البيولوجيا الكمية والوعي البشري

• أحمد عبد العزيز
• تحرير: سارة بنت ناصر اليوسف

يظل الوعي البشري واحدًا من أعمق الألغاز في الوجود، ومن المثير للاهتمام أن الوعي البشري يعد بمثابة صانع كل العلوم البشرية من الفيزياء إلى الكيمياء إلى الأحياء إلى علوم النفس والاجتماع والاقتصاد، وبالرغم من ذلك فالعلم إلى الآن يعجز عن تفسير صانعه.

هناك اعتقاد واسع بين علماء الأعصاب والنفس في العصر الحالي، وهو أن الوعي نتاج من الإشارات الكهروكيميائية في شبكات الدماغ العصبية (الفلسفة المادية Materialism)، لكن هذا في الواقع مجرد اعتقاد بينهم، فلا يوجد أي تجارب رصَد فيها هؤلاء العلماء الإشارات الكهروكيميائية في الدماغ وهي تتحول لتجارب شخصية واعية كالشعور والتفكير والتذكر، ولا أحد منهم يعرف الآلية التي يمكن أن يحدث من خلالها ذلك؛ لأن الإشارات الكهروكيميائية في الدماغ هي في النهاية مجرد شيء مادي، في حين أن التجارب الواعية الشخصية ليست في جوهرها أشياء مادية، فلا يوجد على سبيل المثال شيء يأتي من سؤال: ما كتلة أفكارك؟ أو ما طاقة حركة ذكرياتك؟ كيف يتحول المادي إلى شيء غير مادي؟ لا أحد يعرف.

كل المرصود في تجارب علم الأعصاب منذ بداياته وحتى الآن مجرد علاقات ترابط بين الحالات الدماغية والحالات العقلية أو حالات الوعي، فعندما تفكر في شيء ما يظهر نشاط عصبي في القشرة الدماغية، وعندما تكون ذكرى جديدة يظهر نشاط عصبي في عضو الحصين.

بينما لم يرصد أحد، بل ولم يبرهن أن هذه النشاطات العصبية التي تولدت لحظة التفكير أو لحظة تكوين الذاكرة هي نفسها التي سببت وجود الفكرة أو الذاكرة في عقلك، فهو مجرد تزامن أو ترابط بين حدثين لا أكثر، ومن القواعد المنطقية المعروفة أن الترابط لا يعني التسبيب بالضرورة، لكن هناك حجج غير مباشرة للقول أن الإشارات الكهروكيميائية في الدماغ هي ما تنتج العقل/الوعي هذه الحجج تتلخص في أن التأثير علي الدماغ بطرق معينة، يؤثر علي العقل أيضًا، فعلى سبيل المثال: عندما يتم تحفيز (القشرة القذالية) بالأقطاب الكهربائية فإن الوعي البصري يتأثر، وعندما تتناول أدوية مضادة للاكتئاب والقلق فستتحسن حالتك النفسية، وإن تم استئصال جزء من الدماغ -جزء من عضو الحصين مثلًا- تتأثر الذاكرة، وهكذا.

وفي الواقع، كل هذه الحجج ليست دليلًا قاطعًا علي أن العقل هو مجرد أنشطة الدماغ الكهروكيميائية، هذه الحجج حجج محايدة، ويمكن تفسيرها بأكثر من طريقة لا تفترض أن العقل هو نتاج أنشطة الدماغ، فعلى سبيل المثال: الفلسفة الثنائية الديكارتية (ثنائية الجوهر Substance Dualism) يمكنها أن تفسِّر كل هذه الظواهر والمشاهدات، وهذه الفلسفة تفترض أن العقل هو نتاج جوهر طبيعته غير المادية بمسمى: (الروح أو النفس)، وليس نتاج الدماغ، لكنه يتفاعل بطريقة ما مع الدماغ.

