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Roger Penrose, por qué la conciencia no computa

11/10/2020

El emperador de la física defiende su controvertida teoría de la mente.

POR STEVE PAULSON 4 DE MAYO DE 2017

Una vez que empiece a hurgar en el fango de los estudios de la conciencia, pronto se encontrará con el espectro de Sir Roger Penrose, el renombrado físico de Oxford con una teoría audaz —y posiblemente chiflada— sobre los orígenes cuánticos de la conciencia. Él cree que debemos ir más allá de la neurociencia y entrar en el misterioso mundo de la mecánica cuántica para explicar nuestra rica vida mental. Nadie sabe muy bien qué hacer con esta teoría, desarrollada con el anestesiólogo estadounidense Stuart Hameroff, pero la sabiduría convencional dice algo como esto: su teoría es casi seguro que está equivocada, pero como Penrose es tan brillante (“Una de las pocas personas que ‘ he conocido en mi vida a quien, sin reservas, llamo un genio ”, ha dicho el físico Lee Smolin), sería una tontería descartar su teoría de plano.

Penrose, de 85 años, es un físico matemático que se hizo famoso hace décadas con un trabajo pionero en la relatividad general y luego, trabajando con Stephen Hawking, ayudó a conceptualizar los agujeros negros y las singularidades gravitacionales, un punto de densidad infinita a partir del cual se pudo haber formado el universo. También inventó la «teoría de twistor», una nueva forma de conectar la mecánica cuántica con la estructura del espacio-tiempo. Su descubrimiento de ciertas formas geométricas conocidas como «mosaicos de Penrose» —un ingenioso diseño de patrones no repetidos— lo llevó a nuevas direcciones de estudio en matemáticas y cristalografía.

La amplitud de los intereses de Penrose es extraordinaria, lo cual es evidente en su reciente libro Fashion, Faith and Fantasy in the New Physics of the Universe, un denso tomo de 500 páginas que desafía algunas de las teorías físicas más modernas pero aún no probadas, de las múltiples dimensiones de la teoría de cuerdas a la inflación cósmica en el primer momento del Big Bang. Considera que estas teorías son fantasiosas e inverosímiles.

BELLEZA EMERGENTE: Roger Penrose siempre ha estado en la búsqueda de estructuras profundas del universo, reflejadas en el mosaico que creó, donde formas básicas, en este caso el rombo, dan lugar a patrones extraordinarios

A Penrose no parece importarle que lo tilden de inconformista, aunque disputa la etiqueta con respecto a su trabajo en física. Pero su teoría de la conciencia empuja los límites de lo que se considera una ciencia plausible y ha dejado a los críticos preguntándose por qué adopta una teoría basada en tan poca evidencia.

La mayoría de los científicos consideran que la mecánica cuántica es irrelevante para nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro. Aún así, no es difícil ver por qué la teoría de Penrose ha ganado atención. Los expertos en inteligencia artificial han estado prediciendo algún tipo de cerebro de computadora durante décadas, y hasta ahora hay poco que mostrar. Y a pesar de todos los avances recientes en neurobiología, parece que no estamos más cerca de resolver el problema de la mente y el cerebro que hace un siglo. Incluso si las neuronas, sinapsis y neurotransmisores del cerebro humano pudieran mapearse por completo, lo que sería uno de los grandes triunfos en la historia de la ciencia, no está claro si estaríamos más cerca de explicar cómo esta masa de tejido húmedo de 3 libras genera el mundo inmaterial de nuestros pensamientos y sentimientos. Algo parece faltar en las teorías actuales de la conciencia. El filósofo David Chalmers ha especulado que la conciencia puede ser una propiedad fundamental de la naturaleza que existe fuera de las leyes conocidas de la física. Otros, a menudo tachados de «misteriosos», afirman que la experiencia subjetiva está simplemente más allá de la capacidad de explicación de la ciencia.

La sabiduría convencional dice algo como esto: la teoría es casi seguro que está equivocada, pero Penrose es brillante.

La teoría de Penrose promete un nivel más profundo de explicación. Comienza con la premisa de que la conciencia no es computacional, y está más allá de cualquier cosa que la neurociencia, la biología o la física puedan explicar ahora. «Necesitamos una revolución importante en nuestra comprensión del mundo físico para poder acomodar la conciencia», me dijo Penrose en una entrevista reciente. «El lugar más probable, si no vamos a ir más allá de la física por completo, es en esta gran incógnita, es decir, dar sentido a la mecánica cuántica».

