Mittwoch, 30. März 2016

Entsteht menschliches Denken durch das "Beamen" von Quantenzuständen?


Spekulative Theorie: Entsteht menschliches Denken durch das "Beamen" von Quantenzuständen?





Ein britisch-amerikanisches Physikerteam glaubt, dass menschliche Gehirne wie Quantencomputer funktionieren. Darüber hinaus soll in biologischen Zellen das durch die Fernsehserie Raumschiff Enterprise populär gewordene "Beamen" realisiert sein. Die Forscher beschreiben ihre Theorie im e-Print-Archiv arXiv.org (quant-ph/0204021).

Voraussetzung sowohl für die Realisation von Quantencomputern als auch für die des Beamens (physikalischer Begriff: Teleportation) sind verschränkte Quantenzustände. Albert Einstein nannte dieses quantenmechanische Phänomen, das in unserer Alltagswelt keine Entsprechung hat, "spukhafte Fernwirkung". Zwei physikalische Teilchen, deren Zustände miteinander verschränkt sind, verhalten sich wie zwei telepatisch begabte Zwillinge. Ändert man den Zustand des einen Teilchens, dann ändert sich simultan auch der Zustand des anderen ? unabhängig davon, wie weit die beiden Teilchen voneinander entfernt sind.

Verschränkungen zwischen Quantenzuständen werden in der Regel nach wenigen Milliardstel Sekunden durch Wechselwirkungen mit der Umwelt zerstört. Deshalb gestaltet sich die Entwicklung von Quantencomputern so außerordentlich schwierig. Aus dem gleichen Grund sind den im Jahr 1997 gelungenen Teleportationsexperimenten, bei denen jeweils ein Photon gebeamt wurde, noch keineTeleportationen von makroskopischen Gegenständen oder gar von Menschen gefolgt.

Doch dänischen Physikern ist es vor kurzem gelungen, die Verschränkung einer Billion Atome eine halbe Millisekunde lang aufrechtzuerhalten. Da dies eine mit der Dauer von zellulären Prozessen vergleichbare Größenordnung ist, glauben Andreas Mershin und Dimitri Nanopoulos, beide von der Texas A&M Universität, und Nick Mavromatos von der Universität London, dass verschränkte Zustände bei der Informationsverarbeitung im Gehirn eine Rolle spielen.

Insbesondere glauben die drei Forscher, dass die Träger dieser verschränkten Zustände die Mikrotubuli sind. Mikrotubuli sind Bestandteile biologischer Zellen und am Aufbau des Zellskeletts beteiligt. Außerdem sind sie Bestandteile der Axonen. Das sind die Fortsätze der Nervenzellen, die die Erregungen weiterleiten.

Die drei Physiker weisen theoretisch nach, dass die Mikrotubuli sich wie quantenelektrodynamische Hohlräume (QED-Cavities) verhalten. Diese QED-Cavities gelten als aussichtsreiche Kandidaten für die Grundbestandteile von Quantencomputern. Nanopoulos und seine Kollegen glauben, dass die Mikrotubuli ihre Quantenzustände durch Teleportation ohne direkten Transport von Masse oder Energie sowohl innerhalb von Zellen als auch zwischen verschiedenen Zellen übertragen können. 

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