Moléculas biológicas adoptan comportamientos cuánticos que violan las leyes de la física.
Fuente: Tendencias Científicas www.tendencias21.net 03-Mayo-2003
Autor: Eduardo Martinez
El universo subatómico extiende sus fronteras al mundo orgánico y aumenta las posibilidades de duplicar la conciencia.
Científicos austriacos han comprobado que las moléculas de tetrafenilporfirina tienen comportamientos ondulatorios similares a los de las partículas subatómicas, lo que plantea que las fronteras del universo cuántico son más extensas de lo que se creía. Este comportamiento se había observado anteriormente en moléculas más pequeñas, de sólo 60 átomos, por lo que el nuevo experimento refuerza la teoría de que no sólo la biología, sino que también la conciencia y la cosmología emulan asimismo a la naturaleza cuántica.
Las moléculas biológicas se comportan también como las ondas de las partículas descritas por la mecánica cuántica, según ha comprobado un equipo de físicos de la Universidad de Viena en el que participa Markus Arndt, Premio START 2001, el galardón más importante de Austria destinado a jóvenes investigadores.
La dualidad onda-partícula es una de las paradojas de la física cuántica, ya que las partículas subatómicas se comportan muchas veces sin seguir las leyes de la física. Por ejemplo, cuando un fotón o un electrón se comportan como una onda, atraviesan simultáneamente dos huecos abiertos en una misma barrera. Es como si un único balón de fútbol atravesara por dos sitios distintos y a la vez dos resquicios dejados en una barrera de sólidos ladrillos.
Ya en 1999, Markus Arndt y su equipo habían revelado en Nature un comportamiento cuántico en moléculas compuestas por 60 átomos de carbono, las cuales atravesaron una barrera por diferentes sitios a la vez. Esas moléculas eran los cuerpos más grandes en los que se había observado un comportamiento cuántico.
Según explican ahora los autores en Arxiv, las moléculas de tetrafenilporfirina, uno de los componentes de la hemoglobina que son aún dos veces más grandes que las del anterior experimento, también reflejan comportamientos cuánticos, lo que viene a plantear que el mundo de las partículas elementales no termina en el nivel subatómico, sino que se extiende hasta límites próximos al mundo cotidiano en el que las leyes físicas se manifiestan inexorables.
Universo de paradojas
La física cuántica es una manera de describir el mundo. Su campo de actuación es el de las partículas elementales, entendiendo como tales las que componen la estructura más elemental de la materia.
El estudio de estos componentes básicos de la materia ha descubierto que el mundo subatómico se desenvuelve de manera misteriosa para la percepción ordinaria, y que las leyes de los objetos físicos no pueden aplicarse en el ámbito de las partículas elementales. La gran constatación es que las ondas y partículas que componen el universo cuántico intercambian su naturaleza constantemente, comportándose como ondas y partículas al mismo tiempo.
Además, se comunican entre sí a pesar de las enormes distancias infinitesimales que las separan y recorren el tiempo en las dos direcciones: hacia el pasado y hacia el futuro. Asimismo, pueden realizar funciones contradictorias en tiempo real, como atravesar una barrera por dos sitios diferentes y al mismo tiempo (experiencia conocida como la de las grietas de Young), que es la base del experimento de Arndt.
Para una corriente de científicos, estos descubrimientos sugieren que no sólo las moléculas, sino que también la conciencia y la cosmología emulan también a la naturaleza cuántica, al igual que los procesos evolutivos de la naturaleza e incluso las interacciones sociales adoptan en ocasiones comportamientos similares a los de las partículas subatómicas.
El hecho de que material biológico manifieste comportamientos cuánticos aumenta por último las posibilidades de que los procesos asociados a la conciencia sean susceptibles de ser duplicados en programas informáticos e introducidos en robots.
La conciencia se perfila como un proceso cuántico
El Universo, la vida y las interacciones sociales se comportarían también como las partículas elementales
El esperado congreso sobre la mente cuántica que tuvo lugar el mes pasado en Tucson, organizado por la Universidad de Arizona, ha reforzado la teoría de que la conciencia se comporta como las partículas cuánticas, al igual que algunas de las funciones de la biología molecular son a todas luces procesos cuánticos. Estos descubrimientos sugieren que la cosmología emula también a la naturaleza subatómica, de la misma forma que lo hacen los procesos evolutivos de la naturaleza e incluso las interacciones sociales.
El mes pasado tuvo lugar en Tucson, Arizona, el esperado Quantum Mind 2003, nuevo intento de la comunidad científica para avanzar en la comprensión de la conciencia y en su eventual explicación como una manifestación más de los procesos cuánticos de la materia.
