Kuantum, sahtebilimciler tarafından en fazla kötüye kullanılan bilim sahalarının başında geliyor. Kuantum fiziğinin klasik dünyadan aşina olduğumuz algılarımıza meydan okuyan, adeta “mistik” bir tarafı olduğu için, kuantumcu şarlatanlar da bunun üzerine masallar inşa ederek halkın cebinden para çalmayı başarabiliyorlar. Halbuki sıradan bir kuantumcuyu kenara çekip bırakın kuantum mekaniğini, 9. sınıf fiziği soracak olsanız cevap veremeyecektir. Çünkü bunların işi gerçeğe ulaşmak değil, hayal satıp para kazanmaktır.
Bu tip para tuzakları bir yana, bilim insanları gerçekten de kuantum ile bilinç arasındaki ilişkileri incelemeye devam ediyorlar. Bu, oldukça ilginç ve tartışmalı bir bilim sahası, çünkü kuantum fiziğinin etkilerini genellikle sadece atomaltı parçacıklar boyutunda görüyoruz. Çünkü bir cismin boyutları ne kadar büyükse, yani ne kadar çok sayıda atom ve molekülden oluşuyorsa ve bu atom ve moleküller ne kadar çok birbirleriyle etkileşiyorlarsa (mesela enerjileri, dolayısıyla sıcaklıkları ne kadar yüksekse), kuantum fiziğinin o tuhaf özelliklerini kazandıran dolanıklık gibi durumlar o kadar hızlı bir şekilde ortadan kalkıyor ve cisim, klasik dünyadan daha aşina olduğumuz nesneler gibi davranmaya başlıyor. Yani nanometrik ölçeklerde ve belli şartlar altında kuantum fiziği baskın fizik; ancak mesafeler uzayıp şartlar kaotikleştikçe kuantumun etkileri de ortadan kalkıyor. Baskın fizik, en basit tabiriyle Newtonyen fiziğe, daha isabetli tarifiyle Görelilik Fiziği’ne dönüşüyor.
Bu durum, birkaç kademede problemler yaratıyor ve ilginç sorular doğuruyor: Mesela Evren’in en temelde kuantum nitelikte olduğunu biliyoruz; bundan eminiz. Etrafımızdaki nesnelerse kuantum olmayan (veya en azından kuantum gibi gözükmeyen) bir doğaya sahipler. Bu durumda nanometrik ölçekten daha metrik ölçeklere doğru geldiğimizde, hangi noktada kuantumun etkileri ortadan kalkıyor da klasik fizik baskın hale geliyor? O geçiş, tam olarak hangi noktada yaşanıyor? Bir fiziğin diğerine yerini bırakması tam olarak nasıl yaşanıyor? Çünkü kuantum fiziği ile göreliliğin uyumsuz fizik türleri olduğunu biliyoruz; birinin metotlarıyla diğerinin sonuçlarını izah edemiyoruz. Bu durumda birinden diğerine geçiş nasıl yaşanıyor?
Daha da önemlisi şu: Kuantum fiziğinde olup bitenler, klasik dünyada olup bitenleri etkilemeye devam ediyor mu? Ne düzeyde etkiliyor? Mesela adil bir zarın hangi yüzünün geleceğini belirleyen fizik, klasik fizik. Yani zarı fırlattığınız anda elinizin açısı, uyguladığınız kuvvetler, zarın fırlama hızı ve açısı, zarla eliniz arasındaki sürtünme, zarın havayla olan sürtünmesi, zarın malzemesi, zarın çarptığı noktayla arasındaki sürtünme, çarpma açısı gibi yüzlerce parametreyi kusursuz bir şekilde bilebilseydik, o zar daha elimizden çıkmadan hangi yüzünün geleceğini hesaplayabilirdik. En azından varsayımımız bu yönde. Ama ola ki kuantum fiziği o zarın klasik dünyadaki hareketlerini etkilemeye devam ediyorsa, o durumda tüm bunları bilsek bile zarın hangi yüzünün geleceğini öngöremezdik. Çünkü kuantum fiziği, tamamen olasılıkçı (probabilistik) bir doğaya sahip. O olasılıklardan hangisinin, hangi anda denk geleceğini kesin olarak bilmenin hiçbir yolu yok.
