Cơ học lượng tử tiết lộ bí ẩn của ý thức: Tại sao một tập hợp các hạt lại có thể tạo ra ý thức?

Nếu đặt bộ não con người dưới kính hiển vi, chúng ta sẽ thấy rằng nó thực sự được cấu tạo từ vô số tế bào. Mỗi tế bào được tạo thành từ các hạt cực nhỏ. Nói cách khác, bộ não của chúng ta thực chất là một hệ thống phức tạp bao gồm vô số hạt cực nhỏ.

Một hạt vi mô không có ý thức, nhưng tại sao rất nhiều hạt kết hợp lại thành một con người lại có thể sinh ra ý thức? Đây là một vấn đề triết học đã gây rắc rối cho nhân loại trong nhiều năm.

Chúng ta biết rằng mọi thứ trên thế giới đều được cấu tạo từ vô số hạt vi mô, và khi các hạt vi mô khác nhau kết hợp theo tỷ lệ khác nhau sẽ tạo ra những chất hoàn toàn khác nhau.

Con người hiện nay có ý thức, nhưng phải chăng điều đó có nghĩa là những hạt vi mô này thực sự có khả năng tự nhận thức? Đây thực sự là một câu hỏi cực kỳ phức tạp, để tìm ra câu trả lời, có lẽ chúng ta cần phải khám phá nó từ góc độ cơ học lượng tử.

Ý thức là sự phản ánh thế giới vật chất khách quan vào bộ óc con người, có sự cải biến và sáng tạo. (Ảnh: Zhihu).

Ý thức là gì?

Nói chung, ý thức đề cập đến hoạt động của một mạng lưới thần kinh cấp cao về nhận thức, lý luận, hiểu biết và tự nhận thức. Mặc dù hiện tại chúng ta chưa thể hiểu được đầy đủ nguyên nhân của ý thức, nhưng theo nhiều nghiên cứu trước đây, không chỉ con người có ý thức mà một số loài động vật còn có khả năng tự nhận thức, bởi vì động vật không chỉ có thể thể hiện trí nhớ cảm xúc và một số kỹ năng xã hội nhất định mà thậm chí ở một vài khía cạnh chúng còn tỏ ra hoạt động tốt hơn con người.

Chỉ là ý thức của động vật vẫn còn ở giai đoạn rất sơ khai, còn thua xa so với ý thức tiến bộ của con người. Các nhà khoa học thần kinh từng định nghĩa quá trình truyền dẫn của mạng lưới thần kinh trong não là ý thức, nhưng sau đó người ta phát hiện ra rằng ý thức không hề đơn giản như hoạt động của mạng lưới thần kinh.

Ví dụ, một con sứa không có mạng lưới thần kinh hay cấu trúc não, nhưng nó vẫn có thể thể hiện một mức độ khôn ngoan nhất định để tìm kiếm những lợi thế sinh tồn. Vì vậy, mạng lưới thần kinh của não không phải là điều kiện cần thiết cho ý thức. Vậy yếu tố then chốt dẫn đến ý thức của chúng ta là gì?

Ý thức đề cập đến hoạt động của một mạng lưới thần kinh cấp cao về nhận thức, lý luận, hiểu biết và tự nhận thức. Ảnh: Zhihu

Một số người nghĩ rằng điều này có thể liên quan đến môi trường của chúng ta. Chúng ta biết rằng có nhiều dạng sống khác nhau trên Trái đất và chúng đều được hình thành bằng cách thích nghi với môi trường tự nhiên trong quá trình tiến hóa lâu dài.

Là cấp độ sống cao nhất trên Trái đất, con người dần phát triển những lợi thế độc đáo của riêng mình khi cạnh tranh với các sinh vật khác. Một trong những lợi thế quan trọng nhất là chúng ta có bộ não phát triển cao và hệ thống ngôn ngữ phức tạp.