Se basa en las propiedades básicas de la computación cuántica, en la que los bits (qubits) de información pueden estar en múltiples estados, por ejemplo, en la posición «encendido» o «apagado», al mismo tiempo. Estos estados cuánticos existen simultáneamente, la «superposición», antes de fusionarse en un cálculo único, casi instantáneo. La coherencia cuántica ocurre cuando una gran cantidad de cosas, digamos, un sistema completo de electrones, actúan juntas en un estado cuántico.

Hameroff tenía la idea de que la coherencia cuántica ocurre en los microtúbulos, estructuras de proteínas dentro de las neuronas del cerebro. ¿Y qué son los microtúbulos, preguntas? Son estructuras tubulares dentro de las células eucariotas (parte del citoesqueleto) que juegan un papel en la determinación de la forma de la célula, así como sus movimientos, que incluye la división celular, la separación de los cromosomas durante la mitosis. Hameroff sugiere que los microtúbulos son el dispositivo cuántico que Penrose había estado buscando en su teoría. En las neuronas, los microtúbulos ayudan a controlar la fuerza de las conexiones sinápticas y su forma tubular podría protegerlos del ruido circundante de la neurona más grande. La simetría y la estructura reticular de los microtúbulos son de particular interés para Penrose. Él cree que «esto huele a algo mecánico cuántico».

Aún así, necesitaría más que una avalancha continua de momentos aleatorios de coherencia cuántica para tener algún impacto en la conciencia. El proceso necesitaría ser estructurado u orquestado de alguna manera para que podamos tomar decisiones conscientes. En la teoría de Penrose-Hameroff de la reducción objetiva orquestada, conocida como Orch-OR, estos momentos de conciencia consciente están orquestados por los microtúbulos de nuestro cerebro, que, según creen, tienen la capacidad de almacenar y procesar información y memoria.

“Reducción objetiva” se refiere a las ideas de Penrose sobre la gravedad cuántica, cómo se aplica la superposición a diferentes geometrías del espacio-tiempo, que él considera una teoría aún no descubierta en física. Todo esto es una teoría increíblemente ambiciosa que se basa en el pensamiento de Penrose sobre la estructura profunda del universo, desde la mecánica cuántica hasta la relatividad. Como ha dicho Smolin, «Todos los pensamientos de Roger están conectados … la teoría de twistor, su pensamiento filosófico, sus ideas sobre la mecánica cuántica, sus ideas sobre el cerebro y la mente».

Esta es una bebida embriagadora, pero poco convincente para los críticos. La mayoría de los científicos creen que el cerebro es demasiado cálido y húmedo para que los estados cuánticos tengan alguna influencia en la actividad neuronal porque la coherencia cuántica solo parece posible en entornos muy protegidos y fríos. La crítica más condenatoria proviene de Max Tegmark, profesor de física en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, quien calculó que cualquier efecto cuántico dentro de los microtúbulos se descompondría después de 100 cuatrillonésimas de segundo. “Para que mis pensamientos se correspondan con un cálculo cuántico, tendrían que terminar antes de que se activara la decoherencia, por lo que tendría que ser capaz de pensar lo suficientemente rápido como para tener 10,000,000,000,000 pensamientos por segundo”, escribe Tegmark en su libro de 2014 Our Mathematical Universo:  mi búsqueda de la naturaleza suprema de la realidad. “Quizás Roger Penrose pueda pensar tan rápido, pero yo seguro que no puedo”. Incluso el antiguo colaborador de Penrose, Stephen Hawking, duda. “Me siento incómodo cuando la gente, especialmente los físicos teóricos, hablan de la conciencia”, escribe. «Su argumento parecía ser que la conciencia es un misterio y la gravedad cuántica es otro misterio, por lo que deben estar relacionados». Penrose rechaza las críticas de Hawking, diciendo que su desacuerdo se trata realmente de la naturaleza de la mecánica cuántica.

