Fisica quantistica e mente dell’uomo. Il modello ORCH-OR.

Roger Penrose 6Nov2005 300x200 - Fisica quantistica e mente dell'uomo. Il modello ORCH-OR.
Roger Penrose
Photo: Festival della scienza
 CC BY-SA 2.0

Il presunto legame esistente tra fisica quantistica e mente è sempre più spesso oggetto di elucubrazioni, spesso interessanti, molto più spesso, davvero fantasiose.
Uno dei modelli che però sembra più avvicinarsi ad una spiegazione scientifica alla base di tale rapporto è senza dubbio il modello ORCH-OR.

Provo a spiegarvelo nel modo più immediato possibile.

Il modello ORCH-OR è un particolare modello della mente ideato da Roger Penrose (matematico, fisico, cosmologo e filosofo britannico – premio wolf per la fisica nel 1988) e Stuart Hameroff (medico anestesista statunitense e professore presso l’Università dell’Arizona).

Secondo la teoria formulata da Penrose, il cervello umano potrebbe non essere guidato da procedimenti che consentono, con un numero finito di passi eseguiti, di ottenere dei risultati determinati (parliamo di veri e propri algoritmi). Piuttosto si suppone che esso possa essere vincolato a precisi processi quantistici.

Abbiamo già discusso in questo articolo, di come la fisica quantistica si comporti in maniera del tutto differente rispetto a ciò che è da considerare ambito della fisica classica. Gli oggetti che infatti fanno parte di tale teoria, ricorderete, si trovano in stati che dichiariamo essere “indefiniti”, descrivibili solo mediante la “funzione d’onda” di Schrödinger; e quando avviene il loro collasso, la scelta di dove essi si paleseranno è del tutto casuale.

Ecco, è qui che l’idea di Penrose comincia a farsi concreta: lo scienziato ha ipotizzato che le idee più diffuse circa il collasso della funzione d’onda potrebbero applicarsi solo a situazioni in cui c’è interazione con l’ambiente, casi in cui si effettua una vera e propria misurazione, e che quindi esse non si applichino ai casi in cui i quanti non sono oggetto di misurazioni o interazioni (casi in cui quindi restano isolati dall’ambiente).

In tali situazioni, egli ha proposto che essi possano essere soggetti a una diversa forma di collasso.

1024px Microtubuli completo 300x194 - Fisica quantistica e mente dell'uomo. Il modello ORCH-OR.
Microtubuli
Bruce The Deus – Opera Propria
CC BY-SA 3.0

Ma prima di approfondire la cosa, introduciamo nel nostro discorso delle particolari strutture intracellulari denominate “microtubuli”, la cui funzione principale è l’organizzazione ed il trasporto intracellulare, oltre ad assicurare anche una certa stabilità meccanica alle cellule, giocando quindi un ruolo di fondamentale importanza nella divisione di quest’ultime.

La teoria ORCH-OR brevemente ipotizza che i microtubuli cellulari possano funzionare da elementi di calcolo quantistico.

All’interno di essi, infatti, la coerenza di stati di sovrapposizione quantistica sarebbe mantenuta fino al collasso della funzione d’onda, la quale si verifica nel momento in cui tale sovrapposizione non può più essere mantenuta.

Penrose postula che ogni sovrapposizione quantistica ha una sua area specifica, separata l’una dall’altra, fino a costituire una corta di bolla nello spazio-tempo; ma non appena tale bolla raggiunge il limite dell’ordine della scala di Planck (10-35 m), essa diventa instabile a causa della gravità che a quel punto si fa sentire tangibilmente.
Quando un’area di coerenza quantistica collassa a causa di essa, il collasso si forma in modo da scegliere solo una delle possibili posizioni per particella e si avrebbe quindi un istante di coscienza.

La teoria è davvero affascinante.

