Pode a consciência ser explicada pela física quântica? Um novo estudo deixa os cientistas um passo mais perto de descobrir a resposta.
Uma das questões em aberto mais importantes na ciência é como é que a nossa consciência é definida. Na década de 1990, muito antes de ganhar o Prémio Nobel de Física de 2020 pela sua previsão de buracos negros, o físico Roger Penrose uniu-se ao anestesiologista Stuart Hameroff para propor uma resposta ambiciosa.
A dupla alegou que o sistema neuronal do cérebro forma uma confusa rede e que a consciência que isso produz deve obedecer às regras da física quântica — a teoria que determina como é que partículas minúsculas como eletrões se movem. Isso, argumentam, poderia explicar a misteriosa complexidade da consciência humana.
Penrose e Hameroff foram recebidos com incredulidade. As leis da física quântica geralmente só se aplicam em temperaturas muito baixas.
Computadores quânticos, por exemplo, operam atualmente em torno de -272 °C. Em temperaturas mais altas, a física clássica assume o controlo. Como o nosso corpo funciona à temperatura ambiente, seria de se esperar que fosse controlado pelas leis clássicas da física. Por esta razão, a teoria da consciência quântica foi rejeitada por muitos cientistas — embora outros sejam seus defensores convictos.
Num novo artigo, uma equipa de cientistas investigou como é que as partículas quânticas se podem mover numa estrutura complexa como o cérebro — mas num ambiente de laboratório. O estudo foi publicado na revista Nature Photonics.
Se as descobertas puderem um dia ser comparadas com a atividade medida no cérebro, podemos chegar um passo mais perto de validar ou descartar a teoria controversa de Penrose e Hameroff.
Cérebros e fractais
Os nossos cérebros são compostos por células chamadas neurónios e acredita-se que a sua atividade combinada gere consciência. Cada neurónio contém microtúbulos que transportam substâncias para diferentes partes da célula. A teoria da consciência quântica de Penrose-Hameroff argumenta que os microtúbulos são estruturados num padrão fractal que permitiria a ocorrência de processos quânticos.
Fractais são estruturas que não são nem bidimensionais nem tridimensionais, mas sim algum valor fracionário intermediário. Na matemática, os fractais surgem como belos padrões que se repetem infinitamente, gerando o que parece impossível: uma estrutura que possui uma área finita, mas um perímetro infinito.
Pode parecer impossível visualizar, mas os fractais ocorrem com frequência na natureza. Se olhar atentamente para uma couve-flor ou para os ramos de fetos, verá que ambos são feitos da mesma forma básica repetindo-se continuamente, mas em escalas cada vez menores. Essa é uma característica fundamental dos fractais.
O mesmo acontece se olhar para dentro do seu próprio corpo: a estrutura dos pulmões, por exemplo, é fractal, assim como os vasos sanguíneos do sistema circulatório. Todos estes são exemplos de fractais clássicos — fractais que obedecem às leis da física clássica em vez da física quântica.
É fácil ver por que os fractais têm sido usados para explicar a complexidade da consciência humana. Por serem infinitamente complexos, podem ser as estruturas que sustentam as profundezas misteriosas da mente.
Mas se for este o caso, isso só poderia estar a acontecer ao nível quântico, com partículas minúsculas movendo-se em padrões fractais dentro dos neurónios do cérebro. É por isso que a proposta de Penrose e Hameroff é chamada de teoria da “consciência quântica”.
Consciência quântica
Ainda não somos capazes de medir o comportamento dos fractais quânticos no cérebro — se é que existem. Mas a tecnologia avançada significa que agora podemos medir fractais quânticos em laboratório. Num estudo recente, uma equipa de investigadores organizou cuidadosamente os eletrões num padrão fractal, criando um fractal quântico.
Quando mediram a função de onda dos eletrões, que descreve o seu estado quântico, descobriram que também viviam na dimensão fractal ditada pelo padrão físico que tinham criado. Neste caso, o padrão que usaram na escala quântica foi o triângulo de Sierpiński, que é uma forma que está entre unidimensional e bidimensional.
Esta foi uma descoberta emocionante, mas as técnicas usadas não podem sondar como é que as partículas quânticas se movem — o que diria mais sobre como é que os processos quânticos podem ocorrer no cérebro.
Portanto, neste último estudo, os investigadores deram um passo adiante. Usando experiências fotónicas de última geração, foram capazes de revelar o movimento quântico que ocorre dentro dos fractais com detalhes sem precedentes.
As observações destas experiências revelam que os fractais quânticos se comportam, de facto, de maneira diferente dos clássicos. Especificamente, descobriu-se que a propagação da luz num fractal é governada por leis diferentes no caso quântico em comparação com o caso clássico.
Este novo conhecimento dos fractais quânticos pode fornecer as bases para os cientistas testarem experimentalmente a teoria da consciência quântica. Se as medições quânticas forem um dia tiradas do cérebro humano, poderiam ser comparadas aos resultados deste estudo para decidir definitivamente se a consciência é um fenómeno clássico ou quântico.
Este estudo também pode ter implicações profundas em campos científicos. Ao investigar o transporte quântico nas estruturas fractais projetadas artificialmente, os cientistas podem ter dado os primeiros pequenos passos em direção à unificação da física, matemática e biologia, o que poderia enriquecer muito a compreensão do mundo ao nosso redor, bem como do mundo que existe nas nossas cabeças.
ZAP // The Conversation
A física quântica pode ajudar a compreender que a consciência é quem cria o universo e toda a realidade com as suas leis, incluindo a física quântica, o mundo, o nosso corpo e o nosso cérebro. Tudo provém da consciência e a física quântica tem cada vez mais demonstrado isso. Exemplos disso são a experiência de dupla fenda e o gato de Schrodinger.