiscono a un modo di esistenza in cui mente e materia non sono separate. Ciò è espresso, ad esempio, dalla nozione di Stapp di “ontologia ibrida”, con “qualità sia simili all’idea che alla materia” (Stapp 1999, 159). Le somiglianze con un approccio del doppio aspetto (B) (cfr. sezione 5) sono evidenti.

In un’intervista del 2006, Stapp (2006) specifica alcune caratteristiche ontologiche del suo approccio rispetto al pensiero processuale di Whitehead, dove le occasioni reali, anziché la materia o la mente, sono elementi fondamentali della realtà. Esse sono concepite come basate su un’ontologia processuale anziché sostanziale (vedi la voce sulla filosofia del processo). Stapp mette in relazione la natura fondamentalmente processuale delle occasioni reali sia con l’atto fisico di riduzione di stato che con l’atto intenzionale psicologico a essa correlato.

Un altro aspetto significativo del suo approccio è la possibilità che “le intenzioni coscienti di un essere umano possano influenzare le attività del suo cervello” (Stapp 1999, p. 153). Diversamente dalla nozione forse fuorviante di interazione diretta, che suggerirebbe un’interpretazione come quella dello schema (A) della sezione 2, Stapp descrive questa caratteristica in modo più sottile. Il requisito che i risultati mentali e materiali di un’occasione reale debbano corrispondere, cioè essere correlati, agisce come un vincolo sul modo in cui questi risultati si formano all’interno dell’occasione reale (cfr. Stapp 2006). La nozione di interazione è così sostituita dalla nozione di vincolo posto dalle correlazioni mente-materia (vedi anche Stapp 2007).

A un livello in cui si distinguono gli stati mentali coscienti e gli stati cerebrali materiali, ogni esperienza cosciente, secondo Stapp (1999, p. 153), ha come controparte fisica una riduzione dello stato quantico che attualizza “il modello di attività che a volte è chiamato ‘correlato neurale’ di quell’esperienza cosciente”. Questo modello di attività può codificare un’intenzione e, quindi, rappresentare un “modello per l’azione”. Una decisione intenzionale per un’azione, che precede l’azione stessa, è dunque la chiave per qualsiasi cosa come il libero arbitrio, in questa cornice teorica.

Stapp sostiene che lo sforzo mentale, cioè l’attenzione dedicata a tali atti intenzionali, può prolungare la vita degli assemblaggi neuronali, che rappresentano i modelli [templates] per l’azione a causa di effetti quantistici di tipo Zeno. Per quanto riguarda l’implementazione neurofisiologica di questa idea, si presume che gli stati mentali intenzionali corrispondano a riduzioni di stati di sovrapposizione di assemblaggi neuronali. Sono stati forniti da Stapp (1999) ulteriori commenti sui concetti di attenzione e intenzione in relazione all’idea jamesiana di un flusso di coscienza olistico (James 1950 [1890]).

Per fare ulteriori progressi, sarà necessario sviluppare un framework formale coerente per questo approccio ed elaborarne i dettagli concreti. Ad esempio, non è ancora stato chiarito esattamente come si suppone che le sovrapposizioni quantistiche e i loro collassi avvengano nei correlati neurali degli eventi coscienti. Alcune indicazioni sono delineate da Schwartz et al. (2005). Con questi desiderata per il lavoro futuro, la concezione complessiva è conservativa fino a quando il formalismo fisico rimarrà invariato.

Questo è il motivo per cui Stapp ha insistito per anni sul fatto che il suo approccio non cambi quella che chiama la meccanica quantistica “ortodossa”, che è essenzialmente codificata nella formulazione statistica di von Neumann (1955). Dal punto di vista della fisica quantistica standard odierna, tuttavia, è certamente poco ortodosso includere nella teoria lo stato mentale degli osservatori. Anche se è vero che la misurazione quantistica non è ancora stata in ultima analisi compresa attraverso teorie fisiche, introdurre gli stati mentali come l’anello mancante essenziale è altamente speculativo, secondo una prospettiva contemporanea.

Questo collegamento è una mossa concettuale radicale. In quello che Stapp ora denota come un approccio “semi-ortodosso” (Stapp 2015), egli propone che il tipo di casualità casuale dei singoli eventi quantistici (“scelte di natura”) sia riconsiderato come “non effettivamente casuale, ma positivamente o negativamente influenzato dai valori positivi o negativi nelle menti degli osservatori che sono attualizzati dalle sue scelte (di natura)” (p. 187). Questa ipotesi porta ad accettare le influenze mentali sui processi fisici quantistici, le quali sono attualmente un territorio in larga parte sconosciuto.

3.3 Vitiello e Freeman: la teoria quantistica dei campi degli stati cerebrali

Negli anni ’60, Ricciardi e Umezawa (1967) suggerirono di utilizzare il formalismo della teoria quantistica dei campi per descrivere gli stati cerebrali, enfatizzando in particolare la memoria. L’idea di base è concepire gli stati di memoria in termini di stati di sistemi di molte particelle, come rappresentazioni non equivalenti di stati di vuoto di campi quantistici. [11] Questa proposta è stata perfezionata più volte (ad esempio, Stuart et al. 1978, 1979; Jibu e Yasue 1995). Importanti progressi recenti sono stati compiuti includendo effetti di dissipazione, caos, frattali e rumore quantico (Vitiello 1995; Pessa e Vitiello 2003; Vitiello 2012). Per letture di spiegazioni non tecniche dell’approccio nella sua forma attuale, incorporato nella teoria quantistica dei campi a partire da oggi, vedi Vitiello (2001, 2002).

La teoria quantistica dei campi (vedi la voce sulla teoria quantistica dei campi) si occupa di sistemi con infiniti gradi di libertà. Per tali sistemi, l’algebra delle osservabili che risulta dall’imposizione di relazioni di commutazione standardizzate ammette molteplici rappresentazioni dello spazio di Hilbert che non sono equivalenti a livello unitario tra loro. Ciò differisce dal caso della meccanica quantistica standard, che si occupa di sistemi con un numero finito di gradi di libertà. Per tali sistemi, la corrispondente algebra delle osservabili ammette rappresentazioni nello spazio di Hilbert equivalenti a livello unitario.

Le rappresentazioni non equivalenti [inequivalent] della teoria quantistica dei campi possono essere generate da rotture spontanee di simmetria (vedi la voce sulla simmetria e sulla rottura di simmetria), che si verificano quando lo stato fondamentale (o lo stato di vuoto) di un sistema non è invariante rispetto all’intero insieme di trasformazioni che forniscono la leggi di conservazione del sistema. Se la simmetria si rompe, vengono generati modi collettivi [collective modes] (i cosiddetti modi del bosone di Nambu-Goldstone), che si propagano nel sistema e introducono in esso correlazioni a lungo raggio.

