La mecánica cuántica sugiere que las partículas pueden estar en un estado de superposición -en dos estados al mismo tiempo- hasta que se produce una medición. Sólo entonces la función de onda que describe la partícula colapsa en uno de los dos estados. Según la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, el colapso de la función de onda tiene lugar cuando interviene un observador consciente. Pero según Roger Penrose, es al revés. En lugar de que la conciencia provoque el colapso, Penrose sugirió que las funciones de onda se colapsan espontáneamente y en el proceso dan lugar a la conciencia. A pesar de lo extraño de esta hipótesis, recientes resultados experimentales sugieren que tal proceso tiene lugar en los microtúbulos del cerebro. Esto podría significar que la conciencia es una característica fundamental de la realidad, que surge primero en las bioestructuras primitivas, en las neuronas individuales, y que asciende en cascada hasta las redes de neuronas, argumenta Stuart Hameroff, colaborador de Roger Penrose.
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Algunos dicen que la conciencia lo abarca todo, que comprende la realidad misma y que el mundo material es una mera ilusión. Otros dicen que la conciencia es la ilusión, sin ningún sentido real de experiencia fenoménica, ni control consciente. Según este punto de vista, somos, como dijo TH Huxley, "meros espectadores indefensos, acompañando el viaje". Por otro lado, están los que ven el cerebro como un ordenador. Las funciones cerebrales se han comparado históricamente con las tecnologías de la información contemporáneas, desde la antigua idea griega de la memoria como un "anillo de sello" en cera, hasta los circuitos de conmutación del telégrafo, los hologramas y los ordenadores. Neurocientíficos, filósofos y defensores de la inteligencia artificial (IA) comparan el cerebro con un complejo ordenador de neuronas de algoritmos simples, conectadas por sinapsis de fuerza variable. Estos procesos pueden ser adecuados para funciones de "piloto automático" no conscientes, pero no pueden explicar la conciencia.
Por último, están los que consideran que la conciencia es fundamental, que está conectada de algún modo con la estructura y la física a escala fina del universo. Esto incluye, por ejemplo, la opinión de Roger Penrose de que la conciencia está vinculada al proceso de reducción de objetivos, el "colapso de la función de onda cuántica", una actividad en el límite entre los reinos cuántico y clásico. Algunos ven estas conexiones con la física fundamental como algo espiritual, como una conexión con los demás y con el universo, otros lo ven como una prueba de que la conciencia es una característica fundamental de la realidad, que se desarrolló mucho antes que la vida misma.
La conciencia y el colapso de la función de onda
Penrose proponía la Reducción Objetiva no sólo como base científica de la conciencia, sino también como solución al "problema de la medición" en la mecánica cuántica. Desde principios del siglo XX se sabe que las partículas cuánticas pueden existir en superposición de múltiples estados y/o localizaciones posibles simultáneamente, descritas matemáticamente como una función de onda según la ecuación de Schrödinger. Pero no vemos tales superposiciones porque, según los primeros investigadores cuánticos, el propio acto de medición, o de observación consciente, parecía "colapsar" la función de onda a estados y lugares definidos -el efecto del observador consciente- la conciencia colapsaba la función de onda. Pero este punto de vista situaba la conciencia fuera del ámbito de la ciencia. Otra propuesta es la de los "muchos mundos", en la que no hay colapso y cada posibilidad desarrolla su propio universo.
Penrose dio la vuelta al observador consciente. En lugar de que la conciencia causara el colapso, las funciones de onda colapsaron espontáneamente, causando un momento -un "quantum"- de conciencia.
El colapso, o la reducción del estado cuántico, se produjo en un umbral objetivo en la estructura de escala fina de la geometría del espacio-tiempo.
Penrose comparó por primera vez las partículas cuánticas con diminutas curvaturas en la geometría del espacio-tiempo (como había hecho la Teoría General de la Relatividad de Einstein para objetos grandes como el sol). Los estados de superposición de múltiples posibilidades, o de partículas deslocalizadas, podrían considerarse entonces como curvaturas opuestas y, por tanto, separaciones en la estructura de escala fina del universo, la geometría del espaciotiempo. Si tales separaciones continuaran, se producirían "muchos mundos".
Pero tales separaciones serían inestables y se reducirían o "colapsarían" a estados definidos, seleccionados no al azar ni de forma algorítmica, sino de forma "no computable", reflejando quizás "valores platónicos" incrustados en la geometría del espacio-tiempo. Así, mientras que la función de onda es vista por muchos como pura matemática en un espacio abstracto, Penrose la caracterizó como un proceso en la estructura de escala fina del universo.
