هل تكشف الحواسيب الكمومية سر الوعي واتصالنا بالأكوان المتوازية؟

مقدمة للترجمة

تفترض ميكانيكا الكم أن العوالم دون الذرية تمتلك خصائص عجيبة، مثل ظاهرة التراكب الكمي التي تنص على أن الجسيم يمكن أن يوجد في أكثر من حالة في نفس الوقت، يشبه ذلك في غرابته (ولغرض التقريب) أن تكون في مكانين في نفس الوقت. لكن الجسيم يترك تلك الحالة حينما تتم مراقبته أو قياسه، فمثلا في تجربة قطة شرودنجر الفكرية الشهيرة، والتي تمثل انطباعا عن غرابة عالم الكم فإن القطة في الصندوق تكون في حالة متراكبة مكونة من الحياة والموت، أي أنها تكون حية وميتة في نفس الوقت، لكن حينما نفتح الصندوق فإن القطة تنسحب إلى حالة واحدة، إما حية أو ميتة.

لكن ما علاقة هذا كله بالوعي؟ وهل يعني ذلك بشكل أو بآخر أننا نعيش في عوالم متعددة؟ هذا الحوار لمجلة نيوساينتست مع هارتموت نيفن، الذي يقود مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي في غوغل، يتعمق في تلك النقطة.

نص الترجمة

لطالما اعتُبِر الاقتراح القائل بأن الوعي ينبع من عالم ميكانيكا الكم غريبًا بعض الشيء. يزعم المنتقدون أن أفكار "الوعي الكمومي" -وأشهرها أن لحظات كل تجربة نختبرها تنشأ عندما تنهار التراكبات الكمومية في الدماغ- لا تفعل أكثر من دمج لغز مع لغز آخر. إلى جانب ذلك يتساءل العلماء: أين الدليل؟ ومع ذلك، هناك أقلية منهم تصر على أنه يجب علينا أن نأخذ الفكرة على محمل الجد.

إعلان

هارتموت نيفن، الذي يقود مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي في غوغل، من بين هؤلاء المهتمين بالأمر. تدرب في الأصل بوصفه فيزيائيًّا وعالم أعصاب حاسوبيًّا، قبل أن يبتكر "الرؤية الحاسوبية"، وهي نوع من الذكاء الاصطناعي الذي يشابه القدرة البشرية على فهم البيانات المرئية. في وقت لاحق، أسس نيفن مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي في غوغل، الذي أصبح عام 2019 أول مختبر يدعي أن أجهزة الحاسوب الكمومية الخاصة به حلت حسابات مستحيلة على حاسوب كلاسيكي، وهو ما يعرف بين العلماء باسم "التفوق الكمومي". في ديسمبر/كانون الأول 2024، أعلن فريقه عن خطوة أخرى إلى الأمام بمعالج كم جديد، سمي "ويلو"، يزعم أنه أقوى وأكثر موثوقية من الرقائق السابقة.

لكن نيفن مهتم أيضًا بالعلاقة بين العقل والمادة. والآن، يعتقد أنه يمكن استخدامها لاختبار فكرة الوعي الكمومي. تحدث نيفن إلى مجلة نيوساينتست عن اعتقاده أننا نعيش في كون متعدد، ولماذا تستحق نظرية روجر بنروز للوعي الكمومي الاهتمام، وإن كان ذلك ربما مع لمسة جديدة، وكيف يمكننا اختبار مثل هذه الأفكار من خلال تشابك أجهزة الحاسوب الكمومية مع الأدمغة البشرية.

هارتموت نيفن، الذي يقود مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي في غوغل (موقع تيدكس) توماس لوتون: كيف غيّر العمل في طليعة الحوسبة الكمومية وجهة نظرك حول ماهية الواقع؟

هارتموت نيفن: أجرينا مؤخرًا عملية حسابية على معالج الكم الجديد، المسمى ويلو، قد يستغرق أفضل حاسوب عملاق كلاسيكي وقتًا مذهلًا لإكمالها: 10 سكستليون عامًا (عشرة متبوعة بخمسة وعشرين صفراً)، يتجاوز ذلك الأطر الزمنية المعروفة في الفيزياء، بل ويتجاوز عمر الكون إلى حد كبير. وفي اعتقادي أن هذه النتيجة تشير إلى أن المعالجات الكمومية تستغل شيئًا أكبر من كوننا فقط، وهو ما يعطي مصداقية لفكرة أن عملياتها الحسابية تتم في العديد من الأكوان الموازية.