Queste correlazioni sono responsabili dell’emergenza di modelli ordinati. A differenza dei sistemi termici standard, un gran numero di bosoni può essere condensato in uno stato ordinato in maniera altamente stabile. In parole povere, ciò fornisce una derivazione teorica del campo quantistico di stati ordinati in sistemi a molti corpi descritti in termini di fisica statistica. Nella proposta di Umezawa, questi stati dinamicamente ordinati rappresentano un’attività coerente negli assemblaggi neuronali.

L’attivazione di un assemblaggio neuronale è necessaria per rendere accessibile a livello cosciente il contenuto codificato. Si pensa che quest’attivazione parta da stimoli esterni. A meno che l’assemblaggio non venga attivato, il suo contenuto rimane memoria inconscia, senza accesso. Secondo Umezawa, gli assemblaggi neuronali coerenti correlati a tali stati di memoria sono da considerare stati di vuoto; la loro attivazione porta a stati eccitati e permette un ricordo cosciente del contenuto codificato nello stato di vuoto fondamentale. La stabilità di tali stati e il ruolo degli stimoli esterni sono stati studiati in dettaglio da Stuart et al. (1978, 1979).

Un ulteriore passo, decisivo nello sviluppo dell’approccio, è stato compiuto prendendo in considerazione la dissipazione. La dissipazione è possibile quando si considera l’interazione di un sistema con il suo ambiente. Vitiello (1995) descrive come l’interazione sistema-ambiente raddoppi le modalità collettive del sistema nel suo ambiente. Ciò produce infiniti stati di vuoto codificati in modo diverso, il che offre la possibilità di molti contenuti di memoria senza overprinting. Inoltre, la dissipazione porta a degli stati di vuoto a vite finite, il che rappresenta una memoria temporalmente limitata piuttosto che illimitata (Alfinito e Vitiello 2000; Alfinito et al. 2001). Infine, la dissipazione genera una vera e propria freccia del tempo per il sistema, e la sua interazione con l’ambiente induce l’entanglement. Pessa e Vitiello (2003) hanno affrontato ulteriori effetti del caos e del rumore quantico.

La proposta di Umezawa considera il cervello come un sistema di molte particelle nel suo insieme, dove le “particelle” corrispondono a un numero maggiore o inferiore di neuroni. Nel linguaggio utilizzato nella sezione 3.1, ciò si riferisce al livello degli assemblaggi neuronali, che si correlano direttamente con l’attività mentale. Un altro merito dell’approccio della teoria quantistica dei campi è che evita le restrizioni della meccanica quantistica standard in un modo formalmente valido. Concettualmente parlando, molte delle presentazioni pionieristiche della proposta hanno comunque confuso gli stati mentali e gli stati materiali (e le loro proprietà). Questo è stato chiarito da Freeman e Vitiello (2008) quando dicono che il modello “descrive il cervello, non gli stati mentali”.

Per una corrispondente descrizione degli stati cerebrali, Freeman e Vitiello 2006, 2008, 2010) hanno studiato osservabili rilevanti dal punto di vista neuro-biologico, come le ampiezze del campo elettrico e di quello magnetico, così come la concentrazione di neurotrasmettitori. Hanno trovato prove di analoghi di non equilibrio delle transizioni di fase (Vitiello 2015) e distribuzioni di legge di potenza delle densità di energia spettrale degli elettrocorticogrammi (Freeman e Vitiello 2010, Freeman e Quian Quiroga 2013). Tutti questi osservabili sono classici, così che i neuroni, le cellule gliali, “e le altre unità fisiologiche non sono oggetti quantistici nel modello cerebrale a molti corpi” (Freeman e Vitiello 2008). Tuttavia, Vitiello (2012) sottolinea anche che l’emergenza di distribuzioni di legge di potenza (auto-simili, frattali) in generale è strettamente correlata agli stati coerenti quantistici dissipativi (vedi anche i recenti sviluppi dello scenario di Penrose-Hameroff, sezione 3.5).

La conclusione generale è che l’applicazione della teoria quantistica dei campi descrive perché (e come) emerga il comportamento classico al livello dell’attività cerebrale considerata. Gli stessi stati cerebrali rilevanti sono visti come stati classici. Simile a una a descrizione classica della termodinamica che deriva dalla meccanica statistica quantistica, l’idea è quella di identificare diversi regimi di comportamento stabile (fasi, attrattori) e transizioni tra di essi. In questo modo, la teoria quantistica dei campi fornisce elementi formali da cui si può dedurre una descrizione classica standard dell’attività cerebrale, e questo è il suo ruolo principale in gran parte nel modello. Solo nel loro ultimo lavoro a quattro mani, Freeman e Vitiello (2016) immaginano un modo in cui il mentale possa essere incluso esplicitamente. Per una recensione recente che includa il background tecnico, vedi Sabbadini e Vitiello (2019).

3.4 Beck ed Eccles: la meccanica quantistica nei pressi della fessura sinaptica

Probabilmente il suggerimento più concreto di come la meccanica quantistica nel suo aspetto odierno possa svolgere un ruolo nei processi cerebrali si deve a Beck ed Eccles (1992), in seguito perfezionato da Beck (2001). Esso si riferisce a particolari meccanismi di trasferimento delle informazioni alla fessura sinaptica. Tuttavia, i modi in cui questi processi quantistici potrebbero essere rilevanti per l’attività mentale, e in cui sono concepite le loro interazioni con gli stati mentali, rimangono ancora oggi poco chiari. [12]

Come presentato nella sezione 3.1, il flusso di informazioni tra i neuroni nelle sinapsi chimiche viene avviato dal rilascio di trasmettitori nel terminale presinaptico. Questo processo è chiamato esocitosi ed è innescato da un impulso nervoso in arrivo con una piccola probabilità. Per descrivere il meccanismo di innesco statisticamente, si può ricorrere alla termodinamica o alla meccanica quantistica. Uno sguardo ai corrispondenti regimi energetici mostra (Beck & Eccles 1992) che i processi quantistici sono distinguibili dai processi termici per energie superiori a 10^-2 eV (a temperatura ambiente). Assumendo una tipica scala di lunghezza per micrositi biologici dell’ordine di diversi nanometri, una massa effettiva inferiore a 10 masse elettrone è sufficiente per garantire che i processi quantistici prevalgano sui processi termici.

Il limite superiore della scala temporale di tali processi in regime quantistico è dell’ordine di 10^-12 sec. Esso è significativamente più breve della scala temporale dei processi cellulari, che è di 9^-10 secondi e oltre. La sensibile differenza tra le due scale temporali permette di trattare i processi corrispondenti come slegati l’uno dall’altro.

