诺奖得主彭罗斯揭秘大脑量子计算新发现
诺奖得主彭罗斯揭秘大脑量子计算新发现
2024年11月，都柏林圣三一大学的一项最新研究在科学界引发热议。研究团队采用基于多量子相干的磁共振成像方法，发现大脑在执行某些功能时会产生一种特殊的诱发脑电信号，这种信号与传统的核磁共振信号无关，暗示着大脑功能可能与量子计算存在关联。这一发现为诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯提出的“人脑可能是量子计算机”的大胆猜想提供了新的证据。
彭罗斯是量子意识理论的主要倡导者之一，他与麻醉学家斯图尔特·哈梅罗夫合作提出的“Orch-OR”模型在该领域具有重要影响。该模型基于量子引力理论，认为大脑中的微管蛋白能够支持量子过程，从而实现意识的产生。彭罗斯认为，意识的产生可能源于大脑内“量子叠加”的结果，这种叠加状态在特定条件下会发生波函数坍缩，形成我们所感知的意识体验。
都柏林圣三一大学的研究采用了先进的多量子相干磁共振成像技术，这种技术能够检测到传统核磁共振无法捕捉的信号。研究发现在大脑执行短期记忆等任务时，会生成一种特殊的诱发脑电信号，这些信号与经典核磁共振信号无关，暗示大脑功能与量子计算相关。这一发现为彭罗斯的理论提供了新的实验证据。
然而，这一发现也引发了学术界的广泛争议。批评者指出，量子效应通常需要在极低温度下才能维持，而大脑的温度和复杂环境可能会破坏量子相干性。麻省理工学院的物理学家马克斯·特格马克就曾提出，大脑环境过于嘈杂，无法维持相干的量子态。
尽管如此，近年来越来越多的研究开始支持大脑中可能存在量子效应的观点。例如，2020年《自然》杂志报道了一种能在1.5开尔文温度下运行的量子处理器单元，这一温度比谷歌、IBM等使用的超导量子比特运行温度高出15倍。2019年，加州大学圣地亚哥分校的研究团队发现人类大脑神经振荡与星系团中暗物质振荡之间存在惊人相似性，频率范围都在10赫兹到100赫兹之间。
中国科学院大学未来技术学院院长江雷院士也支持大脑运行基于量子机制的观点。上海大学的研究团队通过理论计算表明，神经元之间的连接可能超越了经典物理的界限，神经元通过量子纠缠实现了一种前所未有的同步状态。研究显示，髓鞘腔内的碳氢键振动可以通过级联反射产生纠缠的双光子，这些纠缠光子对可能成为神经元同步活动的潜在来源。
尽管这些发现令人兴奋，但也有专家指出，目前的研究仍处于理论推测阶段，缺乏直接的实验证据。大脑的复杂性使得实验验证面临巨大挑战，但这些假说的存在为未来的研究开辟了新的方向。
如果彭罗斯的理论最终得到证实，这将彻底改变我们对意识本质的理解。它不仅会推翻传统的唯物论观点，还可能为人工智能的发展开辟新的道路。量子计算机或许能模拟人脑的量子计算过程，创造出真正具备人类智能水平的AI系统。
这一领域的研究仍处于初级阶段，但正如彭罗斯所说：“科学的进步往往始于大胆的假设。”无论最终结论如何，这些探索都将深化我们对大脑和意识本质的认识。