LEl año pasado vi a Penrose en acción en una conferencia de un día sobre la conciencia en Lucerna, Suiza. Fue una variedad intrigante de oradores, incluido el neurocientífico Christof Koch, el monje budista Matthieu Ricard, The Tao of Physicsel autor Fritjof Capra, e incluso un experto en ayahuasca. Luego estaba Penrose, quien interpretó el papel del poco mundano don de Oxford, de apariencia ligeramente arrugada, con un sentido del humor travieso. Había colocado dos retroproyectores en el escenario y luego se movía de un lado a otro entre estas máquinas, colocando una serie de transparencias llenas de sus propias notas escritas a mano y dibujos de neuronas y microtúbulos, la Torre Inclinada de Pisa, un astronauta flotante y —Según recuerdo— la Sirenita, todo en un esfuerzo por explicar la teoría de la conciencia de Orch-OR. La ciencia moderna puede ser un juego de alta tecnología, pero esta fue una obra de arte de performance deslumbrante, y a la gran audiencia le encantó.

Hameroff también estaba en la conferencia, y resultó que sus habitaciones de hotel estaban al final del pasillo de la mía. En mis breves interacciones con ellos, tuve la sensación de que Hameroff desempeña el papel de cómplice voluntario, no solo promocionando el genio de Sir Roger, sino también cuidando de Penrose en lo que respecta a los arreglos de viaje e incluso para llegar al lugar de la conferencia. Hameroff también puede ser el bulldog belicoso que defiende su teoría (lo que, en el panel de discusión, hizo al inculcar a Koch varios detalles de la actividad cerebral).

Marvin Minsky me dijo una vez que el estudio de la conciencia es «en lo que la gente desperdició su tiempo en el siglo XX».

El pasado mes de marzo, cuando llamé a Penrose a Oxford, me explicó que su interés por la conciencia se remonta a su descubrimiento del teorema de incompletitud de Gödel cuando era un estudiante de posgrado en Cambridge. El teorema de Gödel, como recordará, muestra que ciertas afirmaciones en matemáticas son verdaderas pero no se pueden probar. «Esto, para mí, fue una revelación absolutamente impresionante», dijo. «Me dijo que todo lo que está sucediendo en nuestro entendimiento no es computacional».

También le sorprendió una serie de conferencias sobre mecánica cuántica impartidas por el gran físico Paul Dirac. Como muchos otros, Penrose luchó con la rareza de la teoría cuántica. “Como Schrödinger señaló claramente con su pobre gato, que estaba vivo y muerto al mismo tiempo, hizo este punto deliberadamente para mostrar por qué su propia ecuación no puede ser toda la verdad. Más o menos estaba diciendo: ‘Eso es una tontería’. Para Penrose, la conclusión fue que algo no cuadraba en la teoría cuántica: “Schrödinger estaba muy molesto por esto, al igual que Dirac y Einstein. Algunas de las principales figuras de la mecánica cuántica probablemente estaban más disgustadas que yo «.

Pero, pregunté, ¿qué tiene esto que ver con la conciencia? Verá, mi argumento es muy indirecto. Creo que es por eso que la gente no tiende a seguirme. Lo captarán más tarde, o lo rechazarán más tarde, pero no siguen el argumento «. Penrose luego se lanzó a su crítica de por qué las computadoras, a pesar de todo su poder de cálculo bruto, carecen de comprensión de lo que están haciendo. “Lo que estoy diciendo, y este es mi salto de imaginación, lo que a la gente le sorprende, digo que lo que está sucediendo en el cerebro debe aprovecharse no solo de la mecánica cuántica, sino también de dónde sale mal”, dijo. «Es donde la mecánica cuántica debe ser reemplazada». ¿Entonces necesitamos una nueva ciencia que aún no existe? «Así es. Exactamente.»

Vanessa Penrose / Caroline Davis 2010 / Flickr

Después de hablar durante 20 minutos, señalé que todavía no había mencionado la biología o la creencia generalizada de que la conciencia es una propiedad emergente del cerebro. «Lo sé, lo sé», se rió entre dientes, y luego me dijo por qué se sintió obligado a escribir su primer libro sobre la conciencia, The Emperor’s New Mind , publicado en 1989. Fue después de escuchar una entrevista de la BBC con Marvin Minsky, un fundador padre de la inteligencia artificial, quien pronunció que el cerebro humano es «solo una computadora hecha de carne». Las afirmaciones de Minsky obligaron a Penrose a escribir The Emperor’s New Mind, argumentando que el pensamiento humano nunca será emulado por una máquina. El libro tenía la sensación de un extenso experimento mental sobre la naturaleza no algorítmica de la conciencia y por qué solo puede entenderse en relación con el teorema de Gödel y la física cuántica.