Il dettagliato meccanismo di innesco proposto da Beck & Eccles (1992) si basa sul concetto quantistico di quasi-particelle, il quale riflette l’aspetto particellare di un modo collettivo. Tralasciando i dettagli del quadro teorico, il meccanismo di innesco proposto fa riferimento a processi di tunneling di quasi-particelle a due stati, con conseguenti collassi di stato. Esso produce una probabilità di esocitosi nell’intervallo tra 0 e 0.7, in accordo con le osservazioni empiriche. Utilizzando un quadro teorico sviluppato in precedenza (Marcus 1956; Jortner 1976), il trigger quantistico si può intendere concretamente in termini di trasferimento di elettroni tra biomolecole. Tuttavia, rimane la domanda su come il trigger scatenante possa essere rilevante per gli stati mentali coscienti.

Ci sono due aspetti in questa domanda. Il primo si riferisce all’intenzione di Eccles di utilizzare i processi quantistici nel cervello come punto di ingresso per la causalità mentale. L’idea, come indicato nella sezione 1, è che la natura fondamentalmente indeterministica dei collassi degli stati quantistici individuali offra spazio all’influenza dei poteri mentali sugli stati cerebrali. In questo quadro, ciò è concepito in maniera tale che “l’intenzione mentale (volizione) diventa efficace a livello neurale aumentando momentaneamente la probabilità di esocitosi” (Beck & Eccles 1992, 11360). Non viene, tuttavia, fornita un’ulteriore giustificazione di questa ipotesi.

Il secondo aspetto si riferisce al problema che i processi a livello delle singole sinapsi non possono essere semplicemente correlati all’attività mentale, i cui correlati neurali sono insiemi coerenti di neuroni. Più plausibilmente, i processi casuali prima facie non correlati a singole sinapsi risulterebbero in una rete stocastica di neuroni (Hepp 1999). Sebbene Beck (2001) abbia indicato possibilità (come la risonanza stocastica quantistica) per ottenere dei modelli ordinati a livello di assemblaggi da processi sinaptici fondamentalmente casuali, questo rimane un problema irrisolto.

Con l’eccezione dell’idea di causalità mentale offerta da Eccles, l’approccio di Beck ed Eccles si concentra essenzialmente sugli stati cerebrali e sulle dinamiche cerebrali. A questo proposito, Beck (2001, 109f) afferma esplicitamente che “la scienza non può, per sua stessa natura, fornire alcuna risposta a […] domande relative alla mente”. Tuttavia, il loro approccio biofisico può aprire le porte a speculazioni controllate sulle relazioni mente-materia.

Una proposta più recente sui processi di esocitosi nella fessura sinaptica si deve a Fisher (2015, 2017). Simile alle quasi-particelle di Beck ed Eccles, Fisher fa riferimento alle cosiddette molecole di Posner, in particolare al fosfato di calcio, Ca9(PO4)6. Gli spin nucleari degli ioni fosfato fungono da qubit entangled all’interno delle molecole, che proteggono i loro stati coerenti dalla rapida decoerenza (con conseguenti tempi di decoerenza estremi nell’intervallo di ore o addirittura giorni). Se le molecole di Posner vengono trasportate all’interno dei neuroni presinaptici di glutammato, queste stimoleranno un ulteriore rilascio di glutammato e amplificheranno l’attività postsinaptica. Per via di correlazioni quantistiche non locali, questa attività può aumentare per più neuroni (il che risponderebbe alla preoccupazione di Hepp).

Questo è un meccanismo sofisticato che richiede verifiche empiriche. Uno di questi sarebbe modificare la dinamica dello spin del fosforo all’interno delle molecole di Posner. Ad esempio, la sostituzione di Ca (calcio) con diversi isotopi di Li (litio) con diversi spin nucleari dà luogo a diversi tempi di decoerenza, influenzando l’attività postsinaptica. Evidenze analoghe sono state portate anche nel caso degli animali (Sechzer et al. 1986, Krug et al. 2019). Infatti, il litio è noto per essere efficace nel mitigare le fasi manicali nei pazienti con disturbo bipolare.

3.5 Penrose e Hameroff: gravità quantistica e microtubuli

Nello scenario proposto da Penrose e sviluppato dal punto di vista neurofisiologico da Hameroff, si afferma che la teoria quantistica è efficace per spiegare la coscienza, ma che la sua spiegazione è piuttosto sofisticata. Si sostiene che gli atti elementari di coscienza non siano algoritmici (cioè non calcolabili) e che siano realizzati a livello neurofisiologico come riduzioni causate dalla gravitazione di stati di sovrapposizione coerenti all’interno dei microtubuli.

A differenza degli approcci discussi finora, che si basano essenzialmente su diverse caratteristiche della teoria quantistica dello status quo, la parte fisica dello scenario proposta da Penrose fa riferimento ai futuri sviluppi della teoria quantistica per una corretta comprensione del processo fisico alla base della teoria quantistica della riduzione di stato. Il quadro più ampio è che è necessaria una teoria completa della gravità quantistica per comprendere, in ultima analisi, la misurazione quantistica (vedi la voce sulla gravità quantistica).

Questa è un’ipotesi di vasta portata. La logica dietro cui Penrose invoca la riduzione di stato non è che la casualità offra spazio affinché la causalità mentale diventi efficace (sebbene ciò non sia escluso). Il suo punto di partenza concettuale, sviluppato a lungo in due libri (Penrose 1989, 1994), invece, è che gli atti coscienti elementari non possono essere descritti algoritmicamente, quindi non possono essere calcolati. Il suo background in questo senso ha molto a che fare con la natura della creatività, l’intuizione matematica, i teoremi di incompletezza di Gödel e l’idea di una realtà platonica al di là della mente e della materia.

Penrose sostiene che una formulazione valida della riduzione dello stato quantico che sostituisca il postulato della proiezione di von Neumann deve descrivere fedelmente un processo fisico oggettivo che chiama “riduzione oggettiva”. Poiché un processo fisico del genere non è ancora stato confermato empiricamente, Penrose propone che gli effetti non attualmente spiegati dalla teoria quantistica potrebbero svolgere un ruolo nella riduzione di stato. Secondo lui, i candidati ideali per questo ruolo sono gli effetti gravitazionali, poiché la gravitazione è l’unica interazione fondamentale che finora non è stata integrata nella teoria quantistica. Piuttosto che modificare elementi della teoria gravitazionale (cioè la relatività generale) per integrare la gravità, Penrose discute il l’idea contraria, cioè che bisognerebbe inserire nuove proprietà nella teoria quantistica adatte a questo scopo. In questo modo, egli arriva alla proposta di riduzione dello stato oggettivo causata dalla gravitazione.

