Roger Penrose è noto per le sue audaci teorie sulla coscienza e sulla fisica, che sfidano le convenzioni scientifiche e spingono i limiti della comprensione umana. La sua teoria si basa sulla meccanica quantistica e sul concetto di collasso della funzione d'onda, che sostiene sia fondamentale per la comprensione della coscienza. Secondo Penrose, il collasso della funzione d'onda è causato dalla gravità, che porta alla nascita della coscienza.
La teoria di Penrose
La sua teoria propone che i microtubuli all'interno dei neuroni agiscano come computer quantistici naturali e che il collasso della funzione d'onda causato dalla gravità induca la coscienza. Questa idea si basa sulla premessa che la gravità abbia un ruolo nell'indurre il collasso della funzione d'onda dei sistemi quantistici.
Inoltre, Penrose si oppone alle teorie convenzionali come la teoria del Multiverso, sostenendo che la gravità sia la forza fondamentale che regola il collasso della funzione d'onda e la formazione della coscienza. La sua teoria suggerisce che la coscienza sia un fenomeno emergente dalla fisica quantistica, e che la nostra comprensione della coscienza richieda una revisione radicale delle attuali teorie fisiche.
Salto temporale retroattivo
Secondo Penrose, le particelle intrinsecamente collegate appaiono semplicemente agli scienziati come se stessero influenzandosi istantaneamente l'una con l'altra. "Non è nemmeno istantaneo. È più che istantaneo", dice Penrose, che vede il collasso come una sorta di confine. Da un lato c'è la realtà classica che conosciamo, dove le cose sono in uno stato singolo nello spazio e nel tempo. L'altro lato del confine è la realtà quantistica dove lo spazio, il tempo e le possibilità hanno molta più libertà. Il collasso della funzione d'onda è qualcosa come un gateway tra realtà quantistiche e classiche. "È così che la fisica quantistica e quella classica si relazionano tra loro. È enorme", dice Penrose.
Il prezzo per attraversare le realtà è addebitato sulla linea temporale della realtà classica. Innumerevoli esperimenti mostrano che il collasso riduce molti stati quantistici. Gli esperimenti mostrano anche che questo effetto è istantaneo. Ma l'effetto potrebbe sembrare istantaneo solo a noi perché la distruzione di molteplici realtà quantistiche altera retroattivamente la linea temporale della realtà classica. In altre parole, la realtà classica emerge retroattivamente dal collasso della funzione d'onda della realtà quantistica. Penrose chiama questo effetto, in modo appropriato, retroattività. Apre la strada per rendere coerente il comportamento quantistico con la teoria della relatività ristretta di Einstein. Penrose pensa che questi salti temporali all'indietro siano l'unico modo in cui una sovrapposizione può collassare in uno stato singolo e fisso e rimanere comunque coerente con i risultati degli esperimenti sia nella fisica quantistica che in quella classica.
La relatività ristretta dice che il tempo passa a velocità diverse a seconda del tuo punto di riferimento. Questo è chiamato dilatazione del tempo. Gli esperimenti mostrano che la dilatazione del tempo è una parte naturale di come il tempo funziona. "Non c'è un tempo universale", dice Penrose. La persona media e persino altri scienziati potrebbero essere scettici sull'idea della retroattività. Potrebbe sembrare fantascienza per chi non è abituato a pensare alla relatività generale, alla relatività ristretta e a un universo in cui passato, presente e futuro esistono già in un blocco quadridimensionale.
Perché potrebbe il collasso della funzione d'onda indotto dalla gravità produrre coscienza non computazionale? La coscienza "potrebbe essere non calcolabile perché è retroattiva", dice Penrose.
Scelte conscie
Per Penrose, questo processo retroattivo aiuta a spiegare come gli atleti prendono decisioni rapide in condizioni di tempo estreme. "Giocavo molto a ping pong", dice Penrose. "Se improvvisamente decido che voglio colpire la palla in questo modo piuttosto che in quel modo, considero che sto prendendo quella decisione consapevolmente. Ora, questo è molto meno di mezzo secondo".