عندما يتأثر الدماغ بالأدوية، أو بالتحفيز الكهربائي أو باستئصال جزء منه يتأثر التفاعل بين العقل والدماغ فإنه يتأثر وعيك، وكما تقابل الفلسفة الثنائية الديكارتية معضلة: كيف يتفاعل شيء غير مادي (العقل) مع شيء مادي (الدماغ)؟

كما ذكر بالأعلى (الفلسفة المادية) تقابل نفس المعضلة كيف شيء مادي (الدماغ) ينتج شيء غير مادي في جوهره (العقل)؟

لذا فلا يمكن استخدام هذه الأدلة التجريبية لتفضيل المادية على الثنائية، بل يوجد أدلة تجريبية تفسرها الفلسفة الثنائية بشكل أفضل من الفلسفة المادية مثل بقاء الوعي/العقل حتى مع توقف وظائف الدماغ اللازمة لظهور الوعي حسب الفلسفة المادية كما يحدث في تجارب الاقتراب من الموت التي تنتج من السكتة القلبية بالتحديد^[1]،[2].

وكما يحاول المادِّيون إيجاد حلول مقنعة لسؤال: “كيف شيء مادِّي ينتج شيئًا غير مادِّي؟” فكذلك فسؤال: “كيف يمكن لشيء غير مادِّي أن ينتج تأثيرًا مادِّيًّا، أو كيف يتفاعل العقل مع الدماغ؟” له بعض الحلول المقنعة^[3].

يوجد أنواع مختلفة من المادِّية، وكذلك يوجد أنواع مختلفة من الثنائية.

أشهر فلسفات العقل المادية يمكن تلخيصها في أربع نظريات: المادية الإقصائية (Eliminative Materialism)، السلوكية الفلسفية (Philosophical Behaviourism)، نظرية التطابق الهوياتي بين العقل والدماغ (Mind/Brain Identity)، الوظيفية (Functionalism).

أشهر فلسفات العقل الثنائية يمكن تلخيصها في أربع نظريات أيضاً: ثنائية الجوهر الديكارتية (Cartesian Substance Dualism)، ثنائية الجوهر الغير ديكارتية (Non-Cartesian Substance Dualism)، ثنائية الخصائص (Property Dualism)، ثنائية الجوهر الإنبثاقية (Emergent Substance Dualism)^[4]. كل نظرية من هذه النظريات لها مزايا ولها عيوب ولها مؤيدون ولها معارضون، ففي غياب الدليل التجريبي الحاسم على صحة أو خطأ نظرية ما يبدأ السجال الفلسفي وتتعدد الآراء، ويمكنك البحث بشكل سريع عن افتراضات كل نظرية من هذه النظريات.

لذلك ومن باب تعدد الآراء هناك اتجاه جديد مختلف بشكل كبير عن كل النظريات المذكورة بالأعلي، وهو اتجاه ربط الوعي البشري بنظرية ميكانيكا الكم. فربما تملك أدق وأفضل نظرية وضعها البشر حتى الآن المفتاح لتفسير واحد من أكبر الألغاز في الوجود (الوعي).

 

• البيولوجيا الكمية.

يمكن تعريف البيولوجيا الكمية على أنه فرع علمي جديد يطبق قواعدَ ميكانيكا الكم علي الأنظمة الحيوية لتفسير مجموعة من الظواهر في العالم البيولوجي حيث تعجز الفيزياء الكلاسيكية عن إعطاء تفسير لها.