Perché una versione della riduzione di stato di questo genere non è calcolabile? Inizialmente si potrebbe pensare alla riduzione oggettiva dello stato in termini di un processo stocastico, come in effetti fa la maggior parte delle proposte attuali per questi meccanismi (vedi la voce sulle teorie del collasso). Questo processo sarebbe certamente indeterministico, ma i processi probabilistici e stocastici possono essere implementati normalmente su un computer, dunque sono sicuramente calcolabili. Penrose (1994, sezioni 7.8 e 7.10) abbozza alcune idee circa le caratteristiche genuinamente non calcolabili, non solo casuali, della gravità quantistica. Si devono fare ancora parecchi progressi affinché essi diventino dei validi candidati per spiegare la non computabilità della riduzione di stato causata dalla gravitazione.

Per quanto riguarda l’implementazione a livello neurofisiologico della proposta di Penrose, la sua collaborazione con Hameroff è stata determinante. Con il suo background come anestesista, Hameroff ha suggerito di considerare i microtubuli come un’opzione dove le riduzioni degli stati quantistici potrebbero avvenire in maniera efficace, vedi ad esempio Hameroff e Penrose (1996). Si presume che i rispettivi stati quantici siano sovrapposizioni coerenti di stati della tubulina, che si estendono successivamente su molti neuroni. Il loro collasso simultaneo causato dalla gravità è interpretato come un atto individuale elementare di coscienza. Il meccanismo con cui vengono stabilite tali sovrapposizioni proposto da Hameroff include una serie di dettagli che restano ancora da confermare o smentire.

L’idea di concentrarsi sui microtubuli è in parte motivata dall’argomento secondo cui sono necessarie posizioni speciali per garantire che gli stati quantici possano vivere abbastanza a lungo da essere ridotti dall’influenza gravitazionale, piuttosto che dalle interazioni con l’ambiente caldo e umido all’interno del cervello. Speculazioni su come gli aspetti non calcolabili della nuova fisica prevista e menzionata sopra potrebbero essere significativi in ​​questo scenario [13] vengono fornite in Penrose (1994, sezione 7.7).

Tegmark (2000) ha sollevato influenti obiezioni sulla possibilità che gli stati quantici possano effettivamente resistere abbastanza a lungo nell’ambiente termico del cervello. Egli stima che il tempo di decoerenza delle sovrapposizioni di tubulina dovute alle interazioni nel cervello sia inferiore a 10^-12 sec. Rispetto alle scale temporali tipiche dei processi microtubulari dell’ordine di millisecondi e oltre, egli conclude che la durata delle sovrapposizioni di tubulina è troppo breve per poter essere significativa per i processi neurofisiologici che avvengono nei microtubuli. In risposta a questa obiezione, Hagan et al. (2002) hanno mostrato che una versione corretta del modello di Tegmark fornisce tempi di decoerenza da 10 a a100 microsecondi, ed è stato sostenuto che ciò si può estendere fino all’intervallo rilevante a livello neurofisiologico da 10 a 100 millisecondi assumendo particolari ipotesi dello scenario di Penrose e Hameroff.

Più di recente, è subentrata una nuova idea in questo dibattito. Studi teorici sugli spin interagenti hanno dimostrato che gli stati entangled possono essere mantenuti in sistemi quantistici aperti ad alta temperatura e lontani dall’equilibrio termico. In questi studi, l’effetto della decoerenza è controbilanciato da un semplice meccanismo di “ricoerenza” [recoherence] (Hartmann et al. 2006, Li e Paraoanu 2009). Ciò indica che, in particolari circostanze, l’entanglement può persistere anche in ambienti caldi e rumorosi come il cervello.

Tuttavia, la decoerenza è solo un tassello all’interno del dibattito circa il quadro generale suggerito da Penrose e Hameroff. Da un’altra prospettiva, la loro proposta dei microtubuli come dispositivi di calcolo quantistico ha recentemente ricevuto supporto dalle ricerche del laboratorio di Bandyopadhyay, in Giappone, che avrebbe mostrato prove di risonanze vibrazionali e caratteristiche di conduttività nei microtubuli che dovrebbero essere previste dalla teoria, se si accetta che sono dei sistemi quantistici macroscopici (Sahu et al. 2013). I risultati di Bandyopadhyay hanno suscitato notevole attenzione e commenti (vedi Hameroff e Penrose 2014). In un’analisi approfondita e ben informata, Pitkänen (2014) ha sollevato dubbi sul fatto che i risultati riportati da soli potrebbero non essere sufficienti a confermare l’approccio proposto da Hameroff e Penrose, con tutte le sue ramificazioni.

In una vena diversa, Craddock et al. (2015, 2017) hanno discusso in dettaglio come i processi microtubulari (al posto o in aggiunta dei processi sinaptici, vedi Flohr 2000) possano essere influenzati dagli anestetici e possano anche essere responsabili di disturbi neurodegenerativi della memoria. Poiché la correlazione tra anestetici e coscienza sembra evidente a livello fenomenologico, è interessante conoscere gli intricati meccanismi attraverso i quali i farmaci anestetici agiscono sul citoscheletro delle cellule neuronali, [14] e quale ruolo svolge la meccanica quantistica in questi meccanismi. Craddok et al. (2015, 2017) evidenziano una serie di possibili effetti quantistici (incluso il comportamento della legge di potenza affrontato da Vitiello, cfr. sezione 3.3) che possono essere studiati utilizzando le tecnologie attualmente disponibili. Recenti risultati empirici sulle interazioni quantistiche degli anestetici si devono a Li et al. (2018) e Burdick et al. (2019).

Da un punto di vista filosofico, lo scenario di Penrose e Hameroff ha ricevuto in alcune occasioni un esplicito rifiuto, vedi ad esempio Grush e Churchland (1995) e la risposta di Penrose e Hameroff (1995). In effetti, il loro approccio raccoglie diversi misteri di alto livello, tra cui la relazione tra mente e materia stessa, l’unificazione ultima di tutte le interazioni fisiche, l’origine della verità matematiche e la comprensione delle dinamiche cerebrali attraverso i livelli gerarchici. La combinazione di questioni così profonde e affascinanti ha certamente bisogno di ulteriore lavoro per essere comprovata, e non dovrebbe essere né celebrata troppo in fretta né liquidata con disinvoltura. Dopo più di vent’anni dal suo inizio, una cosa può essere affermata con certezza: l’approccio di Hameroff e Penrose ha ispirato in maniera fruttuosa importanti ed innovative ricerche (sia teoriche che empiriche) in merito agli effetti quantistici sulla coscienza.

