In de jaren negentig kwamen Roger Penrose en Stuart Hameroff met een theorie die stelt dat ons bewustzijn een quantummechanisch verschijnsel is. Een ondergronds experiment wijst er nu op dat deze controversiële theorie ‘zeer onwaarschijnlijk’ is.
Het menselijke bewustzijn is complex en ongrijpbaar. De meeste wetenschappers denken dat het ontstaat door het collectieve gedrag van miljarden zenuwcellen in het brein. Maar natuurkundige Roger Penrose en anaesthesist Stuart Hameroff denken dat de verklaring te vinden is in de bijna even ongrijpbare quantumwereld. Penrose stelde dit in de jaren tachtig voor, en ontwikkelde zijn theorie samen met Hameroff.
De theorie werd al snel verworpen door de meeste wetenschappers omdat fragiele quantumeffecten in de warme, natte omgeving van het menselijk lichaam nooit lang genoeg stand zouden kunnen houden. Maar de laatste jaren groeit de aandacht voor deze theorie. Er zijn zelfs experimenten die erop wijzen dat de benodigde quantumprocessen zouden kunnen plaatsvinden in de hersenen. Maar het nieuwe experiment in een Italiaans ondergronds laboratorium gooit roet in het eten.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Van superpositie naar bewustzijn
In de quantumwereld van elektronen, atomen en moleculen, is het mogelijk om in een zogeheten superpositie van verschillende toestanden tegelijkertijd te zijn. Zoals Schrödingers kat, die gelijktijdig levend en dood is, kunnen quantumdeeltjes gelijktijdig links- en rechtsom om hun as tollen. Zo’n superpositie is erg fragiel en kan gemakkelijk ‘instorten’, waarna het deeltje nog maar in één toestand bestaat.
Volgens de Orchestrated Objective Reduction (Orch OR)-theorie van Penrose en Hameroff kunnen er superposities ontstaan in je brein, in zogeheten microtubuli (kleine eiwitstructuren in de zenuwcellen in het brein). Een bewuste ervaring vindt plaats op het moment dat die superposities instorten.
In 2014 werken Penrose en Hameroff hun ideeën verder uit in een publicatie. Ze schrijven dat de zwaartekracht een rol speelt bij het instorten van superposities die leiden tot bewustzijn. Dit is gebaseerd op een theoretische model van Penrose en de Hongaarse natuurkundige Lajos Diósi. Volgens dit Diósi–Penrose model verloopt de instorting sneller in systemen met veel massa.
Diósi en Penrose werken dit idee allebei net wat anders uit. De uitwerking van Diósi voorspelt dat er een piepklein beetje elektromagnetische straling vrijkomt wanneer een superpositie instort door de zwaartekracht. Die straling ontstaat door de beweging van geladen deeltjes bij het instorten.
Een blikje germanium
Deze voorspelling van Diósi kan getest worden. Als natuurkundigen inderdaad de voorspelde elektromagnetische straling zien ontstaan wanneer superposities instorten, dan is het waarschijnlijk dat het quantumeffect bestaat waarop de bewustzijnstheorie gebaseerd is.
Om dit te testen deed een onderzoeksgroep –waaronder Diósi zelf– metingen aan een cilindervormig blokje van de stof germanium, ter grootte van een blikje bonen. In het germanium ontstaan superposities die vervolgens instorten. Als Diósi’s voorspelling klopt, dan zouden ze zwaartekrachtgerelateerde instortingsstraling moeten meten, geproduceerd door geladen deeltjes in het germanium.
Om te voorkomen dat kosmische straling de metingen verstoort, bevindt het germanium zich in een afgeschermde omgeving, in een tunnel onder een berg in Italië. Het experiment duurde twee maanden. In die tijd maten de onderzoekers geen elektromagnetische straling die ontstaan zou kunnen zijn door zwaartekrachtgerelateerde instorting. Dat is slecht nieuws voor Diósi’s zwaartekrachtgerelateerde instortingsmodel.
Een sprankje hoop
In een nieuwe publicatie analyseren ze wat dit betekent door de Orch OR theorie. Ze komen tot de conclusie dat bijna alle scenario’s van de theorie uitgesloten zijn. Daarmee ziet het er beroerd uit voor de quantumbewustzijnstheorie.
Maar nog niet alles is verloren voor Orch OR, zegt Catalina Curceanu, een van de natuurkundigen die het experiment uitvoerden. Er zijn namelijk complexere varianten van het zwaartekrachtgerelateerde instortingsmodel mogelijk, waarbij deze straling niet ontstaat.
Terwijl theoretici aan de slag gaan met het aanpassen van dit model, bereiden de onderzoeksgroep in Italië zich voor op het testen van quantumbewustzijn. ‘Het is spannend om wat je in het laboratorium kunt doen, te koppelen aan misschien wel het grootste mysterie in het universum: bewustzijn’, zegt Curceanu.