Y cada evento de Reducción Objetiva supondría un momento de experiencia "protoconsciente" en un microentorno aleatorio, sin memoria, ni contexto. Pero ocasionalmente, al menos, surgiría una sensación de placer, por ejemplo, a partir de los efectos ópticos cuánticos que conducen a la Reducción Objetiva en una micela, proporcionando una función de fitness de retroalimentación para optimizar el placer. Prácticamente todo el comportamiento humano y animal está relacionado de algún modo con la búsqueda del placer en sus diversas formas.
Los momentos protoconscientes carecerían de memoria, significado y contexto, pero tendrían "qualia" fenomenales, una forma primitiva de experiencia consciente. Podrían ser como los tonos, notas y sonidos inarmónicos de una orquesta que se afina. A mediados de la década de 1990 me asocié con Roger Penrose para sugerir que las vibraciones cuánticas de los microtúbulos de las neuronas del cerebro estaban "orquestadas", de ahí lo de "Reducción Objetiva Orquestada". La conciencia era algo así como la música en la estructura del espaciotiempo.
Nuestra teoría de la Reducción Objetiva Orquestada fue vista con escepticismo. Los ordenadores cuánticos tecnológicos funcionaban a temperaturas cercanas al cero absoluto para evitar la decoherencia térmica, por lo que las perspectivas cuánticas en el cerebro "cálido, húmedo y ruidoso" parecían improbables. Pero sabíamos que la actividad óptica cuántica podía producirse en regiones no polares de las proteínas de los microtúbulos, donde los anestésicos parecían actuar para bloquear selectivamente la conciencia. Recientemente se ha demostrado que teníamos razón: se ha demostrado un estado óptico cuántico de superradiancia en los microtúbulos, y las pruebas preliminares sugieren que es inhibido por los anestésicos. ¿Cómo afectan las actividades cuánticas a este nivel a las funciones de todo el cerebro y a la conciencia?
Cada vez es más evidente que la conciencia puede darse en las neuronas individuales del cerebro, extendiéndose hacia arriba a las redes de neuronas, pero también hacia abajo y más profundamente, a los procesos ópticos cuánticos de terahercios, por ejemplo, la "superradiancia" en los microtúbulos, y más aún a la geometría fundamental del espacio-tiempo (Figura 1). Estoy de acuerdo en que la conciencia es fundamental, y coincido con Roger Penrose en que implica el autocolapso de la función de onda cuántica, una ondulación en la estructura de escala fina del universo.
La luz orgánica per se no es conciencia. Pero la luz orgánica podría ser la interfaz entre el cerebro y los procesos conscientes en la estructura de escala fina del universo.
© The Institute of Art and IdeasFigura 1. Una jerarquía de escala invariable que se extiende hacia abajo desde una neurona piramidal cortical (izquierda) hasta los microtúbulos, los dipolos de tubulina, los dipolos de anillo orgánico y las curvaturas de la geometría del espacio-tiempo. La dinámica autosimilar se repite cada tres órdenes de magnitud.
Imposible de medir u observar directamente, la conciencia podría revelarse en el cerebro por una desviación significativa de los meros procesos algorítmicos no conscientes, como los comportamientos reflexivos y de piloto automático. Tal desviación se encuentra en las neuronas piramidales de la capa V cortical (véase la Figura 1) en animales despiertos, sin cambios en los potenciales de membrana externos. Esto sugiere que la modulación "consciente" puede surgir dentro de las neuronas, a partir de procesos cuánticos más profundos y rápidos en los microtúbulos del citoesqueleto (véase la Figura 1). Éstos podrían incluir la Reducción del Objetivo de Penrose que conecta con la geometría fundamental del espacio-tiempo.
La luz es la parte del espectro electromagnético que a través de los ojos pueden ver los seres humanos y los animales: la luz visible. Cada punto del espectro se corresponde con un fotón de una determinada longitud de onda y una frecuencia inversa. Cada longitud de onda es vista por el ojo y el cerebro como un color diferente. Además de la longitud de onda/frecuencia, los fotones tienen otras propiedades, como la intensidad, la polarización, la fase y el momento angular orbital.
Las tradiciones antiguas caracterizaban la conciencia como luz. Las figuras religiosas se representaban a menudo con "halos" luminosos y/o auras. Las deidades hindúes son representadas con una piel azul luminosa. Y las personas que tienen experiencias "cercanas a la muerte" y "fuera del cuerpo" describen que se sienten atraídas por una "luz blanca". En muchas culturas, los que han "despertado a la verdad sobre la realidad" son "iluminados".
En los últimos años se ha determinado la presencia de biofotones en las neuronas del cerebro, por ejemplo, en las longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja, procedentes del metabolismo oxidativo en las mitocondrias.