Prolongación del "Quantum Mind" celebrado en la ciudad montañosa de Flagstaff en 1999, esta edición pretendía actualizar los conocimientos alcanzados desde entonces y responder a las cuestiones de si la información cuántica puede ser la llave para la comprensión del conocimiento humano y si la conciencia humana puede impulsar la tecnología de la información cuántica.
El congreso reunió, si no a todos, por lo menos a un buen número de investigadores que pretenden explicar la conciencia en términos cuánticos, destacando entre ellos Karl Pribram, el neurólogo de Stanford, y Roger Penrose.
También destacan entre los participantes Paul Benioff, Henry Stapp, Guenter Mahler, Mae Wan Ho, Paavo Pylkkanen, Harald Walach, Jiri Wackerman, Jack Tuszynski, Dick Bierman, Koichiro Matsuno, Stuart Hameroff, Nancy Woolf, Scott Hagan, Paola Zizzi, Alexander Wendt, Jeffrey Satinover, Roeland van Wijk, Guenter Albrecht-Buehler, Ken Augustyn, Sisir Roy, Menas Kafatos, Hartmann Roemer, E. Roy John, Gerald Pollack y Carlo Trugenberger.
Conciencia cuántica
El concepto de conciencia cuántica fue popularizado en los años noventa del siglo pasado por Penrose en su emblemático libro La nueva mente del emperador. Penrose, junto a Stuart Hameroff, ha explicado reiteradamente su visión de la conciencia. La teoría está recogida, más recientemente, en el artículo Orchestrated Objective Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubules: The "Orch OR" Model for Consciousness.
El congreso de Arizona se centró en varias áreas temáticas como los modelos cuánticos de la conciencia, la ciencia de la información cuántica, coherencia, decoherencia y corrección de errores, dinámicas de las proteínas, física y percepción del tiempo, teorías cuánticas del espíritu y las ciencias sociales, así como la memoria asociativa cuántica. Un resumen de todas las ponencias puede consultarse en las actas.
Persiste el misterio
El congreso puso de manifiesto, una vez más, que la naturaleza del conocimiento humano y su significado en el universo continúan siendo un misterio.
La teoría cuántica de la conciencia no goza de unanimidad en la comunidad científica, ya que más bien es minoritaria. La interpretación clásica de la conciencia la describe únicamente como una función más de la actividad neuronal, pero no llega a explicar tampoco algunos de sus enigmas.
Por su parte, los procesos cuánticos como la superposición de estados, la no localización, el enredo de las partículas, aunque siguen resultando inexplicables, están siendo aplicados en tecnologías como la computación y la criptografía cuánticas, e inspiran también el nuevo paradigma de la así llamada visión cuántica de la conciencia.
El congreso puso de manifiesto, sin embargo, a partir de recientes experimentos, que la conciencia se comporta como las partículas cuánticas, al igual que algunas de las funciones de la biología molecular son a todas luces procesos cuánticos.
Debate abierto
Estos descubrimientos sugieren además que la cosmología emula también a la naturaleza cuántica, al igual que los procesos evolutivos de la naturaleza e incluso las interacciones sociales adoptan en ocasiones comportamientos similares a los de las partículas subatómicas.
Los críticos consideran, sin embargo, que el cerebro no puede realizar computación cuántica porque carece del frío extremo que caracteriza el reino subatómico y descalifican la teoría de la conciencia cuántica al considerarla una forma de minimizar su propio misterio.
El Quantum Mind 2003 ha venido a señalar que el debate sigue abierto y que la teoría que considera que el mundo cotidiano, incluido el fenómeno de la conciencia, está situado en la frontera del universo cuántico, se consolida a medida que nuevos descubrimientos desvelan una especie de uniformidad de comportamientos entre el mundo real y el mundo de las partículas elementales.
El conocimiento ¿es una onda?
100 años de física cuántica nos indican que lo que sabemos del mundo puede evolucionar en cualquier dirección inesperada. No podemos asegurar que lo que sabemos sea incuestionable para siempre, sino que responde a un conocimiento específico del mundo que, como ha ocurrido en el pasado, puede sufrir cambios profundos y alumbrar otra concepción de la realidad muy diferente a la que hoy conocemos.
La física cuántica es una manera de describir el mundo. Es una teoría que ha dado resultados espectaculares, como la supraconducción, los transistores y los semiconductores, además de contribuir enormemente al desarrollo de la física atómica.
El campo de actuación de la física cuántica es el de las partículas elementales, entendiendo como tales las que componen la estructura más elemental de la materia.