إعلان

لقد أدركت على مر السنين أن القراءة الأكثر وضوحًا لمعادلات ميكانيكا الكم هي أننا نعيش في عالم متعدد الأكوان، وأن كل شيء، بما في ذلك نفسي أو الكون كله، موجود في العديد من التكوينات في وقت واحد. وقد شكلت هذه النظرة إلى الواقع وجهة نظري اليومية للحياة بشكل عميق.

بأي طريقة؟

إن موقفي العام عند وصف العالم هو الفيزيائية (المذهب الفيزيائي)، التي تنص على أن كل ظاهرة نشهدها يمكن تفسيرها على أنها مظهر من مظاهر المادة، ولكن الظاهرة الوحيدة التي نحن على يقين من وجودها هي التجربة الواعية. كل شيء يبدأ من هذه التجربة؛ وبدون العقل لا شيء مهم.

إذن فإن المهمة التي تقع على عاتقك بوصفك متخصصًا في الفيزياء هي تحديد موضع الوعي. هنا، أعتقد أن ميكانيكا الكم تتمتع بميزة فريدة، وهي مرتبطة بشكل مباشر بصورة الأكوان المتعددة.

إذا كانت فكرة الأكوان المتعددة صحيحة، فهناك عدد هائل من العوالم، ولكن في الوقت الحالي، أنت وأنا نتعايش في فرع كلاسيكي محدد من تلك الأكوان المتعددة (كلاسيكي تعني مبني على النظريات الكلاسيكية مثل ميكانيكا نيوتن أو نسبية أينشتين، وليس القوانين الكمومية*). فلماذا نختبر هذا الفرع وليس غيره؟ هذه فرصة لوضع الوعي في نظريتك الفيزيائية، لأن هناك تخمينًا جذابًا مفاده أن الوعي هو الكيفية التي نختبر بها ظهور واقع كلاسيكي فريد من بين العديد من الظواهر التي تخبرنا الفيزياء الكمومية بوجودها. (في تجربة قطة شرودنغر، فإن القطة انتقلت من حالة التراكب لتصبح واقعًا كلاسيكيًّا نشأ عن حالة كمومية، وبنفس الطريقة يفترض نيفن ورفاقه أن واقعنا الذي نعيشه نشأ عن حالة كمومية أعلى*).

يبدو الوعي وكأنه حوض سمك مختلف تمامًا عن الفيزياء الكمومية. كيف يمكن استيعاب أحدهما في الآخر؟

أنا تلميذ روجر بنروز، الذي طرح في كتابه عام 1989 "عقل الإمبراطور الجديد" فكرة مفادها أن الوعي ينطوي على حالة من المادة في تراكب كمي، حيث يوجد كائن كمي في تكوينات متعددة في نفس الوقت. عندما ينهار التراكب أثناء عملية "القياس" (أو المراقبة)، يتم اختيار فرع كلاسيكي واحد من بين العديد من الفروع المحتملة، وهذا يتسبب في لحظة واعية. لطالما اعتقدت أن هذا جميل لأنه بعد ذلك يمكن ترميز الكيفيات -تجارب ذاتية محددة مثل احمرار الوردة أو المشاعر التي تثيرها الموسيقى- بشكل طبيعي في الحالة التي ينهار فيها التراكب.

إعلان هل هناك أي طريقة لاختبار فكرة أن الوعي كمي في الأصل؟

هناك بالفعل بعض الأفكار القادمة من التجارب مع التخدير. التخدير يعطل وعيك بشكل عكسي. أنت لا تزال تتنفس، ولا يزال قلبك ينبض، لكنك لا تستطيع الإبلاغ عن تجارب واعية بعد الآن. ومع ذلك، على الرغم من أن التخدير هبة طبية ويستخدم منذ ما يقرب من 180 عامًا، فإننا لا نزال لا نملك أي فكرة عن كيفية عمله. لا أحد يفهمه.