4. Mente quantica

4.1 Applicare i concetti quantistici ai sistemi mentali

Ad oggi si stanno accumulando sempre più prove nello studio della coscienza a favore dell’idea che concetti quantistici come complementarità, entanglement, stati dispersivi e logica non booleana svolgono ruoli significativi nei processi mentali. I corrispondenti approcci di ispirazione quantistica affrontano fenomeni puramente mentali (psicologici) utilizzando caratteristiche formali impiegate anche nella fisica quantistica, ma senza coinvolgere la struttura completa della meccanica quantistica o della teoria quantistica dei campi. Il termine “cognizione quantistica” è stato coniato per riferirsi a questa nuova area di ricerca. Forse sarebbe più appropriato parlare di strutture non commutative nella cognizione.

A livello superficiale, ciò sembra implicare che l’attività cerebrale correlata a quei processi mentali sia in realtà governata dalla fisica quantistica. Gli approcci al cervello quantico discussi nella sezione 3 rappresentano i tentativi che sono stati proposti lungo queste linee. Ma è necessariamente vero che le proprietà quantistiche in psicologia implicano la fisica quantistica all’interno del cervello?

Una mossa formale per incorporare il comportamento quantistico nei sistemi mentali, senza fare riferimento all’attività cerebrale quantistica, si basa su una descrizione dello spazio degli stati dei sistemi mentali. Se gli stati mentali sono definiti in base alle cellule di una partizione dello spazio degli stati neurali, allora questa partizione deve essere ben adattata a portare a stati ben definiti. Le partizioni scelte ad hoc generalmente creeranno descrizioni incompatibili (Atmanspacher e beim Graben 2007) e gli stati possono diventare entangled (beim Graben et al. 2013).

Ciò implica che la dinamica quantistica del cervello non è l’unica possibile spiegazione delle proprietà quantistiche nei sistemi mentali. Supponendo che gli stati mentali derivino da partizioni di stati neurali in modo tale che gli stati neurali statistici siano coestensivi coi singoli stati mentali, la natura dei processi mentali dipende fortemente dal tipo di partizione scelta. Se la partizione non è costruita correttamente, è probabile che gli stati mentali e gli osservabili mostrino caratteristiche che assomigliano al comportamento quantistico, sebbene l’attività cerebrale correlata possa essere quella classica: una mente quantica senza un cervello quantico.

Intuitivamente, non è difficile capire perché le operazioni non commutative o la logica non booleana dovrebbero essere rilevanti, persino inevitabili, per i sistemi mentali che non hanno nulla a che fare con la fisica quantistica. In parole povere, la non commutatività delle operazioni non significa altro che la sequenza in cui le operazioni vengono applicate conta per il risultato finale. E la logica non booleana si riferisce a proposizioni che possono avere valori di verità non chiari, al di là di “SÌ”, “NO”, delle sfumature di plausibilità o credibilità, per così dire. Entrambe le versioni ovviamente abbondano in psicologia e scienze cognitive (e nella vita di tutti i giorni). Pylkkänen (2015) ha persino suggerito di utilizzare questa accessibilità intuitiva delle proprietà quantistiche mentali per comprendere meglio i concetti della fisica quantistica.

Il particolare punto di forza dell’idea di generalizzare la teoria quantistica oltre la fisica quantistica è che essa fornisce un quadro formale che produce un legame chiaro e ben definito con la fisica quantistica convenzionale ed è stato usato per descrivere una serie di applicazioni psicologiche concrete, con risultati teorici ed empirici sorprendentemente dettagliati. Gli approcci corrispondenti rientrano nella terza categoria menzionata nella sezione 3, cioè quella degli ulteriori sviluppi o generalizzazioni della teoria quantistica.

Una ragione per prestare attenzione ai fenomeni psicologici è che il loro studio dettagliato è un prerequisito necessario per porsi ulteriori domande sui loro correlati neurali. Pertanto, l’indagine sulle proprietà quantistiche mentali resiste alla tentazione di ridurle (all’interno dello scenario A) troppo velocemente all’attività neurale. Esistono diversi tipi di fenomeni psicologici che sono stati affrontati finora nello spirito delle proprietà quantistiche mentali: (i) processi decisionali, (ii) effetti di ordine, (iii) percezione bistabile, (iv) apprendimento, (v) reti semantiche, (vi) agentività quantistica e (vii) correlazioni di entanglement super-quantistiche. Questi argomenti saranno delineati in maggior dettaglio nella successiva sezione 4.2.

È un aspetto particolare di questi approcci il fatto che hanno portato a modelli teorici ben definiti e specifici con conseguenze empiriche e nuove previsioni. Un secondo punto degno di nota è che ormai c’è un certo numero di gruppi di ricerca in tutto il mondo (anziché attori solitari) che studiano le idee quantistiche nella cognizione, in parte anche in sforzi collaborativi. Per circa un decennio, ci sono state regolari conferenze internazionali con procedure per favorire lo scambio di nuovi risultati e idee, e articoli mirati, numeri speciali e monografie sono stati dedicati alle strutture di base e ai nuovi sviluppi (Khrennikov 1999, Atmanspacher et al. 2002, Busemeyer e Bruza 2012, Haven e Khrennikov 2013, Wendt 2015).

4.2 Applicazioni concrete

Processi decisionali

Un primo precursore del lavoro sui processi decisionali si deve ad Aerts e Aerts (1994). Tuttavia, il primo resoconto dettagliato è apparso in una pubblicazione completa di Busemeyer et al. (2006). L’idea chiave è definire le probabilità per i risultati delle decisioni e i tempi di decisione in termini di ampiezze di probabilità quantistiche. Busmeyer et al. si sono accordati su un modello di spazio di Hilbert adatto (in disaccordo rispetto ad un’alternativa classica) mediante dati empirici. Inoltre, sono stati in grado di chiarire l’enigma di lunga data dei cosiddetti effetti di congiunzione e disgiunzione (Tversky e Shafir 1992) nel processo decisionale (Pothos e Busemeyer 2009). Un’altra applicazione si riferisce all’asimmetria dei giudizi di somiglianza (Tversky 1977), che si può comprendere in maniera adeguata utilizzando gli approcci quantistici (vedi Aerts et al. 2011, Pothos et al. 2013).

Effetti dell’ordine

Gli effetti dell’ordine negli scrutini, nei sondaggi e nei questionari, riconosciuti da tempo (Schwarz e Sudman 1992), sono ancora oggi poco compresi. Il loro studio come proprietà quantistiche contestuali (Aerts e Aerts 1994, Busemeyer et al. 2011) si offre potenzialmente di svelare molto di più su questi effetti rispetto al fatto ben noto che le risposte possono cambiare drasticamente se le domande vengono scambiate. Atmanspacher e Römer (2012) hanno proposto una classificazione completa dei possibili effetti di ordine (comprese le relazioni di incertezza e le rappresentazioni indipendenti dallo spazio di Hilbert), e Wang et al. (2014) hanno scoperto una condizione di covarianza fondamentale (chiamata “equazione QQ”) per un’ampia classe di effetti dell’ordine.