El estudio de estos componentes básicos de la materia ha descubierto que el mundo subatómico se desenvuelve de manera misteriosa para la percepción ordinaria, y que las leyes de los objetos físicos no pueden aplicarse en el ámbito de las partículas elementales.
La gran constatación es que las ondas y partículas que componen el universo cuántico intercambian su naturaleza constantemente, siendo ondas por la mañana y partículas por la tarde, o viceversa. Además, se comunican entre sí a pesar de las enormes distancias infinitesimales que las separan y recorren el tiempo en las dos direcciones: hacia el pasado y hacia el futuro.
Además, pueden realizar funciones contradictorias en tiempo real. Por ejemplo, si nosotros llegamos a un semáforo que se va a poner en rojo, tenemos dos opciones: o aceleramos y pasamos o nos detenemos. Si fuésemos partículas cuánticas, nos detendríamos y al mismo tiempo pasaríamos.
Este es el mundo que describe la física cuántica, que puso fin al sueño de la física del siglo XIX. La física clásica creía conocer la realidad profundamente, a falta de sólo un epílogo, pero la física cuántica abrió a comienzos del siglo XX infinitas posibilidades al conocimiento humano.
Partículas y ondas
Por partícula se entiende un objeto real identificado en forma de punto, con una posición determinada. También puede representarse como trayectoria en una sucesión de puntos.
Por onda o campo se entiende no el movimiento de la materia, sino "en" la materia, como es el caso de las olas del mar. Las ondas son por definición transmisoras de energía.
La física clásica entendía que estos conceptos agotaban la noción de realidad, pero una serie de experiencias derivadas de la así llamada catástrofe ultravioleta (1880), llevaron a establecer (Schrödinger, 1926) que las partículas, en realidad, no son sino ondas agrupadas en paquetes que emergen a los ojos del observador como partículas puntuales.
Además, añade Heisenberg (Principio de incertidumbre, 1925), en el mundo cuántico es imposible atribuir a una partícula, en un instante dado, una posición y velocidad determinadas, ya que cuanto más definida está la posición, menos es posible conocer la velocidad y viceversa. Esta imprecisión cuántica se debe más a la propia naturaleza de las partículas que a la imperfección de los sistemas de medición.
Bohr (1916) complementa estas paradojas al señalar que, en realidad, no existen ondas y partículas, sino que ambas son dos representaciones de una misma realidad: esa realidad, decía, se expresa a veces en forma de ondas y otras veces en forma de partículas.
Einstein (1926) pensaba, sin embargo, que la realidad profunda no podía ser tan imprecisa. Dios no juega a los dados, decía. Seguramente, existen variables ocultas, inaccesibles todavía a nuestra tecnología, que nos impiden conocer la verdadera naturaleza de las ondas y las partículas cuánticas.
Los físicos de la Escuela de Copenhague (Bohr, Heisenberg), que son la mayoría, piensan que, a pesar de su imprecisión, la física cuántica es una teoría válida porque permite prever los resultados de las experiencias si estas experiencias son medidas como probabilidades.
Un electrón, por ejemplo, puede describirse matemáticamente por una función de onda. La función de onda permite describir a un electrón como si estuviera situado en una zona del espacio y al mismo tiempo conocer exactamente las diferentes probabilidades de su presencia en este o aquel lugar de la zona donde se encuentra.
La teoría cuántica es capaz, por lo tanto, gracias a esta función de onda, de prever en todo momento la evolución de un sistema microfísico, pero desde el momento que queremos verificar experimentalmente esta evolución, introducimos una perturbación en el sistema que modifica su evolución.
A esta perturbación se le conoce como reducción del paquete de ondas porque se refiere a que la interferencia del observador reduce las ondas de probabilidad y concreta alguna de ellas, materializando la realidad que, antes de la observación, sólo estaba definida como ondas probabilísticas.
Realismo e idealismo cuántico
Ahora bien, ¿implica esta reducción de un paquete de ondas, que se produce en el momento de la observación, la existencia de una entidad material influyente en el mundo real?
El ejemplo del gato de Schrödinger destaca la importancia del observador en la creación de realidad y corresponde con una filosofía concreta llamada idealismo cuántico.
El gato de Schrödinger está encerrado en una caja que contiene, de un lado, comida y, de otro lado, veneno. El dueño lo sabe y espera. Pasado un tiempo abre la caja y puede encontrarse con que el gato ha tomado el alimento y vive, o bien que ha tomado el veneno y ha muerto. Schrödinger piensa que es el observador el que, al mirar dentro de la caja, convierte en real una u otra posibilidad.