ومن المثير للاهتمام أن أبسط وسائل التخدير هي غازات خاملة مثل الزينون. والأمر الأكثر غرابة هو وجود تقارير تفيد بأن هناك نظائر مختلفة من الزينون، ولكل منها اختلافات طفيفة في الكتلة وخاصية كمية تسمى اللف، قد تكون موجودة في الطبيعة، هذه النظائر قد تختلف في قوة تخديرها، وإذا كان من الممكن تأكيد ذلك، فلا يمكنك تفسير ذلك دون النظر في ميكانيكا الكم. أشعر أن هذه تجربة حاسمة، وقد اقترحت نوعًا آخر من التجارب في ورقة بحثية حديثة.

بإمكان شخص ما أن يتشابك دماغه مع هذا الحاسوب الكمي (شترستوك) هل يمكنك أن تخبرنا المزيد عن ذلك؟

دعونا أولًا نتخيل دماغنا وكأنه يحتوي على وحدات "كيوبت"، وهي الوحدات الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمومية. أعتقد أن هذا غير مثير للجدال إلى حد ما. يقترح بعض الباحثين -مثل زميلنا ستيوارت هامروف، مدير مركز دراسات الوعي في جامعة أريزونا أن الهياكل البروتينية الكبيرة في الخلايا العصبية التي تسمى الأنابيب الدقيقة تعمل كوحدات كيوبت. لكن أي عالم فيزياء حيوية أو كيمياء حيوية سيقول إنه على الأقل، على مستوى الجزيئات ذات السحب الإلكترونية، توجد حالات كمية في دماغنا؛ لذلك يمكن القول إن لدينا وحدات كيوبت في أدمغتنا.

لنفترض إذن أن لدينا "ن" كيوبتات في دماغنا و"س" كيوبتات في حاسوب كمي خارجي، مع كون الحروف تشير إلى عدد معين من الكيوبتات. إذا كان بإمكان شخص ما أن يتشابك دماغه مع هذا الحاسوب الكمي، فيمكنه إنشاء تراكب كمي موسع يتضمن ما عدده "ن + س" من الكيوبتات. إذا قمنا الآن بدغدغة هذا التراكب الموسع لجعله ينهار (عبر القياس أو المراقبة)، فيجب أن يبلغ الشخص المشارك في هذه التجربة عن ذلك باعتباره تجربة واعية أكثر ثراءً. وذلك لأنه في تجربتهم الواعية الطبيعية، يحتاجون عادةً إلى "ن" من المعلومات لوصف التجربة، لكنهم الآن يحتاجون إلى "ن+س" لوصفها.

إعلان

أسمي هذا "بروتوكول التوسع"، لأنه سيسمح لنا بتوسيع الوعي في المكان والزمان والتعقيد. في الواقع، إذا تمكنا من إيجاد طريقة لإعداد هذه التجربة، وأبلغ شخص ما عن هذه التجارب الأكثر ثراءً، فإن هذا من شأنه أن يدعم تفسيرنا بأن العمليات الكمومية تولد الوعي.

كيف تتخيل أن تكون تجربة هذا الوعي الموسع؟

إن عدد المعلومات التي ندركها بوعي ليس كبيرًا للغاية. فالكثير من الأشياء التي قد يبدو أنك تدركها بوعي لا تدركها بوعي. فلنقل إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي يلتقط صورة جميلة، نتأملها ونعجب بها، ولكننا غير قادرين على رؤية كل المعلومات الموجودة في الآلاف من الفوتونات المتدفقة إلى تلسكوب جيمس ويب، وهذه تجربة لا نستطيع أن نخوضها.

لذا، من حيث المبدأ، يمكننا أن نولد تجارب أكثر ثراءً من تلك التي نخوضها عادةً، وذلك باستخدام أدمغتنا البيولوجية الافتراضية (الحاسوب الكمي في هذه الحالة*) فبعض حالات الوعي غير العادية، مثل تلك التي نختبرها تحت تأثير المواد المخدرة، قد تكون بمثابة مثال لذلك. وقد يؤدي تشابك الدماغ مع حاسوب كمي إلى فتح مستويات أعلى من الوعي والإبداع والفهم.

من حيث المبدأ، يمكننا أن نولد تجارب أكثر ثراءً من تلك التي نخوضها عادةً.