Ve üzerinde düşünecek olursanız, kuantum fiziğinin bu ilginç doğası, aslında kuantumcu şarlatanların ne tip bir yalancı olduğunu da gözler önüne seriyor: Kuantumcular, öngörülemez bir sistemin karmaşık terminolojisi üzerine inşa ettikleri yalanlarla, hayatınıza öngörülebilirlik katmayı vaadediyorlar. Bu, sahtekarlığın en gülünç ve üzücü versiyonlarından biri; ama milyonlarca insan buna kanmaya ve para akıtmaya devam ediyorlar.
Her neyse, bu konuda doğan ilginç sorulardan biri de beynimizdeki kuantum süreçlerin bilincimizle ve kararlarımızla herhangi bir ilgisi olup olmadığı yönünde. Çünkü sinirbilimde son birkaç on yılda hâkim olan görüş, beyindeki süreçleri anlamanın yolunun nöronların ateşlenme ve birbirlerine bağlanma biçimlerine bakmak olduğu yönünde. Düşünecek olursanız yapay zekanın kendisi bile sırf bu sinirsel bağlantıların temel mantığını bilgisayarlara aktarmamız sayesinde mümkün oldu.
Ancak nöronlar ve onların “sinaps” denen bağlantılar yoluyla birbirlerine bağlanması, bilincin nasıl ortaya çıktığını açıklamıyor. Yani nöronlar birbirine bağlanıyor ve karmakarışık şekillerde ateşleniyorlar ama, bu süreç nasıl oluyor da bu kadar net bir gerçeklik algısı yaratabiliyor. Nasıl düşüncelere, fikirlere, hayallere neden olabiliyor? Nöronların ateşlenmesinden gerçekliğin yaratılmasına olan geçişte nasıl bir mekanizma çalışıyor? Bunu bilmiyoruz – hatta bilebileceğimizden de tam olarak emin değiliz. O nedenle buna felsefede “sinirbilimin zor problemi” diyoruz.
Yalnız bilmediğimiz bir diğer şey var: Nöronların ateşlenmesine bakmak (hangileri, ne zaman, ne sırayla ateşleniyor?) bize beynin kabaca ne yapacağı hakkında genel bir fikir verse de daha temel olan soruyu cevaplandırmıyor: Nöronların ateşlenmesini kontrol eden içsel faktörler neler? Yani bir nöronun başka hangi nöronlarla bağ yaptığı ve onların hangilerinin ateşlendiği, kendisinin de ateşlenip ateşlenmeyeceğini belirliyor gibi gözüküyor ama, acaba nöronun kendi içinde olup bitenler de ateşlenmeyi etkiliyor olabilir mi? Çünkü geleneksel görüş, nöronların sadece membran (zar) kısmında meydana gelen olayların ateşlenmeyi belirlediğini varsayıyor: Sodyum-potasyum pompalarının açılıp kapanması, iyonları bir taraftan diğerine geçmesi, “aksiyon potansiyeli” denen biyoelektrik atımının nöron gövdesi boyunca ilerlemesi... Ama bu biyokimyasal süreçler vakumda yaşanmıyor. Hücre içinde bir dolu olay süregeliyor; dolayısıyla bunların da aksiyon potansiyelleri üzerinde (dolayısıyla nöronların ateşlenmesinde) rolü olması çok olası. Ve eğer ki vaziyet buysa, o zaman bilincin, düşüncenin ve algıların oluşmasında biyoelektrik atımlarından çok daha fazla, çok daha temel bir şeyler olduğunu söyleyebiliriz.
