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28 de febrero de 2009

TEORIA DE LA MENTE - ROGER PENROSE


Roger Penrose es uno de los más grandes pensadores de la actualidad. Es uno de los físicos más importante que ha trabajado en Relatividad General desde Einstein . Junto a Stephen Hawking han exprimido la Relatividad General hasta sus últimas consecuencias con sus teoremas de las singularidades espacio-temporales. Actualmente trabaja en la teoría de los twistors, objetos geométricos abstractos que operan en un espacio complejo multidimensional y que subyacen el espacio-tiempo , que es una tentativa para la tan ansiada reconciliación entre la Mecánica Cuántica y la Relatividad General. En contra de la mayoría de físicos, Penrose piensa que es la Relatividad General la que terminará por modificar la estructura de la Mecánica Cuántica. Su objeción básica tiene que ver con la división intrínseca al formalismo entre el proceso de evolución de la función de onda (perfectamente determinado por la ecuación de Schrödinger) y el proceso de medida o colapso de la función de onda, que implica la introducción arbitraria de la regla de obtención de las diferentes probabilidades a partir del cuadrado de los módulos de los coeficientes complejos para cada estado posible . Para Penrose, esta división arbitraria es inadmisible para una teoría que pretenda ser una explicación convincente del universo físico. Su propuesta de modificación de momento es una solución ad hoc que sugiere que el colapso de la función de onda tiene como causa principal el cambio de energía gravitatoria que se produce en el sistema físico que actúa como aparato de medida, y esto produciría un tiempo de decoherencia cuántica del orden de h/E, donde h es la constante de Planck, y E la energía gravitatoria implicada en el cambio de configuración del entorno.


Pero Penrose quiere ir mucho más lejos que todo esto. Según su punto de vista, tiene que haber algo de naturaleza no computable en las leyes físicas que están por venir. Este argumento tiene como base el ya famoso teorema de Gödel que implica que la indemostrabilidad formal de una cierta proposición matemática es señal de que de hecho es verdadera. De ahí concluye Penrose que nuestro pensamiento --al menos nuestro pensamiento matemático-- tiene componentes no computables. Este argumento ha sido ampliamente criticado por su debilidad y de hecho, Penrose escribió "Las sombras de la mente" principalmente para replicar a sus críticos. Creo personalmente que la claridad con que Penrose escribe sobre cuestiones de física relativista y mecano-cuántica se echa mucho de menos en su tratamiento del teorema de Gödel. Pero sigamos concediendo a Penrose el beneficio de la duda. Admitiendo que existen procesos físicos no computables, tenemos todavía que ver cómo el cerebro podría hacer uso de éstos. En primer lugar, Penrose cree que existe una relación directa entre esta no-computabilidad y el puente entre el nivel cuántico y el nivel clásico que a su vez se relaciona con el proceso de medida cuántica antes mencionado. Por lo tanto, habría que buscar un lugar en el cerebro que pueda aprovechar los efectos de coherencia cuántica para acoplarlos a la actividad neuronal que se observa a gran escala en el cerebro. El lugar más prometedor parece ser los microtúbulos de Stuart Hameroff y sus colegas de la Universidad de Arizona, que forman parte del citoesqueleto celular. Sus consideraciones a favor de estas entidades celulares se apoyan en varias sugerencias que no están basadas en evidencias demasiado sólidas :


Estas entidades existen en todo tipo de células con lo que habría una explicación para los comportamientos complejos de seres simples sin sistema nervioso neuronal tal y como el paramecio.


Debido a que cada neurona contiene una cantidad enorme de microtúbulos, el poder de computación del cerebro se incrementaría en un factor de 1013.


Dentro del microtúbulo podría existir un estado especialmente ordenado del agua (agua "vicinal") que podría ayudar a mantener el estado de coherencia cuántica buscado.
La acción de los anestésicos generales podría interferir en la actividad microtubular, hipótesis apoyada por el hecho de que estos anestésicos también actúan sobre seres simples como amebas o paramecios.


La cuestión final es, ¿hay necesidad de todo este escenario para explicar el origen de la consciencia?. Quizás sí y quizás no. Si uno está preocupado por explicaciones de fenómenos concretos de alto nivel de la conciencia como el lenguaje, el reconocimiento de rostros, la memoria a corto plazo, etc., se está haciendo un progreso bastante adecuado (si consideramos la complejidad del problema) con hipótesis más mundanas y un trabajo experimental bien dirigido. Si lo que se quiere es buscar las leyes físicas que están en el fondo de todo esto, la propuesta de Penrose no deja de ser interesante. Por eso, el ataque de los Francisco Varela, Daniel Hillis, Marvin Minsky o Roger Schank va desencaminado en el sentido de que lo único que se puede achacar a Penrose es que sus especulaciones, al igual que las de ellos mismos, tienen muchos puntos débiles y explican muy poquito, si lo que estamos buscando es dar cuenta de la fenomenología de alto nivel que presenta nuestro cerebro. Mi impresión es que Penrose trata de explicar los fenómenos físicos que subyacen a la actividad cerebral básica. Desde luego que es bastante cuestionable que éstos no vayan a ser la física y química ortodoxa que aplicamos en la actualidad. Pero creo humildemente que la intención de Penrose no es muy diferente de la de un bioquímico que intenta explicar el mecanismo de neurotransmisión a lo largo de un axón. ¿Acaso pretendería este último explicar las características del lenguaje humano basándose en esa explicación?.

16 comentarios:

Anónimo dijo...