La luz predominaba en el universo primitivo, por ejemplo, durante un periodo que comenzó 10 segundos después del Big Bang, cuando los fotones dominaban el paisaje energético e iluminaban brevemente la realidad. Sin embargo, los fotones, protones y electrones se fusionaron en un plasma caliente y opaco, oscureciendo la realidad durante 350.000 años, hasta que el universo se enfrió, permitiendo que los electrones y protones formaran átomos neutros y construyeran materia y estructura. Los fotones quedaron libres para vagar por un universo mayoritariamente transparente y, al encontrarse con la materia, reflejarse, dispersarse o ser absorbidos, generalmente sin una interacción química significativa. Sin embargo, los compuestos que contienen anillos de carbono orgánico, moléculas esenciales en los sistemas vivos, son excepciones notables.
En el siglo XVIII, los químicos conocían las cadenas lineales de átomos de carbono con hidrógenos adicionales, los "hidrocarburos", como el metano, el propano, etc. También conocían una molécula aceitosa y altamente inflamable de 6 carbonos a la que llamaban benceno, pero no entendían su estructura. Una noche, el químico alemán August Kekule soñó que los hidrocarburos lineales eran serpientes y que una se tragaba la cola, el mítico "Ourobouros". Se despertó y proclamó (correctamente, resultó) que "el benceno es un anillo".
Cada anillo hexagonal de carbono del benceno tiene 3 electrones adicionales que se extienden como "nubes de electrones" por encima y por debajo del anillo, compuestas por lo que posteriormente se conoció como orbitales de resonancia de electrones "pi". Dentro de estas nubes, los electrones pueden cambiar entre orbitales y niveles de energía específicos absorbiendo primero un fotón y emitiendo después otro de menor energía. Esta es la base de los efectos ópticos cuánticos, como la fluorescencia, la fosforescencia, los excitones y la superradiancia.
Los anillos orgánicos hexagonales con propiedades ópticas cuánticas pueden fusionarse e incluir anillos de 5 lados para formar anillos de "indol" que se encuentran en moléculas psicoactivas, sistemas vivos y en todo el universo, por ejemplo, en el polvo interestelar.
El plasma caliente del universo primitivo había dado lugar a la formación de hidrocarburos poli aromáticos (HAP), complejos orgánicos fusionados ("aromáticos") de anillos de benceno e indol. Incrustados en el polvo interestelar, los HAP siguen siendo ópticamente activos, por ejemplo, fluorescentes, y emiten fotones que se ven en la Tierra. Esta "luz orgánica" puede desempeñar un papel clave en el origen y desarrollo de la vida y la conciencia.
Vida y conciencia: ¿qué fue primero?
Se dice que la vida en la Tierra comenzó en una mezcla a fuego lento de compuestos acuosos y aceitosos, luz solar y rayos, llamada "sopa primordial", según propusieron Oparin y Haldane a principios del siglo XX. En la década de 1950, Miller y Urey simularon una versión de la sopa primordial y descubrieron biomoléculas "anfipáticas" con un anillo orgánico no polar de resonancia pi en un extremo y una cola polar cargada en el otro. Este tipo de moléculas son frecuentes en la biología, como los aminoácidos aromáticos triptófano (anillo de indol), fenilalanina y tirosina en las proteínas, los componentes de las membranas y los ácidos nucleicos, y las moléculas psicoactivas como la dopamina, la serotonina, el LSD y el DMT.
Oparin y Haldane propusieron que las nubes de electrones de resonancia pi no polares e "hidrofóbicas" se unieran para evitar el entorno acuoso ("el aceite y el agua no se mezclan"). Las colas polares, solubles en agua, se pegaban al exterior, formando una "micela" soluble en agua con un interior no polar. De alguna manera, estas micelas se convirtieron en células funcionales, y luego en organismos multicelulares, mucho antes que los genes. Pero, ¿por qué las criaturas inanimadas se autoorganizan para realizar funciones complejas con propósito, crecer y desarrollar comportamientos? Y luego, presumiblemente, en algún momento, desarrollar la conciencia? ¿O es que la conciencia "siempre estuvo ahí"?
La ciencia y la filosofía dominantes asumen que la conciencia surgió en algún momento del curso de la evolución, posiblemente bastante reciente, con la aparición del cerebro y los sistemas nerviosos. Pero las tradiciones espirituales orientales, el panpsiquismo y la teoría de la reducción objetiva de Roger Penrose sugieren que la conciencia es anterior a la vida.
En la sopa primordial, ¿podrían haberse producido momentos protoconscientes inducidos por la luz mediante la reducción objetiva de Penrose en las micelas de la sopa primordial? ¿Proporcionaron tales momentos una función de fitness de retroalimentación para optimizar el placer primitivo, desencadenando el origen de la vida e impulsando su evolución? ¿Se producen acontecimientos similares en los HAP y en los anillos orgánicos de todo el universo?
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