C’è da dire però che la causa fisica dell’attività coerente nei microtubuli, secondo Penrose e Hamerhoff, si pensava fossero i “condensati di Fröhlich”, ma uno studio del 2009 ha scardinato tale ipotesi in quanto si è evidenziato come per formare condensati di Fröhlich coerenti siano necessarie energie e temperature molto elevate (anche di cento milioni di Kelvin), e che quindi essi non possano esistere in sistemi biologici (almeno della forma ipotizzata dalla teoria Orch OR).

 

citazione feynman 1 260x160 - Richard Feynman riguardo la fisica quantistica
Citazioni
Richard Feynman riguardo la fisica quantistica

Richard Feynman (IPA: [ˈfaɪnmən]) (New York, 11 maggio 1918 – Los Angeles, 15 febbraio 1988) è stato un fisico e divulgatore scientifico statunitense, Premio Nobel per la fisica nel 1965 per l’elaborazione dell’elettrodinamica quantistica.

eccitonio 260x160 - Un nuovo stato della materia: l’eccitonio
Scienza
Un nuovo stato della materia: l’eccitonio

L’esistenza dell’eccitonio era stata teorizzata cinquant’anni fa, ma fino ad oggi la dimostrazione della sua esistenza continuava a sfuggire agli scienziati RICERCA – Lo stavano cercando da cinquant’anni e alla fine lo hanno osservato per caso. Stiamo parlando dell’eccitonio, una forma di materia la cui esistenza era stata teorizzata da tempo, ma che non era mai stata osservata. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Science. Ad incappare nell’eccitonio è stato un team internazionale di ricercatori guidato da Peter Abbamonte, professore di fisica alla Illinois University, mentre spetta a Jasper van Wezel, professore di fisica della University of Amsterdam l’interpretazione teorica dell’esperimento che ha fornito la conferma della scoperta. “Ricordo che Anshul era molto eccitato dal risultato delle nostre prime misure sul TiSe2. Eravamo nel laboratorio in piedi vicino la lavagna quando mi ha spiegato che avevamo osservato per la prima volta qualcosa che nessuno aveva mai visto prima: un plasmone morbido”. Così Mindy Rak, dottoranda nel team di Abbamonte assiema al collega Kogar Anshul, richiama il momento in cui ha realizzato cosa era emerso dai dati. Il plasmone morbido di cui parla è proprio la prova dell’esistenza dell’eccitonio ed è stato osservato in cristalli di titanio diselenio (TiSe2), un materiale semiconduttore molto studiato …

bolla sistema solare 260x160 - La bolla gigante in cui siamo nati
Scienza
La bolla gigante in cui siamo nati

All’alba di un nuovo anno che inizia novità sull’inizio del Sistema Solare. Gli scienziati dell’Università di Chicago hanno elaborato una nuova teoria esauriente e che racconta la nostra storia, a partire da una bolla gigante in cui spirano potenti venti stellari. SCOPERTE – Immaginate una bolla densa di materia, racchiusa in un involucro e in cui spirano all’interno potenti venti stellari. L’incubatrice in cui sono nati il pianeta Terra e l’intero sistema solare avrebbe avuto proprio questo aspetto miliardi di anni fa. A elaborare una nuova ed esauriente teoria sulla nostra origine nell’universo sono stati i ricercatori dell’Università di Chicago, che si sono concentrati sull’intricato mistero delle diverse abbondanze degli isotopi dell’alluminio e del ferro presenti nel sistema solare. A creare la bolla che ci ha ospitato non sarebbe stata dunque una “semplice” esplosione di supernova, ma bensì una gigante stella di Wolf-Rayett, con una massa tra le 40 e le 50 volte pari a quella del nostro Sole, che era morta da tempo. I ricercatori guidati da Vikram Dwarkadas e Nicolas Dauphas hanno pubblicato il risultato ottenuto sulla rivista The Astrophysical Journal, dove spiegano la loro nuova teoria. Fino ad oggi infatti si riteneva che il sistema solare si fosse formato …

ScienzaI libri del blogPassione scritturaCollabora con noi