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

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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.

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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).

 

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