Minsky, quien murió el año pasado, representa un contraste sorprendente con la búsqueda de Penrose por descubrir las raíces de la conciencia. «Puedo entender exactamente cómo funciona una computadora, aunque soy muy confuso sobre cómo funcionan los transistores», me dijo Minsky durante una entrevista hace años. Minsky llamó a la conciencia una «palabra maleta» que carece del rigor de un concepto científico. “Tenemos que reemplazarlo por ‘reflexión’ y ‘decisiones’ y alrededor de una docena de cosas más”, dijo. “Entonces, en lugar de hablar sobre el misterio de la conciencia, hablemos de los 20 o 30 procesos mentales realmente importantes que están involucrados. Y cuando terminas, alguien dice: ‘Bueno, ¿qué pasa con la conciencia?’ y dices: ‘Oh, eso es en lo que la gente perdió el tiempo en el siglo XX’. «

Pero el estudio de la conciencia no ha salido como esperaba Minsky. Ahora es una industria artesanal en los laboratorios de neurociencia y un elemento básico de las conferencias de grandes pensadores en todo el mundo. Hameroff es una de las fuerzas impulsoras de este entusiasmo actual. Durante años, él y Chalmers han organizado la conferencia bienal “Toward a Science of Consciousness” que cuenta con decenas de oradores, desde científicos incondicionales hasta el gurú de la Nueva Era Deepak Chopra y el experto en sueños lúcidos Stephen LaBerge. La conexión de Hameroff con Penrose también se remonta a décadas. Se puso en contacto con Penrose por primera vez después de leer The Emperor’s New Mind , sugiriendo que podría tener el componente biológico faltante que complementaría las ideas de Penrose sobre la física de la conciencia.

La ciencia de la conciencia se siente estancada y aquí hay una teoría, por especulativa que sea, que sugiere un posible camino a seguir.

“Terminé el libro sin saber realmente lo que estaba haciendo”, recuerda Penrose. “Stuart me escribió una buena carta pasada de moda en la que decía: ‘Parece que no sabes acerca de los microtúbulos’. Cuando se conocieron en Oxford, Penrose se dio cuenta de que los microtúbulos tenían la mejor oportunidad de cualquier cosa que él hubiera visto que pudiera mediar la coherencia cuántica a gran escala dentro del cerebro. Y desde entonces, Penrose y Hameroff han estado vendiendo su teoría. Luego, en 2013, científicos de Japón anunciaron que habían detectado vibraciones en los microtúbulos que, según Penrose y Hameroff, parecían mostrar que el cerebro no es demasiado cálido ni ruidoso para la delicada actividad cuántica, y lanzaron una nueva ronda de debate sobre la Teoría de Orch-OR.

De alguna manera, Penrose y Hameroff son la extraña pareja de ciencia. Hameroff es franco sobre sus puntos de vista espirituales, hablando abiertamente sobre la posibilidad de que el alma exista después de la muerte. Penrose es un ateo que se llama a sí mismo “un tipo de persona muy materialista y fisicalista”, y le molestan los habitantes de la Nueva Era que se han aferrado a las teorías cuánticas sobre la no localidad y el entrelazamiento para apuntalar sus creencias paranormales.

Le pregunté qué pensaba de las vastas ideas de Hameroff sobre la conciencia incorpórea. «Bueno, tengo que permitirle su libertad», dijo. “Me preocupa un poco. Quiero decir, va mucho más lejos de lo que yo estaría preparado «. Aún así, reconoce que la conciencia es un gran misterio. “Ni siquiera estoy seguro de lo que significa materialista, sinceramente. La mecánica cuántica se comporta de formas que uno cree que ciertamente están en desacuerdo con la visión que solíamos tener «.