Điều này cho phép chúng ta suy nghĩ về các vấn đề, truyền đạt thông tin, tạo ra văn hóa, phát minh ra các công cụ, v.v. Và những khả năng này chúng ta gọi là trí thông minh. Có một mối liên hệ chặt chẽ giữa trí thông minh và ý thức. Trí tuệ giúp chúng ta nhận biết bản thân và thế giới bên ngoài, đồng thời đưa ra những đánh giá và lựa chọn hợp lý về chúng.

Ý thức cho phép chúng ta cảm nhận rằng chúng ta tồn tại trong thế giới này và tạo ra những cảm xúc cũng như giá trị cho nó. Có thể nói trí tuệ là nền tảng của ý thức, còn ý thức là sự thăng hoa của trí tuệ. Vì vậy, chúng ta có thể suy đoán rằng việc hình thành ý thức có liên quan đến mức độ thông minh của chúng ta.

Ý thức cho phép chúng ta cảm nhận rằng chúng ta tồn tại trong thế giới này và tạo ra những cảm xúc cũng như giá trị cho nó. (Ảnh: Zhihu).

Tại sao các hạt riêng lẻ không có ý thức?

Nếu đặt bộ não con người dưới kính hiển vi, chúng ta sẽ thấy rằng nó thực sự được cấu tạo từ vô số tế bào. Mỗi tế bào được tạo thành từ các hạt cực nhỏ. Nói cách khác, bộ não của chúng ta thực chất là một hệ thống phức tạp bao gồm vô số hạt cực nhỏ. Vậy những hạt vi mô này cũng có ý thức phải không?

Hiện tại, cộng đồng học thuật chưa có câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi này. Nhưng dựa trên kiến thức khoa học hiện nay, chúng ta có thể đưa ra nhận định sơ bộ: một hạt vi mô duy nhất không có ý thức. Tại sao lại như thế? Bởi vì những gì một hạt cực nhỏ có thể làm là rất hạn chế, chúng sẽ chỉ tuân theo một số định luật vật lý cơ bản, chẳng hạn như định luật vạn vật hấp dẫn, định luật lực điện từ, định luật cơ học lượng tử, v.v. Những định luật này xác định trạng thái chuyển động và tương tác của các hạt vi mô, đồng thời những trạng thái chuyển động và tương tác này không liên quan đến bất kỳ phán đoán hay lựa chọn chủ quan nào.

Nói cách khác, các hạt vi mô riêng lẻ không có bất kỳ khả năng nhận thức hay khả năng lựa chọn nào mà chỉ thụ động tiếp nhận những tác động từ bên ngoài và phản ứng theo những quy luật cố định. Như đã đề cập ở trên, ý thức là một loại hoạt động mạng lưới thần kinh tiên tiến, đòi hỏi khả năng nhận thức và khả năng lựa chọn nhất định. Vì vậy, các hạt vi mô riêng lẻ không đủ điều kiện để phát sinh ra ý thức nên không có ý thức.

Bộ não của chúng ta thực chất là một hệ thống phức tạp bao gồm vô số hạt cực nhỏ. (Ảnh: Zhihu).

Tại sao một tập hợp các hạt lại có thể tạo ra ý thức?

Một hạt vi mô không có ý thức, nhưng tại sao một đống hạt kết hợp lại thành một con người để sinh ra ý thức? Điều này thực sự liên quan đến một vấn đề điển hình là sự thay đổi về lượng gây ra sự thay đổi về chất.

Chúng ta biết rằng có nhiều hệ thống phức tạp trong tự nhiên, chẳng hạn như các thiên hà, sự sống, bầu khí quyển, v.v. Những hệ thống phức tạp này bao gồm vô số phần tử đơn giản, nhưng chúng thể hiện những đặc tính và chức năng hoàn toàn khác với các phần tử đơn giản.