Un problema importante per gli approcci della mente quantica è la complessità o la parsimonia dei modelli dello spazio di Hilbert rispetto ai modelli classici (bayesiani, markoviani, ecc.). Atmanspacher e Römer (2012) così come Busemeyer e Wang (2018) hanno affrontato questo problema per gli effetti dell’ordine, con il risultato che gli approcci quantistici generalmente richiedono meno variabili libere rispetto ai modelli classici rivali e sono, quindi, più parsimoniosi e più rigorosi di quest’ultimi. Busemeyer e Wang (2017) hanno studiato come la misurazione di osservabili incompatibili induca in maniera sequenziale delle incertezze sul risultato della seconda misurazione.

Percezione bistabile

La percezione di uno stimolo è bistabile se lo stimolo è ambiguo, come nel caso del cubo di Necker. Questo comportamento bistabile è stato modellato in maniera analoga all’effetto Zeno fisico-quantistico. (Si noti che questo effetto è diverso dall’effetto Zeno quantistico citato nella sezione 3.2.) Il modello Necker-Zeno che ne consegue prevede una relazione quantitativa tra le scale temporali psicofisiche di base nella percezione bistabile, che è stata confermata sperimentalmente (vedi Atmanspacher e Filk 2013 per una rassegna).

Inoltre, Atmanspacher e Filk (2010) hanno dimostrato che il modello Necker-Zeno viola le disuguaglianze temporali di Bell per particolari stati distinti nella percezione bistabile.[15] Questa previsione teorica deve ancora essere testata sperimentalmente e sarebbe una cartina al tornasole per il comportamento quantistico nei sistemi mentali. Questi stati furono indicati come temporalmente non locali, nel senso che non sono localizzati in maniera netta (cioè, puntualmente) lungo l’asse del tempo, ma sembrano spandersi su un intervallo di tempo esteso (un presente esteso). All’interno di questo intervallo, relazioni come “prima” o “dopo” sono designatori illegittimi e, di conseguenza, le connessioni causali sono mal definite.

Processi di apprendimento

Un altro campo abbastanza scontato per il comportamento non commutativo è il comportamento di apprendimento [learning behavior]. In studi teorici, Atmanspacher e Filk (2006) hanno mostrato che in semplici compiti di apprendimento supervisionato, delle piccole reti ricorrenti non solo apprendono la relazione input-output prescritta, ma anche la sequenza in cui gli input sono stati presentati. Ciò comporta che il riconoscimento degli input è compromesso se la sequenza di presentazione viene modificata. In pochissimi casi eccezionali, con caratteristiche particolari che restano ancora da esplorare, questo danneggiamento viene evitato.

Reti semantiche

La difficile questione del significato nelle lingue naturali è spesso esplorata attraverso le reti semantiche. Gabora e Aerts (2002) hanno descritto il modo in cui i concetti vengono inseriti, usati e combinati per generare significato a seconda dei contesti. Le loro idee sull’associazione concettuale nell’evoluzione sono state ulteriormente sviluppate da Gabora e Aerts (2009). Un’applicazione particolarmente entusiasmante si deve a Bruza et al. (2015), che hanno sfidato un dogma di lunga data in linguistica, proponendo che il significato delle combinazioni di concetti (come “patatina alla mela”) non è separabile in modo univoco nei significati dei concetti combinati (“mela” e “patatina”). Bruza et al. (2015) fanno riferimento alle relazioni di significato in termini di caratteristiche in stile entanglement nelle rappresentazioni quantistiche dei concetti e hanno riportato i primi risultati empirici che vanno in questa direzione.

Agentività quantistica

Un approccio quantistico per comprendere le questioni relative all’agentività, all’intenzione e ad altri argomenti controversi in filosofia della mente è stato proposto da Briegel e Müller (2015), ma vedi anche Müller e Briegel (2018). Questa proposta si basa sul lavoro circa gli algoritmi quantistici per l’apprendimento tramite rinforzo nelle reti neurali (“simulazione proiettiva”, Paparo et al. 2012), che può essere considerata una variante del machine learning quantistico (Wittek 2014). L’idea fondamentale è come gli agenti possano sviluppare l’agentività come una sorta di indipendenza dal loro ambiente e dalle leggi deterministiche che lo governano (Briegel 2012). Il comportamento dell’agente stesso è simulato come una passeggiata (casuale) quantistica e non deterministica nel suo spazio di memoria.

Correlazioni super-quantistiche

L’entanglement quantistico implica delle correlazioni che superano le correlazioni classiche standard (e che violano le disuguaglianze di Bell), ma che obbediscono al cosiddetto limite di Tsirelson. Tuttavia, questo limite non esaurisce l’intervallo entro il quale le correlazioni di Bell possono, in linea di principio, essere violate. Popescu e Rohrlich (1994) hanno trovato queste correlazioni per particolari misurazioni quantistiche, e lo studio di tali correlazioni super-quantistiche è diventato un vivo ambito di ricerca contemporanea, come mostra la recensione di Popescu (2014).

Un problema nella valutazione delle correlazioni super-quantistiche nei sistemi mentali è quello di delimitare le correlazioni quantistiche autentiche (non causali) dalle correlazioni classiche (causali) che possono essere utilizzate per inviare segnali. Dzhafarov e Kujala (2013) hanno derivato un modo compatto per farlo e per sottrarre effetti di contesto classici (come l’adescamento) nei sistemi mentali, così che rimangano delle autentiche correlazioni quantistiche. Vedi Cervantes e Dzhafarov (2018) per applicazioni empiriche e Atmanspacher e Filk (2019) per ulteriori dettagli.

5. Mente e materia come doppi aspetti

5.1 Approcci composizionali e decomposizionali

Gli approcci del doppio aspetto considerano i domini della realtà mentale e di quella materiale come aspetti (o manifestazioni) di una realtà fondamentale, in cui mente e materia non sono separate. In un framework di questo tipo, la distinzione tra mente e materia risulta dall’applicazione di uno strumento di base per raggiungere l’accesso epistemico, cioè acquisire conoscenza sia dei domini separati che della realtà fondamentale.[16] Di conseguenza, lo status del dominio sottostante, neutrale a livello psicofisico, è considerato ontico-relativo alla distinzione mente-materia.