Il processo di ricevere informazioni sensoriali, prendere una decisione e poi agire, è un processo fisiologico relativamente lungo. Le decisioni che coinvolgono un tempo di reazione rapido si pensa siano prese inconsciamente. Secondo la psicologia cognitiva e le neuroscienze, il senso che abbiamo fatto una scelta consapevole è un'illusione. Penrose non riuscirebbe mai a ingoiare questa spiegazione. "La tua esperienza interna conscia potrebbe essere una sorta di realtà quantistica", offre Penrose. Sospetta che possiamo, su qualche livello, essere consapevoli di tutte le realtà possibili che vengono retroattivamente annichilite in meno di un secondo.
"L'argomento è che ci sarebbe qualcosa in sovrapposizione quantistica tra questa azione e quell'azione – da qualche parte nella fase precedente nel cervello quando questi due procedimenti sono in sovrapposizione quantistica", dice Penrose. "Quindi lo stato quantistico conterrà entrambe quelle alternative. E poi, quando decidi di farne uno, torna indietro retroattivamente". Saltare indietro e sovrascrivere molte scelte quantistiche fa sì che sembri che ci sia sempre stata solo una scelta classica fissa. "L'esperienza conscia avviene nella realtà quantistica. E la realtà classica è retroattivamente determinata da quella", dice Penrose.
"È troppo facile per le persone speculare in modi che sono quasi certamente sbagliati", dice Penrose prima di sottolineare che la retroattività può accadere solo lungo il cono di luce passato. Il cono di luce passato è una regione a forma di cono nello spaziotempo che rappresenta ogni singolo evento passato che potrebbe aver influenzato un evento particolare. Se la retroattività accade, accade entro questi parametri.
Le critiche
Penrose non esita a lanciare idee audaci nella piazza pubblica del dibattito scientifico prima di aver risolto tutti i dettagli. A loro volta, la comunità scientifica non esita a gettarsi quando qualcuno nel loro campo si comporta in modo scorretto.
Oggi, a Penrose viene accusato di stabilire collegamenti non supportati tra strani fenomeni della meccanica quantistica e il mistero della coscienza. "La gente si lamenta con me 'sta solo dicendo, c'è un mistero, c'è un mistero, quindi sono la stessa cosa'. Non è quello che sto dicendo", dice Penrose. "Posso capire perché si lamentano in quel modo. Non è così."
Testare la teoria
Penrose sta scrivendo un capitolo nella fisica moderna che spera le unisca: "Penso che misurare il collasso della funzione d'onda sia l'esperimento più importante che chiunque dovrebbe fare e non molte persone lo stanno provando".
Il suo scetticismo educato e il suo atteggiamento gentile nascondono una determinazione incrollabile nel vedere le proprie idee o dimostrate o confutate. Ci sono tre ipotesi fondamentali da testare sperimentalmente:
- la gravità causa il collasso della funzione d'onda
- il collasso coinvolge la retroattività
- la coscienza deriva da questo processo
La gravità causa il collasso della funzione d'onda?
Se il collasso della funzione d'onda indotto dalla gravità può essere provato con gli esperimenti BEC, Penrose deve comunque dimostrare che questo processo coinvolge la retroattività e la coscienza. Ha idee su come testare la retroattività utilizzando il satellite LARES dell'Agenzia Spaziale Italiana simile a una palla da discoteca a specchio. Tuttavia, né i satelliti né i BEC hanno qualcosa da dire sulla coscienza. Se i BEC sono sistemi abbastanza sensibili per testare l'influenza della gravità sulle particelle quantistiche, Penrose pensa che gli esseri umani possano essere sistemi fisici abbastanza sensibili per testare la registrazione della coscienza della retroattività.
Il collasso coinvolge la retroattività?