Ví dụ, các phân tử nước bao gồm các nguyên tử hydro và nguyên tử oxy, nhưng nước có các đặc tính như ướt, chảy, sôi và đóng băng, trong khi nguyên tử hydro và nguyên tử oxy không có các đặc tính này. Điều này cho thấy khi các phần tử đơn giản được kết hợp theo một cách nhất định sẽ tạo ra các tính chất và chức năng mới. Tương tự như vậy, khi vô số hạt vi mô được kết hợp theo một cách nhất định thì nhiều chất và sự sống khác nhau sẽ được hình thành.

Tế bào thần kinh. (Ảnh minh họa: Zhihu)

Khi những chất và sự sống này đạt đến một mức độ nhất định, những đặc tính và chức năng mới sẽ được tạo ra, chẳng hạn như trí tuệ và ý thức. Điều này cho thấy trí tuệ và ý thức không phải là thuộc tính cố hữu của một hạt vi mô đơn lẻ mà là thuộc tính và chức năng mới được hình thành bởi sự kết hợp của vô số hạt vi mô. Nghĩa là, ý thức là một hiện tượng nổi lên, một sự phức tạp được hình thành từ sự tương tác của vô số yếu tố đơn giản.

Vậy các hạt cực nhỏ tương tác như thế nào? Chúng ta biết rằng có một định luật trong cơ học lượng tử, đó là nguyên lý bất định Heisenberg. Nguyên lý này cho chúng ta biết rằng không thể đo đồng thời vị trí và động lượng của bất kỳ hạt vi mô nào, điều này làm cho tất cả các hạt vi mô đều biểu hiện một mức độ bất định nhất định, và sự bất định này (cụ thể là sự vướng víu lượng tử) dường như là gốc rễ của ý thức.

Mối quan hệ giữa sự vướng víu lượng tử và ý thức là gì?

Một số nhà khoa học tin rằng, sự vướng víu lượng tử có thể là cơ chế then chốt trong sự xuất hiện của ý thức. Họ tin rằng có rất nhiều kênh cực nhỏ trong não người, chẳng hạn như vi ống, tế bào thần kinh, khớp thần kinh, v.v. Các hạt trong những ống cực nhỏ này có thể bị vướng víu trong những điều kiện nhất định và tạo thành một hệ thống lượng tử khổng lồ trong não.

Ý thức là một hiện tượng lượng tử được tạo ra bởi sự tương tác của vô số hạt vướng víu. (Ảnh minh họa: Zhihu).

Và khi chúng ta suy nghĩ hoặc cảm nhận, chúng ta quan sát hệ lượng tử này, khiến nó sụp đổ vào một trạng thái nhất định và tạo ra trải nghiệm chủ quan. Nói cách khác, ý thức là một hiện tượng lượng tử được tạo ra bởi sự tương tác của vô số hạt vướng víu. 

Lý thuyết này được gọi là lý thuyết ý thức lượng tử, cố gắng sử dụng cơ học lượng tử để giải thích bản chất và cơ chế của ý thức. Nó tin rằng ý thức không phải là tài sản vật chất mà là tài sản thông tin. Nghĩa là, ý thức không phải do bản thân vật chất quyết định mà do sự tương tác giữa các vật chất quyết định.

Tất nhiên, lý thuyết ý thức lượng tử không phải là một lý thuyết hoàn hảo và vẫn còn nhiều vấn đề, khó khăn. Ví dụ, làm thế nào để chứng minh sự vướng víu lượng tử có tồn tại trong não? Làm thế nào để giải thích hệ thống lượng tử trong não chống lại sự can thiệp từ bên ngoài và tăng entropy nhiệt động như thế nào? Làm thế nào để giải thích ý thức của những người khác nhau giao tiếp và ảnh hưởng lẫn nhau như thế nào? Những vấn đề này đòi hỏi nhiều thí nghiệm và lý thuyết hơn để xác minh và cải thiện.

• Chuyện gì sẽ xảy ra nếu bạn rớt vào lỗ đen?
• Các nhà vật lý đang chứng minh thời gian không tồn tại, hậu quả của điều đó là gì?
• Chúng ta có thể bắt đầu xây dựng một thuộc địa trên sao Hỏa chỉ với 22 người!