Unsterblich dank Quantenbewusstsein?

Wie Bewusstsein entsteht, ist eines der großen ungelösten Rätsel. Eine sehr umstrittene Theorie meint: durch Quanteneffekte im Gehirn. Ein steirischer Forscher hält ein Plädoyer für das „Quantenbewusstsein“ - und somit Unsterblichkeit für möglich.

Florian Neukart ist Forscher für Künstliche Intelligenz (KI) bei einem großen Autokonzern in San Francisco. Im Silicon Valley beschäftigt sich der 34-Jährige mit autonom agierenden Fahrzeugen, mit Robotern, die sich selbst reparieren, und mit Marktturbulenzen, die sich vorhersagen lassen sollen.

KI tut sich mit Kontexten schwer

Neukart, geboren in Bruck an der Mur, ist aber auch Lektor und Wissenschaftler an der niederländischen Universität Leiden und arbeitet dort zu Quantenphysik und menschlichem Bewusstsein. Für Neukart gehören dazu in erster Linie Lernfähigkeit, Sprache und das Verständnis von Konzepten, wobei ein Konzept sowohl ein Atom als auch eine komplexe Lebensform und deren Einbettung in unsere Welt sein kann.

Quantenphysiker Florian Neukart beim Erklären vor einer Tafel
Florian Neukart

Florian Neukart ist Principal Data Scientist eines großen Autounternehmens in San Franciso. Nach Eigenangaben ist es das erste, das Quantenphysik zur Berechnung von Verkehrsflüssen verwendet.

Was für Menschen ganz einfach ist, stellt KI-Systeme oft vor riesige Probleme – so haben sich etwa Fortbewegung, Smalltalk und Kontextverständnis für sie als sehr komplex oder aktuell nicht lösbar herausgestellt. „Wir schauen eine Gruppe von Menschen an, die vor einem Baum auf einer Wiese sitzen und auf einer Decke essen. Für uns ist intuitiv klar: Das ist ein Picknick. Eine auf Objekterkennung trainierte Software hat damit aber große Probleme, da sie kein Verständnis der Situation ableiten kann. Sie kann Menschen oder Bäume erkennen. Aber von kleineren Kontexten auf größere zu schließen kann der Mensch viel besser.“ Über Fragen wie diese ist Neukart zu seinem Forschungsschwerpunkt gekommen.

Quanteneffekte beeinflussen Elektrochemie im Hirn

„Für jeden KI-Forscher ist das menschliche Bewusstsein der Höhepunkt“, sagt er gegenüber science.ORF.at. Seit Tausenden von Jahren zerbrechen sich Philosophen und Wissenschaftlerinnen darüber den Kopf. Klar ist: Irgendetwas hat es mit dem Gehirn zu tun, seinen knapp 90 Milliarden Nervenzellen, seinen rund 100 Billionen Synapsen und seinen Nervenbahnen von fast sechs Millionen Kilometern Länge.

Wenn wir denken, läuft ein Feuerwerk von elektrochemischen Prozessen ab. Chemische Botenstoffe überall, Synapsen übertragen Signale, Neuronen feuern. Wie daraus Bewusstsein entsteht, versucht die Gehirnforschung biologisch, chemisch und physikalisch zu erklären.

Ö1-Sendungshinweis

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag im Dimensionen Magazin, 14.4., 19:05 Uhr.

Das reicht aber nicht, meint Florian Neukart: „Man findet auch unter dem Mikroskop nicht den Gehirnteil, der für Bewusstsein zuständig ist. Meine Hypothese ist, dass Quanteneffekte für das Zustandekommen des Bewusstseins genauso eine Rolle spielen wie makroskopische Effekte. Was quantenphysikalisch im Gehirn vor sich geht, beeinflusst die Elektrochemie – oder verursacht sie vielleicht sogar.“

Die Penrose-Hameroff-Theorie

Florian Neukart begibt sich damit auf dünnes Eis, in die Nähe von Parawissenschaften. Er kann aber auf renommierte Vorbilder verweisen. Erste Ansätze der Theorie gibt es seit 50 Jahren. Die meiste Aufmerksamkeit hat sie durch Sir Roger Penrose bekommen. Der preisgekrönte britische Physiker und Mathematiker hat sich Mitte der 90er Jahre mit dem amerikanischen Anästhesisten Stuart Hameroff zusammengetan. Gemeinsam entwickelten sie ein quantenphysikalisches Modell des Bewusstseins. Sie nennen es heute „Orchestrierte Objektive Reduktion“.