ما يميز العالم الكمي عن العالم الكلاسيكي هو ظاهرة تسمي ظاهرة التراكب الكمي (Quantum Superposition)، وحسب علم ميكانيكا الكم يمكن وصف الجسيمات دون الذرية مثل الفوتونات والإلكترونات على أنها موجات منتشرة في الفضاء، الإلكترون على سبيل المثال هو موجة منتشرة في كل نقطة من نقاط الفضاء موقعه غير محدد، بل موجود كموجة في أكثر من مكان بنسب احتمالية مختلفة، هو موجود في النقطة X من الفضاء بنسبة 30% وفي النقطة Y بنسبة 20% وفي النقطة Z بنسبة 50% علي سبيل المثال. عندما نرصد هذا الإلكترون فقط تنهار هذه الموجة المنتشرة ويصبح الإلكترون موجود في موقع محدد بنسبة 100%. ظاهرة التراكب الكمي في العالم الكمي تكسب العالم الكمي خاصية أخرى تسمي التلاحم الكمي (Quantum Coherence). نظراً لأن الجسيمات دون الذرية كما ذكر يمكن وصفها علي أنها موجات فهذه الموجات يمكنها أن تتداخل أو تتلاحم مع بعضها البعض، فلو أن هناك نظامًا كميًّا مكون من خمس إلكترونات، وكل إلكترون سيكون له موجة منتشرة، وكل موجة إلكترون ستتداخل مع موجة إلكترون آخر فتظهر خاصية التلاحم الكمي، وهذه التأثيرات الكمية -حسب الاعتقاد الشائع قديماً بين علماء الفيزياء- لا يجب أن تظهر إلا عند درجات الحرارة المنخفضة جدًّا وتحت ظروف مختبرية معدة بعناية (يجب أن يكون النظام معزول بشكل كامل عن البيئة المحيطة).

على النقيض من ذلك في العالم الكلاسيكي، أي: عندما نصعد إلى مستوى الأجسام الكبيرة في الحجم مثل المجرات وحتى الخلايا تتلاشى مثل هذه التأثيرات الكمية، أو الأدق يمكن إهمال مثل هذه التأثيرات، ولا يكون لمثل هذه التأثيرات أثر ملحوظ وهذا يعرف بظاهرة تلاشي التلاحم الكمي (Quantum Decoherence)، وظاهرة تلاشي التلاحم الكمي تحدث بسبب درجات الحرارة المرتفعة وتفاعل هذه الأنظمة مع البيئة المحيطة بها.

كما ذكر في الأعلى: من المفترض ألا نرصد تأثيرات كمية على مستوى الأجسام الكبيرة في الحجم، والأنظمة الحيوية كالنباتات والحيوانات يمكن اعتبارها أنظمة كلاسيكية كبيرة في الحجم تتلاشى فيها التأثيرات الكمية، بعكس هذا الاعتقاد الشائع بين علماء الفيزياء؛ فعلم البيولوجيا الكمية يؤكد أن التأثيرات الكمية تلعب دورًا مهمًّا في بعض ظواهر العالم الحيوي ويمكن رصد أثر هذه التأثيرات أيضًا، وبالفعل هناك عدد من التجارب التي تؤكد أن التأثيرات الكمية موجودة حتى على مستوى الأنظمة الحيوية، على سبيل المثال: رصد التأثيرات الكمية في أهم ظاهرة حيوية علي كوكب الأرض ظاهرة البناء الضوئي.

في ظاهرة البناء الضوئي، النبات يأخذ فوتونات ضوء الشمس وغاز ثاني أكسيد الكربون والماء ويعطي الأوكسجين والجلوكوز (سكر) وطاقة كيميائية يستفيد منها النبات، وعملية البناء الضوئي تحدث داخل عضيات في الخلايا النباتية تسمى: (البلاستيدات الخضراء)، هذه العضيات تحتوي على جزيئات كيميائية تسمى: (جزيئات الكلوروفيل)، وجزآ الكلوروفيل مكون من شبكة من ذرات الكربون والأوكسجين وبداخل هذه الشبكة توجد أربع ذرات نيتروجين متصلة بذرة ماغنيسوم مركزية.

ذرة الماغنسيوم كأي ذرة مكونة من نواة تدور حولها إلكترونات في مدارات (مع العلم أن هذا التصوير للذرة ليس صحيح، هو تصوير يستخدم لتسهيل الشرح فقط، والواقع أن الإلكترونات لا تدور في مدارات محددة حول النواة، بل موجودة على شكل سحابة إلكترونية حول النواة).