يشير اصطلاح التشابك الكمي إلى علاقة تنشأ بين جسيمين على أية مسافة (ويكيميديا) كيف يساعدك هذا على فهم العلاقة بين العقل والمادة؟

يمكننا استخدام هذا الإعداد التجريبي لتحديد الحالات الكمومية للمادة التي ترتبط بكيفيات مختلفة. يمكننا القيام بذلك من خلال سؤال شخص يتشابك دماغه مع حاسوب كمي عن الخصائص المحددة لمشاعره وقياس الوحدات الكمومية المرتبطة بهذه الكيفيات المحسوسة (الكيف أو الحالة التي يُنظر إليها في حالة الوعي من منظور ذاتي، هناك ترمومتر لقياس درجة الحرارة، لكن شعورك أنت بدرجة الحرارة نفسها يختلف عن شعوري، اختبارك للون الأحمر أو ملمس المياه يختلف عن شعوري الذاتي بالأمر، وهكذا*).

إعلان كيف غيرت دراسة هذا المفهوم التجريبي من طريقة تفكيرك في أصل اللحظات الواعية؟

عندما بدأت أفكر في هذا البرنامج التجريبي، أدركت أن هناك في الواقع مشكلة في أفكار روجر. إذا قمت بقياس كيوبت في الحاسوب الكمومي، ينهار التراكب إلى حالة تسير جنبًا إلى جنب مع تجربة لدى الشخص المتشابك مع الحاسوب. إذا حدث هذا، فيمكنني استخدام هذا التشابك – ظاهرة فريدة من نوعها في ميكانيكا الكم حيث يصبح جسيمان أو أكثر مرتبطين جوهريًّا- كقناة لنقل المعلومات بشكل أسرع من الضوء. (في ظاهرة التشابك الكمي، يمكن لجسيمين أن تربطهما علاقة أو تأثر بشكل لحظي، حتى لو كانا على مسافات شاسعة بعضهما من بعض، ولو كان أحدهما هنا والآخر في مجرة أخرى*).

لذا، عندما ربط روجر اللحظات الواعية بانهيار التراكبات الكمية، فتح هذا إمكانية الاتصال بسرعة تفوق سرعة الضوء، وهو ما يتعارض مع القواعد الأساسية للفيزياء. لا أحب هذا، فأنا الفيزيائي الأكثر تقليدية في هذه النقطة. ولكن إذا قلنا بدلًا من ذلك إن اللحظة الواعية تُختبر عندما يتشكل التراكب، وليس عندما ينهار التراكب، فإن هذا التحدي المتمثل في الاتصال بسرعة تفوق سرعة الضوء يختفي.

في إعدادنا التجريبي، يمكننا اختبار صحة هذه الأفكار. في نسخة بنروز، سيشعر الشخص بالتجربة الأكثر ثراءً عندما ينهار التراكب. ومع ذلك، إذا حدثت اللحظات الواعية عندما تتشكل التراكبات، فإن التجربة الأكثر ثراءً ستُشعر بها بمجرد تشابك الكيوبتات في دماغ شخص ما مع الكيوبتات في الحاسوب الكمومي.

ما هي المشاكل الأخرى التي يساعد قلب فكرة بينروز على حلها؟

إن الدور الذي يؤدّيه التشابك في تشكيل اللحظات الواعية يفسر بشكل طبيعي تجربتنا الموحدة للواقع. هذه قضية معروفة في علم الأعصاب تسمى "مشكلة الترابط".

عندما نرى شيئًا، مثل الوجه، تتأثر الخلايا العصبية في القشرة البصرية الأولية في الدماغ وتُنشئ استجابة أولية توضح وجود سمات معينة، مثل حواف الوجه، مما يخلق الخطوط العريضة الخشنة للوجه. بعد ذلك، ينتشر نشاط الدماغ هذا إلى القشرة البصرية العليا حيث يتم تمثيل سمات الوجه الأكثر ثراءً. يعني ذلك أن خبرتنا بالأشياء لا تتم عبر خلية واحدة أو في مرة واحدة، بل تتوزع عبر الدماغ، وتتم بشكل كلّي، لكن ذلك يعني أن هناك انفصالًا بين ما نختبره وبنية أدمغتنا المادية. وهذا ما يسمى مشكلة الترابط. (مشكلة الربط تُسمى كذلك لأنها تمثل تحديًا كبيرًا في فهم كيفية تحقيق الدماغ عملية دمج المعلومات الحسية والمعرفية من مصادر متعددة وعبر خلايا متعددة بطريقة تجعل تجربتنا الإدراكية موحدة ومنطقية*).