Der britische Mathematiker und Physiker Sir Roger Penrose 2015 vor einer Wand mit mathematischen Formeln
APA - Hans Klaus Techt
Sir Roger Penrose 2015 am Institute of Science and Technology (IST) Austria

Die Kernthese: Bewusstsein entsteht im Gehirn nicht durch elektrochemische Prozesse zwischen den Neuronen – das ist die gängige Lehrmeinung – sondern durch Quanteneffekte in den Neuronen. Genauer gesagt in den Mikrotubuli: Das sind winzige Eiweißröhrchen im Zytoskelett von Zellen.

Buch-Hinweis

Florian Neukart: Reverse Engineering the Mind. Springer Verlag (Vorwort als PDF)

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Die Eiweißröhrchen können in zwei verschiedenen Zuständen vorkommen – offen oder geschlossen. „Das sieht ein bisschen so aus wie eine Erdnuss“, sagt Neukart. Wenn diese „Erdnuss“ geschlossen ist, ist sie „gerade dick genug, um quantenphysikalische Effekte zu isolieren. Das alleine ist schon interessant“, erzählt der Quantenphysiker. „Man hat aber herausgefunden, dass es in den Mikrotubuli auch das geeignete Medium gibt, in dem die Quanteneffekte aufrechterhalten bleiben können, nämlich geordnetes Wasser. Zusammen könnte das die Basis für einen Quantencomputer in unserem Gehirn sein.“

Gewichtige Einwände

Superposition und Verschränkung – die zentralen Eigenschaften von quantenphysikalischen Systemen – seien auf mikroskopischer Ebene im Gehirn vorhanden. Im orchestrierten Zusammenspiel einer riesigen Anzahl von Eiweißröhrchen entsteht in Blitzesschnelle bewusste Erfahrung – so lautet die Hameroff-Penrose-Theorie, der sich nun Florian Neukart anschließt.

Die große Mehrheit der Wissenschaftler glaubt nicht daran. Die Haupteinwände: Quanteneffekte sind von derart kurzer Dauer, dass sie zerfallen, bevor sie Einfluss auf neuronale Prozesse nehmen könnten. Und unser Gehirn ist viel zu warm für Quanteneffekte, die im Labor bei sehr niedrigen Temperaturen hergestellt werden. Beobachtet und nachgewiesen hat den „Quantencomputer im Gehirn“ deshalb noch niemand. Mittlerweile haben aber zahlreiche Experimente bestätigt, dass sich Quanteneffekte auf die makroskopische Welt auswirken. Und zwar auch auf lebende Organismen.

Für Roger Penrose war das ein Anlass, ein neues Forschungszentrum zu gründen. Mitte März wurde das „Penrose Institute“ im kalifornischen San Diego vorgestellt. Es soll das „Quantenbewusstsein“ experimentell überprüfen. Für Florian Neukart ist das erfreulich. Vielleicht wird an dem Institut ja nicht nur das „Quantenbewusstsein“ bestätigt.

Kunstprojekt: Lasersimulation eines Gehirnscans
Associated Press - Alastair Grant
Kunstwerk von Katherine Dawson: in Kristallglas geätzte Strukturen des Gehirns

Quanten-Nanobots für die Unsterblichkeit

Der steirische Quantenphysiker pflegt auch eine Vision von Unsterblichkeit. „Wenn bei einem Fahrzeug etwas kaputt ist, repariere ich das. Ich habe nie verstanden, warum das nicht auch für Menschen gelten soll.“ Die „Krankheit“, auf die Neukart anspielt, heißt Sterblichkeit. Sollte er mit Hameroff-Penrose Recht behalten, wäre diese „heilbar“. Die Technologien dafür stehen zwar noch nicht zur Verfügung, aber die Konzepte gibt es schon.

„Die am meisten fortgeschrittene Idee, die aber noch nicht umgesetzt ist, wären Quanten-Nanobots - also Nanosysteme, die mit der Umgebung interagieren können und zugleich Quantencomputer sind, und deshalb eine hohe Rechenleistung erbringen können.“

Würde man die winzigen Roboter in das Gehirn einschleusen, so die Theorie, könnte sich ein künstliches neuronales Netz bilden, das einzelne natürliche Neuronen ergänzt, von diesen lernt und irgendwann auch ersetzt. Mit dem Tod – „wenn die biologische Komponente wegfällt“, wie es Neukart ausdrückt –, bliebe nur noch die künstliche Komponente über. „Dann wäre ich selbst zur Künstlichen Intelligenz geworden.“ Fällt nicht der Strom aus, hieße das: Unsterblichkeit.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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