عندما يسقط فوتون علي ذرة الماغنسيوم يطرد إلكترون من مداره وتتكون فجوة شحنتها موجبة في هذا المكان الفارغ من المدار الذي تركه الإلكترون ويحصل نوع من التجاذب الكهربائي بين الإلكترون سالب الشحنة المطرود من مداره والفجوة موجبة الشحنة التي تركها الإلكترون في مداره، فالإلكترون مع الفجوة الموجبة يصنعان ما يعرف بالإيكسيتون (Exciton)، ولكي تتم عملية البناء الضوئي وتتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية يستفيد منها النبات؛ فيجب أن ينقل هذا الإيكسيتون بين جزيئات الكلوروفيل إلي مركز في النبات يسمى: مركز تفاعل التركيب الضوئي (Photosynthetic reaction center)، وعلماء الأحياء في الماضي ما كانوا يعرفون الآلية التي يحدث بها هذا النقل، وكانوا يظنون أن هذا الإيكسيتون يقفز من جزأي كلوروفيل إلى جزء آخر وهكذا حتي يصل لمركز تفاعل التركيب الضوئي.

لكن الواقع هو أنه لا ينتقل بالقفز بين الجزيئات، بل ينتشر كموجة علي كل جزيئات الكلوروفيل في نفس الوقت حتي يصل إلى هناك، فهذا تأثير التراكب الكمي المذكور في الأعلى، وتم رصده في النباتات حيث لم يكن من المفترض رصد مثل هذا التأثير؛ فخلايا النباتات تعمل في درجة حرارة مرتفعة مقارنة بدرجة الحرارة المطلوبة للحفاظ علي التأثيرات الكمية وخلايا النبات ليست معزولة بشكل كامل عن البيئة؛ بل تتفاعل مع آلاف الجزيئات كل لحظة.

لم ترصد تأثيرات كمية في النباتات وحسب؛ بل الإنزيمات تستخدم التأثيرات الكمية، والطيور تستخدم التأثيرات الكمية في عمليات الهجرة، والكائنات تستخدم التأثيرات الكمية في حاسة الشم، كما رصدت التأثيرات الكمية في جزيئات الحمض النووي^[5].

بما أن التأثيرات الكمية موجودة في الأنظمة الحيوية، وبما أن هناك صعوبة كبيرة في تفسير الوعي كمجرد نتاج من أنشطة الدماغ الكهروكيميائية الكلاسيكية؛ فماذا لو أن وعيك هو نتاج تأثيرات كمية؟

 

• فرضية الوعي الكمومي.

الدماغ كخلايا النبات من المفترض ألا تكون فيه تأثيرات كمية، الخلايا العصبية ليست معزولة عن البيئة؛ بل تتفاعل مع آلاف الجزيئات مثل الأيونات والنواقل العصبية وتعمل في درجة حرارة مرتفعة. لكن بعض العلماء مثل عالم التخدير ستيوارت هاميروف والفيزيائي وعالم الرياضيات روجر بنروز يعتقدون أن التأثيرات الكمية قد نظل موجودة في أماكن معينة من الدماغ.

عميقاً داخل الخلايا العصبية يوجد بنيات تسمي الأنيبيبات الدقيقة (Microtubules) هذه الأنيبيبات تتكون من بروتين التيوبيولين (Tubulin) هذا البروتين يحتوي على الحمض الأميني المسمى التريبتوفان (Tryptophan). البنية الكيميائية لهذا الحمض الأميني تحتوي علي حلقة بنزين (Benzene ring) وهي حلقة سداسية مكونة من ست ذرات كربون والإلكترونات تدور حول هذه الحلقة السداسية، -كما ذكر بالأعلى- فالإلكترونات على المستوى الكمي هي موجات موجودة على شكل سحابة إلكترونية منتشرة في الفضاء. كل جزء من جزيئات التريبتوفان يملك الآن موجات إلكترونية حوله، هذه الموجات تتلاحم مع بعضها البعض فتنشأ التلاحمات الكمية بين آلاف من جزيئات التريبتوفان وتصبح هذه الجزئيات كأنها في حالة تراكب كمي (Large-scale Quantum Coherence).