إعلان

يمكننا حل هذه المشكلة من خلال اقتراح أن التشابك بين الكيوبتات يخلق تجربة واعية موحدة. إن التشابك هو العامل الوحيد الحقيقي الذي نملكه في الفيزياء، لأنه يسمح بإنشاء حالات كلية حيث تكون المكونات الفردية مترابطة بشكل أساسي. وبالتالي، فإن التشابك يقدم حلًّا أنيقًا لمشكلة الترابط.

بحسب نيفن، يمكننا دمج اثنين من الكيوبتات مع دماغ عضوي وإجراء اختبار بيل (غيتي) هل سيكون من الممكن عمليًّا تشابك العقل البشري مع حاسوب كمي؟

في هذه المرحلة، لا يزال بروتوكول التوسع صعبًا للغاية من الناحية الفنية. ولكن يمكننا إجراء تجارب أبسط.

في السنوات الأخيرة، أصبح الباحثون ماهرين في تنمية كرات صغيرة من خلايا الدماغ البشرية تسمى الأدمغة العضوية (أي ما يُعرف أحيانًا بـ"النماذج المصغرة للدماغ"، وهي أنسجة ثلاثية الأبعاد تُزرع في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية، و يتم تطويرها لمحاكاة بنية ووظائف الدماغ البشري على مستوى بسيط*).

يمكننا دمج اثنين من الكيوبتات مع دماغ عضوي وإجراء اختبار بيل، وهو تجربة كمية تتحقق مما إذا كان نظامان متشابكين أم لا. إذا وجدنا أن التشابك ضروري لتفسير نتائج اختبار بيل، فيمكننا أن نستنتج أن الدماغ العضوي، على الأقل جزئيًّا، يستحق وصفًا ميكانيكيًّا كميًّا.

ربما يتبين أن كل الأفكار التي كنت أتحدث عنها غير صحيحة. ولكن إذا نجح الأمر، فيمكنك أن تسأل، كيف يمكن تحقيق الاقتران الكمي على أفضل وجه؟ هل تريد استخدام الفوتونات؟ هل تريد استخدام اللف، وهو خاصية كمية تمتلكها النوى الذرية أو الإلكترونات؟ أو ربما تريد استخدام نمط كلي للأنابيب الدقيقة.

ما هي العقبات العملية الأخرى؟

من المتطلبات الرئيسية للربط المتماسك بين أنسجة المخ والمعالج الكمي أنه يجب أن يكون غير جراحي لضمان السلامة وسهولة الاستخدام. من المحتمل أن يتضمن هذا استخدام تقنيات الاستشعار الكمي لاستكشاف الحالات الكمومية للدماغ والتفاعل معها بشكل غير مباشر، ربما من خلال أساليب مثل الرنين المغناطيسي النووي (الذي يدعم التصوير بالرنين المغناطيسي). ولكن في هذه المرحلة، ما زلنا في وقت مبكر جدًّا في بحثنا لمحاولة تحديد هذا بمزيد من التفصيل.

إعلان كيف يتم استقبال هذه الأفكار حول الطبيعة الكمومية للوعي في دوائرك؟

إنه ذوق مكتسب. غالبًا ما أُفاجَأ: كيف يُنظر إلى طبيعة الوعي بين العلماء على أنها سؤال لا ينبغي للمرء أن يسأله أو يتورط فيه؟ في حين أنني أعتقد العكس. تأمل مثلا التالي: عندما أعاني من ألم في الأسنان، فإن هذه التجربة حقيقية جدًّا، وأكثر واقعية بكثير من الانفجار العظيم أو غيره من تصورات العلم.

قال فيلسوف العلم توماس كون، في كتابه "بنية الثورات العلمية"، إنه قبل أن يبدأ "العلم الطبيعي"، هناك مرحلة "ما قبل النموذج" حيث لا نزال نبحث عن الإطار الصحيح لفهم الظاهرة. أعتقد أن أبحاث الوعي وصلت إلى نقطة التحول هذه. إن تخميناتنا حول ما يخلق الوعي واقتراحنا حول كيفية اختباره تظهر أن طبيعة الوعي يمكن معالجتها بأساليب العلوم التجريبية.

____________
* إضافة المترجم

هذه المادة مترجمة عن نيوساينتست ولا تعبر بالضرورة عن الجزيرة نت

المصدر: الجزيرة