Al sondear las implicaciones más profundas de la teoría de Penrose sobre la conciencia, no siempre estaba claro dónde trazar la línea entre las dimensiones científicas y filosóficas de su pensamiento. Considere, por ejemplo, la superposición en la teoría cuántica. ¿Cómo podría el gato de Schrödinger estar vivo y muerto antes de que abramos la caja? «Un elemento de protoconciencia tiene lugar cada vez que se toma una decisión en el universo», dijo. “No estoy hablando del cerebro. Me refiero a un objeto que se superpone en dos lugares. Digamos que es una mota de polvo que colocas en dos lugares a la vez. Ahora, en una pequeña fracción de segundo, se convertirá en uno u otro. ¿En qué se convierte? Bueno, esa es una elección. ¿Es una elección hecha por el universo? ¿La mota de polvo hace esta elección? Quizás sea una elección libre. No tengo idea.»

Me pregunté si la teoría de Penrose tiene alguna relación con el argumento filosófico de larga data entre el libre albedrío y el determinismo. Muchos neurocientíficos creen que las decisiones son causadas por procesos neuronales que no están regidos por el pensamiento consciente, lo que hace que toda la idea del libre albedrío quede obsoleta. Pero la indeterminación que es intrínseca a la teoría cuántica sugeriría que las conexiones causales se rompen en el cerebro consciente. ¿Penrose está defendiendo el libre albedrío?

«No del todo, aunque en esta etapa, lo parece», dijo. “Parece que estas elecciones serían aleatorias. Pero el libre albedrío, ¿es aleatorio? Como gran parte de su pensamiento, aquí hay un «sí, pero». Sus afirmaciones son provocativas, pero a menudo son provisionales. Y lo mismo ocurre con sus ideas sobre el libre albedrío. “Ciertamente crecí pensando que el universo es determinista. Luego evolucioné para decir: ‘Bueno, tal vez sea determinista, pero no es computable’. ¿Pero es algo más sutil que eso? ¿Es varias capas más profundas? Si es algo que usamos para nuestra comprensión consciente, será mucho más profundo que la física determinista simple y no computable. Es una especie de límite delicado entre el comportamiento completamente determinista y algo que es completamente gratuito «.

Es difícil saber qué hacer con estos pronunciamientos. Incluso si eres escéptico del argumento de Penrose sobre la conciencia, es tentador apoyarlo. La ciencia de la conciencia se siente estancada y aquí hay una teoría, por especulativa que sea, que sugiere un posible camino a seguir. El hecho de que Penrose nos esté pidiendo tanto, no solo que aceptemos la coherencia cuántica en los microtúbulos, sino también su afirmación de que la conciencia solo puede explicarse mediante leyes de la física aún no descubiertas, puede ser simplemente demasiado amplio para fundamentar una nueva teoría científica. . Y también hay otro problema. Supongamos que dentro de 20 o 200 años se confirman las líneas generales de Orch-OR. ¿Hemos explicado la conciencia, o simplemente empujamos el problema mente-cerebro a un misterio más profundo, el problema cuántico mente-cuerpo? ¿Podremos cerrar la brecha entre los mundos físico e inmaterial?

Mientras me preguntaba por qué Penrose sigue martillando su teoría sobre la conciencia después de todos estos años, le pregunté si cree que hay algún significado inherente en el universo. Su respuesta me sorprendió. «De alguna manera, nuestra conciencia es la razón por la que el universo está aquí». Entonces, ¿cree que hay vida inteligente, o conciencia, en algún otro lugar del cosmos? «Sí, pero puede ser extremadamente raro». Pero si la conciencia es el punto de todo este asunto, ¿no esperaría encontrar alguna evidencia de ella más allá de la Tierra? “Bueno, no estoy tan seguro de que nuestro propio universo tenga una disposición tan favorable hacia la conciencia”, dijo. “Podrías imaginar un universo con mucha más conciencia salpicada por todas partes. ¿Por qué no estamos en uno de esos en lugar de en este donde parece ser una actividad poco común?

“Entonces, sí, queremos ver el propósito de esto. No lo sé. Tal vez esté atribuyendo la palabra incorrecta. Propósito, ¿qué significa eso? Él rió entre dientes.

Steve Paulson es el productor ejecutivo del programa distribuido a nivel nacional de Wisconsin Public Radio, To the Best of Our Knowledge. Es el autor de Atoms and Eden: Conversations on Religion and Science. Puede suscribirse al podcast de TTBOOK aquí .

Collage de fotos principal: Vanessa Penrose / Caroline Davis2010 / Flickr

Artículo original en inglés: http://nautil.us/issue/47/consciousness/roger-penrose-on-why-consciousness-does-not-compute

Traducción con Google Traductor

From → Conciencia

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