هذه الموجات المتلاحمة هي موجات الوعي منها ينشأ الوعي البشري، ومن مميزات الأنيبيبات الدقيقة الموجودة في الدماغ هي أنها كارهة للماء (Hydrophobic)، هذه الميزة تحميها من التفاعل مع المكون الرئيسي لبيئة جسد الإنسان (جزيئات الماء)، أي يمكن القول أنها معزولة بشكل جيد عن التفاعل مع البيئة المحيطة وبالتالي فالتأثيرات الكمية يمكن أن تظل موجودة فيها، وكون درجة حرارة الدماغ مرتفعة لن يشكل معضلة لوجود مثل هذه التأثيرات الكمية -فكما ذكر بالأعلى- فقد تم رصد مثل هذه التأثيرات حتى في درجات الحرارة المرتفعة^[6].

هذه الفرضية متوافقة مع الحدس العام، مثل الإلكترون كما يستطيع أن يوجد كموجة في أكثر من مكان، وفي نفس الوقت تستطيع انت أن تفكر مثلاً في أكثر من شيء في نفس الوقت لحل مشكلة معينة حتى تتخذ قرارًا واحدًا معينًا.

وعيك موحد دومًا (عندما تسمع صوت العصافير في الصباح، وتتفحص هاتفك، وتشم رائحة الإفطار) فكل هذه التجارب الواعية يتم اختبارها كتجربة واعية موحدة، أي: أنك تسمع وترى وتشم في نفس الوقت لا تختبر هذه التجارب الواعية بشكل منفصل عن بعضها البعض؛ بمعنى أن العمليات الكمومية كالتراكب الكمي مشابهة للعمليات العقلية.

على النقيض من نظريات الوعي المادية أو الثنائية؛ هذه الفرضية يمكن القول أنها تجمع بين الفلسفتين: الماديَّة والثنائية، المادية لأنها تفترض أن الوعي بالرغم من أنه ليس نتاج النشاطات الكهروكيميائية الكلاسيكية التقليدية إلا أنه نتاج موجات كمومية تنتج من الأنيبيبات الدقيقة في الدماغ، والثنائية لأنها في نفس الوقت تقترح أن الوعي غير مقيد داخل الدماغ فقط أو ليس متمركز في الدماغ فقط (Non-local).

من خصائص الموجات أنها تنتشر، عندما تتولد موجات الوعي الكمومية من الدماغ يمكنها أن تنتشر في كل نقطة من نقاط زمكان الكون الأساسي (يمكنها أن تعود إلي الكون)، وهذه الموجات الكمومية محفوظة، أي: أنها تظل موجودة، حتى لو اختفى الدماغ من الوجود.

تخيل مغناطيس ينتج موجات مجال مغناطيسي بعد أن يولد هذا المغناطيس هذه المجالات المغناطيسية ستظل هذه المجالات المغناطيسية موجودة، حتى لو اختفى المغناطيس، بمعنى آخر وعيك يمكنه أن يظل موجودًا، حتى وإن لم يوجد دماغ/جسد، وهذا تأييد ما تقوله الفلسفة الثنائية، لذلك هذه الفرضية يمكنها أن تفسر تجارب الاقتراب من الموت التي تحدث أثناء السكتة القلبية أو تجارب الخروج من الجسد (الوعي المنفصل عن الجسد)^[7]. لكنها تفسر هذه الظواهر مع ذلك بطريقة طبيعية دون اللجوء للماورائيات، بالإضافة إلى أنها تفسر ملاحظات تأثر الوعي/العقل عندما يتأثر الدماغ.

ومع ذلك تبقى هذه الفرضية مجرد فكرة من ضمن الأفكار لمحاولة تفسير الوعي البشري وما زالت تحتاج إلي إثباتات.

اقرأ ايضًا: نظاما التفكير الديني والعلماني في الاضطراب النفسي: ثنائي القطب نموذجًا

---

مراجع:

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0732118X17301903

[2] https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nyas.12582

[3]https://www.cambridge.org/core/journals/philosophy/article/abs/there-are-no-good-objections-to-substance-dualism/F1D9583561E314D37FBECB6D84D13784

[4] https://oneworld-publications.com/philosophy-of-mind-pb.html

[5] https://www.the-scientist.com/features/quantum-biology-may-help-solve-some-of-lifes-greatest-mysteries-65873

[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1571064513001188

[7] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4614-0647-1_5