Excelente exposición.
También sigo a Roger Penrose, auque es duro de digerir. No pasa lo mismo con Stephen Hawking que es más divulgador aunque igual de profundo.
Estoy de acuerdo en que subyace algo más en la biología e incluso en la física, que las próximas generaciones de científicos desentrañarán.
Este relato que has publicado enlazaría con que el que tienes publicado más abajo sobre si el hombre desentrañará los secretos de la consciencia.

Juan Antonio
Físico del CSIC

Josep Ros dijo...

Juan Antonio,
Me siento honrado por tu comentario. Si sabes de algúna publicación al respecto y que sea accesible, puedes ponerte en contacto conmigo.
Gracias y un saludo.

Anónimo dijo...

Me encanta la respuesta de Dr. Raúl García-Patrón. La copio:
"También quiero responder al último post de Álvaro sobre la relación entre neurociencia y física quántica.

1- Álvaro: “Pero intuyo la "Explicación Final" de la existencia en un ámbito compartido entre la neurociencia y la física cuántica…”:
Que la neurociencia y la física quántica tengan cuestiones por resolver no quiere decir que la solución tenga que ser común. Siento no compartir tu intuición, pero no veo ninguna relación entre existencia, conciencia, etc y física quántica, ver mis posts anteriores.

2- Álvaro “Mi gran "inquietud" surge reflexionando sobre los problemas que conlleva la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica: la linterpretación de Copenhage. Dicha interpretación concede a la mente un papel inesperado e inexplicable en los procesos de medición de los sistemas cuánticos, de manera que no puede establecerse con seguridad qué ocurre realmente cuando no se están observando".
Permíteme precisar que en la interpretación de Copenhague original no se menciona en ningún momento la mente. El intento de relación entre el colapso de la función de onda y la conciencia surge a posteriori en un número muy limitado de documentos y no es para nada asumida por la comunidad de físicos.
Comparto tu inquietud con la interpretación ce Copenhague. La interpretación de Copenhague tiene, desde mi punto de vista (y muchos otros físicos), dos problemas. El primero es el concepto de colapso de la función de onda, como bien sugirió Einstein. Este es fácil de resolver si se deja de considerar la función de onda como información y no como algo material. El segundo problema es el rol especial de la medida respecto al resto de interacciones físicas. Yo y muchos físicos más, pensamos que la medida debe ser una interacción más (entre el objeto a medir y el aparato de medida) y por lo tanto no debe jugar un rol especial en la teoría. De hecho, se puede describir la medida con los mismos utensilios matemáticos que el resto de interacciones sin darle un rol especial.
Llegado a este punto supongo que te gustaría saber cual es la interpretación correcta o que más gusta a los físicos. Siento defraudarte, pero no hay consenso en este tema, como puedes ver aquí http://en.wikipedia.org/wiki/Interpretation_of_quantum_mechanics. Las dos mas famosas son la de Copenhague, y la de mundos paralelos. A mí, y a gran parte de los físicos, no nos gusta ninguna de las dos. El problema clave es que no tenemos ninguna interpretación de lo que son las “supercorrelaciones quánticas” (entanglement o entrelazamiento) que observamos en los laboratorios y de las que hable anteriormente. Básicamente, nuestra lógica “humana”, nuestra visión del mundo, construida tras años de interacción con el mundo exterior, choca totalmente con los resultados de ciertos experimentos que la teoría predice a la perfección.

3- Álvaro: “Por otra parte, creo que Espoc da una puntada brillante cuando dice: "hay cosas de la mente que parecen una recreación de un comportamiento cuántico". Esa es la clave".:
No veo ninguna recreación de comportamiento quántico en la mente, como bien he explicado antes.

4- Álvaro: “Posiblemente el indeterminismo de la mecánica cuántica sea la base esenciadísima, última y fundamental de la libertad humana”:
Te digo lo mismo exactamente que para el punto 1. Además quisiera puntualizar algo sobre el supuesto “indeterminismo” de la mecánica quántica. Esta es una idea, no del todo correcta, que se ha difundido bastante entre los no especialistas a través de los libros de divulgación. Todo experimento de física quántica puede dividirse en tres partes, preparación del objeto de estudio, evolución y medida. Si preparas el objeto en un estado concreto, la evolución sufrida por el objeto es conocida y no incluye interacción con el exterior, entonces siempre existe una medida que dará un resultado totalmente determinista. El azar aparece cuando o bien no controlas la preparación (por ejemplo en observaciones astronómicas), o si el objeto de estudio interacciona con el exterior o no conoces su evolución exacta, o si voluntariamente elijes otro tipo de medida (como en los generadores de números aleatorios basados en la mecánica quántica). Por lo tanto, el ”indeterminismo” no es algo intrínseco a la mecánica quántica".


Saludos,
J
osé
M
anuel

Josep Ros dijo...

Gracias José Manuel por tan detallado comentario y trascipción de la entrevista, de la que me he documentado y buscado la información a la que se hace referencia.

La interpretación de la mente desde el punto de vista de la mecánica cuántica no deja de ser una hipótesis más de estudio, pero a pesar de todo es un camino científico de largo recorrido y de resultados inciertos.

Lo que me ha sorprendido han sido muchos comentarios que me han hecho, entendiendo la relación de la mecánica cuántica y la mente desde un punto de vista místico. Parece ser que existen corrientes místicas que utilizan esta expresión con otros fines para dar otras explicaciones. Nada más lejos de mi intención.

Un saludo.

Anónimo dijo...

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