Otra interpretación señala que la reducción del paquete de ondas (el gato vivo o muerto) se produce por efecto del dispositivo de medición, que es el que en realidad reduce a uno concreto los diversos estados de probabilidad, descartando el papel del observador que pretendía Schrödinger. Esta interpretación se conoce como realismo cuántico.
En medio de ambas teorías emerge la Escuela de Copenhague, para la cual la física cuántica no debe ir tan lejos. Considera que esta teoría se refiere no a la realidad en sí misma, sino al conocimiento que tenemos de ella.
Ese conocimiento está descrito por la función de onda y es normal que la función de onda se altere por la medición, ya que al actuar modificamos nuestro conocimiento de la realidad.
¿Un orden implicado?
Pero el debate sigue abierto, ya que se puede evitar la elección entre realismo e idealismo cuántico suponiendo la existencia de una realidad más profunda, de la cual materia y espíritu, ondas y partículas, serían sus manifestaciones.
Según Bohm, existe en el espacio un potencial cuántico, además de los campos de fuerza reconocidos por la física clásica y cuántica. Ese potencial cuántico no transporta energía y no puede ser detectado directamente, pero las partículas sufren sus efectos y se sirven de ellos para comunicarse entre sí.
A su vez, Jean Pierre Vigier parte del potencial cuántico de Bohm y supone que el vacío está en realidad colmado de millones y millones de partículas subcuánticas, totalmente inaccesibles, que interactúan a velocidad superior a la de la luz y permiten comunicar entre sí a las partículas cuánticas.
Bohm llegó luego más lejos y propuso la idea del orden implicado, sistema en el que se desenvuelve toda la realidad física y cuántica, en el cual los conceptos de tiempo y espacio no tienen validez. El orden implicado es asimilado por Bohm a la idea holográfica.
Según Bohm, la realidad profunda no es espíritu ni materia (ni onda ni partícula), sino que se trata de una realidad de una dimensión superior que es la base común del espíritu y la materia, de las ondas y las partículas, y en la cual prevalece el orden implicado.
El físico norteamericano Jack Sarfatti va aún más lejos y atribuye a las variables ocultas no locales (Bohm) el papel de variables psíquicas, que serían la explicación de ciertos fenómenos parapsicológicos como la telepatía.
¿Existen el tiempo y el espacio?
El tiempo y el espacio son conceptos que se ven afectados también por la física cuántica. La noción de espacio se diluye por el principio de inseparabilidad, según el cual dos sistemas están descritos en una misma función de onda hasta que una medición los separa (experiencia de Aspect).
El concepto tradicional de espacio es así insostenible en el marco de la teoría cuántica y ha llevado al físico Bernard d'Espagnat a decir que el espacio es sólo un modo de nuestra sensibilidad.
Asimismo, de la física cuántica se desprende que el tiempo puede ser recorrido en los dos sentidos (hacia el pasado y hacia el futuro), como dicen Costa de Beaugerard (idealista cuántico) y Cramer y Davidön (realistas cuánticos).
Otros físicos sugieren la existencia de universos paralelos, al entender que, en el momento de la medición, no se produce la reducción de una sola posibilidad (como pasaba en el ejemplo del gato de Schrödinger), sino que en realidad se produce una división o duplicación de escenarios y observadores, uno en el que el gato aparece vivo a los ojos del observador, otro en e que el gato aparece muerto a los ojos de otro observador paralelo, del que el primero es totalmente inconsciente.
El conocimiento como función de onda
La física cuántica, además de ser una manera de describir al mundo que ha dado resultados espectaculares y ha potenciado el desarrollo de la física atómica, tiene también el valor primordial de habernos ayudado a profundizar en el conocimiento del mundo.
Las paradojas que nos describe del universo sobre el que nosotros edificamos nuestra experiencia cotidiana, nos habla de la conveniencia de relativizar nuestro cuerpo de conocimientos, que hoy más que nunca permanece abierto a todas las posibilidades de evolución.
De lo que sabemos del mundo subatómico, podemos incluso describir el conocimiento como una función de onda capaz de reducir su paquete de probabilidades en cualquier dirección. No podemos asegurar que lo que sabemos es incuestionable para siempre, sino que responde a un conocimiento específico del mundo que, como ha ocurrido en el pasado, puede sufrir cambios profundos y alumbrar otra concepción de la realidad muy diferente a la que hoy conocemos.
El Teorema de Gödel, aplicado al campo de la aritmética, dice que, en sí misma, la teoría matemática o carece de sentido (inconsistencia), o bien su sentido se encuentra fuera de sí misma.