Come accennato nella sezione 2, gli approcci del doppio aspetto hanno una lunga storia, che inizia essenzialmente con Spinoza come suo protagonista più esplicito. Le principali direzioni nel XX secolo sono state descritte e confrontate con alcuni dettagli da Atmanspacher (2014). Un’importante distinzione tra due classi fondamentali dell’idea del doppio aspetto è il modo in cui il dominio neutrale a livello psicofisico è correlato al mentale e al fisico. Per Russell e i neo-russelliani, le disposizioni compositive degli elementi neutrali a livello psicofisico decidono in che modo differiscono rispetto alle proprietà mentali o fisiche. Di conseguenza, il mentale e il fisico sono riducibili al dominio neutrale. Le idee di Chalmers (1996, capitolo 8) su “coscienza e informazione” rientrano in questa classe. Il quadro teorico di Tononi della “teoria dell’informazione integrata” (IIT)” (vedi Oizumi et al. 2014, Tononi e Koch 2015) si può considerare un’implementazione concreta di una serie di caratteristiche della proposta di Chalmers. Nessuna struttura quantistica è coinvolta in questo lavoro.

L’altra classe di idea del doppio aspetto è decomposizionale piuttosto che composizionale. Qui la metafisica di base del dominio neutrale a livello psicofisico è olistica, e il mentale e il fisico (che non sono né riducibili l’uno all’altro, né al neutrale) emergono rompendo la simmetria olistica o, in altre parole, operando distinzioni. Questo framework è guidato dall’analogia con l’olismo quantistico, e le versioni predominanti di tale framework sono ispirate alla teoria quantistica, ad esempio, proposta da Pauli e Jung (Jung e Pauli 1955; Meier 2001) e da Bohm e Hiley (Bohm 1990; Bohm e Hiley 1993; Hiley 2001). Queste versioni si basano su speculazioni che superano chiaramente la portata della teoria quantistica contemporanea.

Nell’approccio di Bohm e Hiley, le nozioni di ordine implicito ed esplicito rispecchiano la distinzione tra domini ontici ed epistemici. Gli stati mentali e fisici emergono per esplicazione, o dispiegamento, da un ordine in ultima analisi implicito, indiviso e neutrale a livello psicofisico. Quest’ordine è chiamato olomovimento [holomovement] perché non è statico, ma dinamico, come nella filosofia del processo di Whitehead. De Gosson e Hiley (2013) danno una buona introduzione di come l’olomovimento può essere affrontato da un punto di vista formale (cioè algebrico).

Al livello dell’ordine implicito, il termine “informazione attiva” esprime che questo livello è in grado di “informare” i domini esplicati epistemicamente distinti della mente e della materia. Va sottolineato che la nozione abituale di informazione è chiaramente un termine epistemico. Tuttavia, c’è un certo numero di approcci del doppio aspetto che affronta l’informazione a livello ontico, neutrale a livello psicofisico. [17] L’uso di un concetto simile all’informazione in modo non epistemico appare incoerente se si intende il significato comune (cioè sintattico) dell’informazione à la Shannon, che richiede distinzioni per costruire partizioni, fornendo alternative nell’insieme di eventi dati. La maggior parte degli approcci del doppio aspetto basati sull’informazione non chiarisce a sufficienza nozione di informazione in uso, cosicché sorgono facilmente dei malintesi.

5.2 Correlazioni mente-materia

Mentre la proposta di Bohm e Hiley delinea essenzialmente un quadro concettuale privo di ulteriori dettagli concreti (in particolare per quanto riguarda il dominio del mentale), la congettura di Pauli-Jung (Atmanspacher e Fuchs 2014) sul monismo del doppio aspetto offre altro materiale da discutere. Un modo intuitivamente accattivante per rappresentare il loro approccio considera la distinzione tra domini epistemici e ontici della realtà materiale dovuta alla teoria quantistica, in parallelo alla distinzione tra domini mentali epistemici e ontici.

Sul piano fisico, la distinzione epistemico/ontico si riferisce alla distinzione tra un “realismo locale” di fatti empirici ricavati da strumenti di misura classici e un “realismo olistico” di sistemi entangled (Atmanspacher e Primas 2003). Essenzialmente, questi domini sono collegati dal processo di misurazione, finora concepito come indipendente dagli osservatori coscienti. L’immagine corrispondente sul lato mentale si riferisce a una distinzione tra domini consci e inconsci. [18] Nelle profonde concezioni psicologiche di Jung, questi due domini sono collegati dall’emergenza di stati mentali coscienti dall’inconscio, analoghi alla misurazione fisica.

Nella psicologia del profondo di Jung, è fondamentale che l’inconscio abbia una componente collettiva, non separata tra individui e popolata dai cosiddetti archetipi. Si pensa che essi costituiscano il ​​livello psicofisicamente neutro comprendente sia l’inconscio collettivo che la realtà olistica della teoria quantistica. Allo stesso tempo, essi operano come “fattori ordinatori”, essendo responsabili della disposizione delle loro manifestazioni psichiche e fisiche nei domini epistemicamente distinti della mente e della materia. Maggiori dettagli di questo framework si possono trovare in Jung e Pauli (1955), Meier (2001), Atmanspacher e Primas (2009), Atmanspacher e Fach (2013) e Atmanspacher e Fuchs (2014).

Questo schema è chiaramente correlato allo scenario (B) della sezione 2, dato che combina un approccio epistemicamente dualistico con un approccio onticamente monistico. Le correlazioni tra il mentale e il fisico sono concepite come non causali, rispettando così la chiusura causale del mondo fisico contro il mentale. Tuttavia, esiste una relazione causale (nel senso di una causalità formale anziché efficiente) tra il livello psicofisicamente neutro, monistico e i domini mentali e materiali epistemicamente distinti. Nei termini di Pauli e Jung, questo tipo di causalità è espresso dall’operazione di ordinamento degli archetipi nell’inconscio collettivo.

In altre parole, questo scenario offre la possibilità che le manifestazioni mentali e materiali ereditino correlazioni reciproche dato che sono causate in maniera congiunta dal livello psicofisicamente neutro. Si potrebbe dire che tali correlazioni sono resti che riflettono l’olismo perduto della realtà fondamentale. Non sono il risultato di alcuna interazione causale diretta tra il dominio mentale e quello materiale. Pertanto, non sono adatti a spiegare la causazione mentale efficiente diretta. La loro esistenza richiederebbe un’attività psicofisicamente neutra che implichi effetti di correlazione che sarebbero erroneamente interpretati come causalità mentale di eventi fisici. Indipendentemente dalla teoria quantistica, una mossa correlata è stata suggerita da Velmans (2002, 2009). Ma anche senza causalità mentale, lo scenario (B) è rilevante per le correlazioni onnipresenti tra stati mentali coscienti e stati cerebrali fisici.

