Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein
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Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein Die drei Welten Makrokosmos z.B. Astrophysik Mikrokosmos Welt des Menschen von unseren Sinnen wahrnehmbare Welt z.B. Quantenmechanik Max Planck Die Energiemenge, die während des Strahlungsprozess, von einem erhitzten Körper freigesetzt wird, wird in Portionen, Pakete abgegeben, die er als Quanten bezeichnete. Es gilt: Je höher die Frequenz der Strahlung, umso energiereicher werden die Quanten. Albert Einstein • Erkannte das jedes Quant mit dem Betrag h*n als Teilchen betrachtet werden kann. • Experiment zum photoelektrischen Effekt • Die Photonen (Energiepakete des Lichts) verhalten sich wie Billardkugeln (glaubte man). Quantentheorie des Atomaufbaus Niels Bohr erkannte als erster, dass die Gesetze Newtons und die Elektromechanik Maxwells in der Welt der Atome keine Gültigkeit mehr besitzen. Erweiterungen des Atommodels • Ellipsenförmige Bahnen • Drehung um die eigene Achse (Spin) • De Broglies: je schneller sich ein Elektron • • bewegt umso kleiner ist seine Wellenlänge Welle- Teilchen- Dualismus (Versuchanordnung) Schrödinger „allgemeine Wellmechanik“ Einführung der Wahrscheinlichkeit • In einem Würfel mit 100mm Länge befinden sich • • 25* 1018 Moleküle Wellen schwingen in einem Konfigurationsraum Ausdehnung des Bereiches, in dem man ein Elektron sucht. Bsp.: Ameisenhaufen • Durch die • Wahrscheinlichkeits berechnung, wird die mittlere Bewegungsenergie bestimmt. Die Eigenschaften einer einzelnen Ameise sind nicht feststellbar Heisenberg • • • • Statt klassischer Mechanik quantentheoretische Mechanik Beziehungen zwischen benachbarten Größen Matrizenmechanik Heisenberg‘ sche Unschärferelation: Der Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens, können nicht gleichzeitig scharf gemessen werden. Max Born • Statistische Deutung der quantenmechanischen • Prozesse Elektronenhülle als Wahrscheinlichkeitsverteilung des Elektrons Gipfel In Gipfelhöhe der Welle besteht die größte Wahrscheinlichkeit, ein Elektron anzutreffen, weil die Dichte am größten ist. In Richtung Knotenpunkt sinkt die Wahrscheinlichkeit gegen O, ein Elektron anzutreffen. Knoten Quantenbewusstsein • Theorie von Hammeroff • • und Penrose „Orch Or“ Modell des Bewusstseins Quantenphysikalische Prozesse modellieren unser Gehirn. Computerähnliche Aktivitäten im Netzwerk des Gehirns. Neuronale Netzwerke • Kandidaten für ein computerähnliches, nervenentsprechendes BW, betrifft neuronale Netzwerke die synchron im Thalamus und im Cerebralen Cortex schwingen. Mikrotubuli • Nervenzellen sind nicht nur einfache Schalter, sondern hoch entwickelte Netzwerke (Zytoskelett), die mikroskopische Röhrchen beinhalten (Mikrotubuli) und andere fadenartige Strukturen, welche die Zellaktivitäten organisieren. Mikrotubuli Wichtig für: • Gestalt, Funktion, Bewegung und Teilung der Zelle • Schaffen synaptische Verbindungen halten, sie aufrecht und regulieren sie. • Treten mit der Membran mechanisch, elektrisch u. chemisch in Wechselwirkung. Mikrotubuli (MT) sind hohle Zylinder mit 25nm im Durchmesser. MT-Wände sind sechseckige Gitter des Proteins Tubulin. Jedes Tubulin ist eine Erdnuss-…sie besteht aus α und β Molekülen. Protein- Tubuli • Ändert ständig seine • • Form 2 mögliche Zustände Superposition (existiert gleichzeitzeitig in beiden Zuständen qubit) Zytoplasma • MT und andere Zytoskellet- Komponenten sind darin • • • • eingebettet. Wechselt zwischen 2 Phasen: sol (flüssig) und gel (gallertartig bis fest) 40 Kreisläufe/ s Sol- Phase: Informationsaustausch mit der Umwelt Gel- Phase: Isolierung von der Außenwelt es kommt zu Quantenrechnungen. Kreislauf der Quantenberechnung • Kooperatives arbeiten zwischen • • • • • MT und MT- subunits Zu Beginn: klassische Zustände (Vorbewusste Verarbeitung) Überlagernde Superposition nach außen hin isoliert. Kritischer SchwelleZusammenbruch in klassische Zustände Vorgang bezeichnet man als OR „objective reduction“ Der Verkleinerungsprozess ist ein bewusstes Moment. (mehrere Momente- kann zu einem Strom von Bewusstsein werden) Orch OR- Prozess Orchestrierung • Abstimmung der • • • verschiedenen Systeme Spaltenverbindungen durch MAP Zum Zeitpunkt des Schwingungsknotens Verbindung zu anderen Neuronen und Gliazellen im gesamten Gehirnvolumen. Die Welt der Zahlen • Jedes Neuron beinhaltet ca. 107 Tubuli. • Wenn man annimmt, dass 10% der Tubuli in einem Neuron zusammenhängen, würden rund: 20.000 Neuronen für ein 25ms5.000 Neuronen für ein 100ms1.000 Neuronen für ein 500ms dauerndes bewusstes Ereignis benötigt werden. • Bei einer Verarbeitungszeit von 500ms wären grob 109 Tubuli am Zustand der Überlagerung beteiligt. Bsp. für Quantenberechnung • Besonders für kognitive Aktivitäten (wieder erkennen eines Gesichts, freier Wille) • Überlagerung von qubits Quantencomputer • Die MT des menschlichen Gehirns stellen vielleicht die ideale Realisierung, eines Quantencomputers dar, der sich durch die Evolution immer weiter entwickelt und verbessert hat!