Este significado, aplicable no sólo a los entes matemáticos, creo que es perfectamente extensible a la física cuántica, un sistema que sólo puede encontrar todo su sentido más allá de sí mismo, en regiones del conocimiento que 100 años después del descubrimiento de los cuantos, aún están por descubrir y explorar.
Más información:
Sven Ortoli y J.P. Pharabod, El cántico de la cuántica, Gedisa, Barcelona, 1987.
Gary Zukav. La danza de los maestros: la física moderna al alcance de todos. Argos Vergara, Barcelona, 1981.
La conciencia será artificial
Una nueva teoría científica establece que la conciencia tiene un sustrato físico formado por los campos electromagnéticos del cerebro, los cuales pueden ser recreados artificialmente. Si la teoría, que ha suscitado polémica, llegara a ser verdadera, revolucionaría nuestra visión del mundo y de la conciencia.
El campo electromagnético generado por el funcionamiento eléctrico del cerebro es el resultado de la superposición de los campos producidos por la actividad sincrónica de las neuronas responsables de la percepción y la vigilia, por lo que el campo electromagnético cerebral es el soporte de la conciencia, según una nueva teoría elaborada por el doctor Johnjoe McFadden que publica la revista Journal of Consciousness.
Según esta teoría, las redes neuronales, que se comunican sinápticamente generando un "espacio consciente de trabajo", están unidas entre sí a través de la dinámica de los campos electromagnéticos. Estos campos explican mucho mejor las particularidades de la conciencia que otras teorías.
La interpretación de McFadden otorga a la conciencia un papel inductor, pero determinante, para la conducta del comportamiento. Explica el gran enigma que hasta ahora no ha sido resuelto por la neurología: el proceso de formación de la conciencia, es decir, cómo es posible que el cerebro genere conciencia. ¿Cómo se diferencia la actividad cerebral consciente de la inconsciente?
Lo que plantea McFadden es que cada vez que un nervio se activa, la actividad eléctrica envía una señal al campo electromagnético del cerebro. Pero, a diferencia de las señales nerviosas solitarias, la información que llega al campo electromagnético se retiene automáticamente junto con el resto de señales cerebrales.
Generación de conciencia
El campo electromagnético cerebral realiza así el aglutinamiento característico de la conciencia, por lo que puede decirse que el campo electromagnético del cerebro es la base de la conciencia. Este campo no sólo contiene información, sino que también influye en nuestras acciones (libre albedrío), al provocar la activación de algunas neuronas y la inactividad de otras.
El cerebro humano contiene alrededor de 100 mil millones de neuronas eléctricamente activas que generan un campo electromagnético cuyo papel en el proceso de computación neuronal no ha sido examinado completamente.
Aparentemente existe una relación directa entre la conciencia y la percepción, al apreciarse que la conciencia está asociada a las perturbaciones en el campo electromagnético cerebral.
McFadden añade que el campo electromagnético del cerebro es en realidad el sustrato físico de la conciencia, por lo que esta teoría constituye una importante innovación respecto a cómo entender el papel del conocimiento y el significado de la libertad, al mismo tiempo que, al enmarcar la conciencia en un contexto físico, abre nuevas vías a la construcción de un posible conciencia artificial.
McFadden es autor del libro "La evolución cuántica, una nueva teoría de la vida", en el que sitúa los campos electromagnéticos conscientes en una teoría biológica más general, según la cual la vida es un fenómeno situado en la frontera del mundo cuántico y el material.
Conciencia y evolución
El autor explica cómo la manipulación de partículas cuánticas por moléculas vivas, particularmente al nivel de enzimas y de ADN, puede acelerar las mutaciones favorables a la adaptación biológica. Señala que los campos electromagnéticos conscientes, que implican también partículas cuánticas, particularmente en los canales iónicos de las neuronas, participan en estos procesos evolutivos.
La teoría de McFadden supone una contribución más al eterno debate acerca de la naturaleza de la vida, la conciencia y el libre albedrío que, de confirmarse, cambiaría completamente la idea que tenemos actualmente del mundo y del papel de la conciencia.
Ni que decir tiene que la teoría afronta serias dificultades, como explica en otro artículo de la misma revista la doctora Susan Pockett. La primera dificultad es cómo medir con exactitud las propiedades de los campos electromagnéticos conscientes y cómo generarlos artificialmente.
La segunda dificultad, más técnica, es que aparentemente no existe siempre una relación constante entre los campos electromagnéticos cerebrales y las percepciones conscientes. La tercera dificultad es demostrar fehacientemente que el conocimiento tiene un efecto directo sobre el cerebro.
En cualquier caso, la aportación de McFadden no ha dejado de suscitar polémica, no exenta de descalificaciones, en el ámbito científico.
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