5.3 Sviluppi successivi

Nella congettura di Pauli-Jung, queste correlazioni sono chiamate “sincronistiche” e sono state estese alle relazioni psicosomatiche (Meier 1975). Atmanspacher e Fach (2013) hanno proposto una tipologia completa delle correlazioni mente-materia che segue il monismo del doppio aspetto di Pauli e Jung. Essi hanno scoperto che un ampio corpus di materiale empirico riguardante più di duemila casi di cosiddette “esperienze eccezionali” può essere classificato in base alla loro deviazione dal modello di realtà convenzionale di un soggetto e dalle relazioni convenzionali tra le sue componenti (vedi Atmanspacher e Fach 2019 per maggiori dettagli). Gli eventi sincronistici intesi da Pauli e Jung appaiono come un caso speciale di queste deviazioni relazionali.

Una condizione essenziale richiesta per le correlazioni sincroniche è che siano significative per coloro che le esperiscono. Si è tentati di interpretare l’uso del significato come un tentativo di introdurre l’informazione semantica come alternativa all’informazione sintattica come indicato sopra. (Si noti il ​​parallelo con l’informazione attiva nell’approccio di Bohm e Hiley). Sebbene ciò comporti difficili problemi circa una sua chiara definizione e operazionalizzazione, qualcosa di simile al significato, sia esplicitamente che implicitamente, potrebbe essere una valuta informativa rilevante per la relazioni mente-materia all’interno del framework dell’idea decomposizionale del doppio aspetto (Atmanspacher 2014).

Primas (2003, 2009, 2017) ha proposto un approccio del doppio aspetto in cui la distinzione tra il dominio mentale e quello materiale si origina dalla distinzione tra due diverse modalità temporali: da un lato il tempo teso (mentale), che include la presentezza, dall’altro il tempo fisico senza tempo [tenseless], inteso come parametro esterno (vedi le voci sul tempo e sull’essere e il divenire nella fisica moderna GAVAGAI). Riguardo a questi due concetti di tempo come implicati da una rottura di simmetria di un livello di realtà senza tempo psicofisicamente neutro, Primas concepisce il tempo teso del dominio mentale come correlato, a livello quantistico, con il parametro di tempo della fisica tramite “time-entanglement”. Questo scenario è stato formulato in una struttura dello spazio di Hilbert con operatori temporali appropriati (Primas 2009, 2017), dunque offre una struttura quantistica del doppio aspetto formalmente elaborata per gli aspetti elementari del problema mente-materia. Ciò mostra una certa convergenza con l’idea di stati mentali temporalmente non locali, per come è stata affrontata nella sezione 4.2.

Come indicato nella sezione 3.2, anche l’approccio di Stapp contiene elementi dell’idea del doppio aspetto, sebbene ciò non venga sottolineato a sufficienza dal suo autore. Gli approcci quantistici del doppio aspetto discussi nella presente sezione tendono a concentrarsi sulla questione di un “entanglement” mente-materia generalizzato, più che sulla riduzione dello stato. Lo scopo principale qui è comprendere le correlazioni tra il dominio mentale e quello materiale, piuttosto che le interazioni direttamente efficaci causalmente tra di essi.

Un’ultima questione riguardante gli approcci del doppio aspetto in generale si riferisce rispettivamente al problema del panpsichismo o del panesperienzalismo (vedi la rassegna di Skrbina 2003 e la voce sul panpsichismo). Nel limite di una simmetria universale che si rompe a livello psicofisicamente neutro, ogni sistema ha un aspetto sia mentale che materiale. In una situazione del genere, è importante comprendere la “mentalità” [mentality] molto più in generale della “coscienza”. Gli atti inconsci o proto-mentali opposti agli atti mentali coscienti sono nozioni talvolta utilizzate per demarcare questa differenza. Il caso speciale della coscienza umana all’interno del dominio mentale potrebbe essere considerato tanto speciale quanto il suo correlato materiale, il cervello, all’interno del dominio materiale.

6. Conclusioni

La motivazione storica per esplorare la teoria quantistica nel tentativo di comprendere la coscienza derivava dalla consapevolezza che gli eventi quantistici come il collasso introducono un elemento di casualità, che è primario (ontico), anziché dovuto all’ignoranza o alla mancanza di informazioni (epistemico). Approcci come quelli di Stapp e di Beck ed Eccles lo sottolineano in modi diversi, nella misura ritengono che la casualità ontica degli eventi quantistici fornisca spazio alla causalità mentale, cioè alla possibilità che gli atti mentali coscienti possano influenzare il comportamento del cervello. Anche l’approccio di Penrose e Hameroff si concentra sul collasso dello stato, ma con un passaggio significativo dalla causalità mentale alla non computabilità di (particolari) atti coscienti.

Qualsiasi discussione sul collasso o sulla riduzione dello stato (ad esempio, tramite misurazione) fa riferimento almeno implicitamente agli stati di sovrapposizione, poiché questi sono gli stati che vengono ridotti. Nella misura in cui i sistemi entangled rimangono in una sovrapposizione quantistica fintanto che non si è verificata alcuna misurazione, l’entanglement è sempre co-affrontato quando si discute della riduzione dello stato. Al contrario, alcuni degli approcci quantistici del doppio aspetto concepiscono l’entanglement in modo diverso, e in primo luogo indipendentemente dalla riduzione dello stato. Ispirato e analogo alle correlazioni non locali indotte dall’entanglement nella fisica quantistica, l’entanglement mente-materia è concepito come l’ipotetica origine delle correlazioni tra questi due domini (quello mentale e quello materiale). Ciò mostra quanto sia altamente speculativo il quadro di un livello di realtà fondamentalmente olistico e psicofisicamente neutro da cui emergono domini mentali e materiali correlati tra loro.

Ciascuno degli esempi discussi in questa panoramica presenta aspetti sia promettenti che problematici. L’approccio di Beck ed Eccles è molto dettagliato e concreto rispetto all’applicazione della meccanica quantistica standard al processo di esocitosi. Tuttavia, non risolve il problema di come l’attività delle singole sinapsi entri nella dinamica degli assemblaggi neuronali, e lascia la causalità mentale dei processi quantistici come una semplice affermazione. L’approccio di Stapp suggerisce una base ontologica radicalmente ampliata sia per il dominio mentale che per la teoria quantistica dello status quo come teoria della materia, senza cambiare essenzialmente il formalismo della teoria quantistica. Sebbene legato a un background filosofico e psicologico fonte di ispirazione, manca ancora di conferme empiriche. La proposta di Penrose e Hameroff supera di gran lunga il dominio dell’odierna teoria quantistica ed è l’esempio più speculativo tra quelli discussi. Non è facile vedere come il framework nel suo insieme possa essere elaborato a livello formale e testato empiricamente.

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Strumenti accademici 

Voci correlate 

SEP: physics: symmetry and symmetry breaking | process philosophy | quantum mechanics: collapse theories | quantum theory: quantum field theory | quantum theory: quantum gravity | time

Gavagai: Panpsichismo, Essere e divenire in fisica moderna. 

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