"Sono l'ultimo sopravvissuto del team?" chiede Dennis Keith Pearl, statistico e coautore di un esperimento del 1979 guidato dal defunto psicologo Benjamin Libet. Libet è meglio conosciuto per le sue ricerche seminali che sembrano mostrare che le nostre scelte di agire sono troppo lente per essere fatte consapevolmente. Il cervello "registra" la decisione di fare movimenti prima che decidiamo consapevolmente di muoverci.
Il team di ricerca di Libet non aveva lo scopo di testare la retroattività, ma testarono il concetto nel 2004. "C'era un quadro teorico che portava al motivo per cui potremmo vedere effetti retroattivi", dice Pearl. "In effetti, abbiamo visto effetti retroattivi, ma molto più piccoli di quanto pensassimo che fossero". Penrose è rimasto un sostenitore di Libet. "Non credo che Ben fosse fuori strada", dice Penrose. "Non posso dire lo stesso di altri". Secondo Penrose, Libet ha provato che il tempo della coscienza può differire dal tempo della percezione consapevole. "Questo è molto più vicino a quello che sto proponendo", afferma Penrose.
Il problema duro
Gli psicologi e i filosofi parlano del "problema duro" della coscienza. "È quel perché è cosciente di qualcosa invece di non esserlo?", dice Penrose. "Questo è il problema duro". Nel suo libro del 1994 "Shadows of the Mind", Penrose suggerisce che il problema duro potrebbe derivare dal collasso della funzione d'onda della meccanica quantistica, proprio come la misurazione nel laboratorio di Bouyer. Penrose pensa che le scelte possano emergere da questo processo. Dice che questo processo retroattivo potrebbe spiegare perché possiamo avere l'illusione di fare scelte consapevoli anche quando non abbiamo tempo sufficiente per prenderle. Se la retroattività può spiegare la coscienza, allora potremmo avere una spiegazione di cosa sia la coscienza.
Non tutti sono convinti dalla proposta di Penrose. "Penso che molte delle idee di Penrose su come la coscienza potrebbe essere correlata ai fenomeni della meccanica quantistica siano molto speculazioni", dice il filosofo David Papineau dell'Università di Londra. Non è convinto che i retrocessi possano spiegare perché ci sentiamo coscienti di prendere decisioni. "Non penso che sia abbastanza realistico pensare che ci siano retrocessi che funzionano alla velocità di cui abbiamo bisogno", afferma Papineau. "Non è che non abbia alcuna simpatia per l'idea, è solo che non riesco a vedere alcun motivo per accettare questa ipotesi piuttosto che un'altra". Penrose accetta le critiche di Papineau.
"È difficile vedere come queste cose potrebbero accadere", dice Penrose. "Ero davvero convinto che ci dovessero essere retrocessi, ma non vedo come ciò possa avvenire". Penrose spera che l'esperimento BEC aiuterà a risolvere il problema della coscienza. "Questo è ciò che vogliamo sapere, non è vero?", Dice Penrose. "È ciò che la fisica dovrebbe spiegare".
Un'altra possibilità
Non c'è da meravigliarsi che l'altro campo di Penrose, la teoria della gravità quantistica a loop, stia diventando più popolare. Sembra, dopo decenni di impasse, che la fisica stia finalmente per abbandonare la gravità quantistica a loop, un campo che si è sviluppato durante la carriera di Penrose. Tuttavia, il suo sostegno per l'idea del collasso della funzione d'onda indotto dalla gravità come spiegazione della coscienza non ha perso interesse. "È l'unico modo che ho trovato per unire le due teorie", dice Penrose. Penrose non è preoccupato che il collasso della funzione d'onda possa violare le leggi della fisica quantistica. "Non so se possa essere violato", dice Penrose. "Spero di sì. Altrimenti sarebbe davvero qualcosa di piuttosto strano".
Ci vorrà del tempo per scoprire se Penrose ha ragione. Anche i sostenitori di Penrose nel mondo accademico non sanno se Penrose abbia ragione o meno.