Nöronun içine baktığımızda, diğer hücrelerden çok da farklı bir yapı görmüyoruz: Nöronların da diğer hücrelerimizin ezici çoğunluğu gibi hücre zarları var, organelleri var, genetik malzemesi var, enerji üretiyorlar. Hücre içi süreçlerin de birçoğu çok benzer. Ama bir şey var ki şaşırtıcı bir şekilde göze çarpıyor: Mikrotübüller. İllaki bölünen bir hücrenin bilimsel bir diyagramını görmüşsünüzdür; hatta şanslıysanız, gerçek bir mikroskop görüntüsünü bile görmüş olabilirsiniz. Kromozomlar, hücre bölünmesinden kısa bir süre önce hücrenin ekvatoru olarak düşünebileceğiniz merkez kısmında hizaya girerler ve sonrasında iki kutba doğru çekilerek, atasal hücreden oluşacak 2 yeni hücrenin içine doğru kayarlar; bu sırada hücre ortadan bölünmeye başlar ve böylece kromozomlar hücrelere eşit bir şekilde dağıtılmış olur. Kromozomların bölünme sırasındaki bu dansını koordine eden şeyler, o fotoğraflarda ince iplikler şeklinde gösterilen mikrotübüller. Bunlar, kromozomlara bağlanarak onları merkeze taşıma ve merkezden kutuplara çekme gibi işleri yapıyorlar. Adeta hücrelerimizin kasları gibiler; en nihayetinde kol kaslarımız gibi kaslarımız da mikrotübüllere benzer iplikçikler olan fiberlerden oluşuyor. Ancak kaslarımızdaki fiberler, hücrelerimizin içindekilerden çok ama çok daha büyükler. Burada hücre-içi boyutta tüpçüklerden bahsediyoruz.
Mikrotübüller yeni keşfedilmiş şeyler değiller; tarihleri neredeyse mikroskobun tarihi kadar eski. Zarlı organellere sahip (yani ökaryotik) canlıların hepsinin hücrelerinde, “sitoiskelet” yani “hücre iskeleti” görevi görüyorlar. Dedim ya, tıpkı kas ve iskelet sistemimiz gibi, mikrotübüllerden oluşan sitoiskelet “sistemimiz” de hücreye genel şeklini, yapısını ve hareketlerini kazandırıyor. Bu iplikçikler olmasaydı, kromozomlarımızın hücre bölünmesi sırasında harmonik bir şekilde koordine edilmeleri mümkün olmazdı; haliyle hücreler de bölünmeye devam edemezdi. Hatta sadece o da değil, hücrelerimiz o küresel formlarını koruyamaz, kendi üstlerine çökerlerdi; çünkü tıpkı bir inşaatı yıkılmadan ayakta tutan kolonlar gibi, mikrotübüller de hücrelerimizi ayakta tutuyor. Hücre için taşımacılık da yapılamazdı; çünkü tıpkı şehirlerimizi birbirine bağlayan yollar gibi mikrotübüller de hücrenin farklı kısımlarını birbirine bağlıyor. Siller ve flagella gibi kamçılarla hareket eden hücreler yer değiştiremezlerdi, çünkü bu yapıların hepsi mikrotübüller sayesinde var oluyor. Organellerimiz çalışmaya devam edemez, savunma sistemimiz bozulur, hücreler arası sinyal iletişimi durur, hücrelerin hangi yöne bakacağını belirleyen hücresel polarite ortadan kalkar, gelişimsel süreçler aksardı. Anlayacağınız, lise biyoloji derslerinde şöyle bir dokunulup geçilen mikrotübüller, karmaşık yaşamın bel kemiği konumundalar. Olmasalardı, olmazdık.
Ama bugünkü konumuz kapsamında en önemlisi şu: Mikrotübüller, nöronlara (özellikle de nöronların “akson” dediğimiz kuyruklarına) o meşhur şekillerini veriyor. Mikrotübüller olmadan, nöronların düzgün bir şekilde birbirine bağlanması ve ateşlenmesi mümkün olmazdı, dolayısıyla beynimiz, bilincimiz, hormonlarımız, her şeyimiz dururdu.
Sadece bu da değil! Bu kadar önemli olduğu bariz olan mikrotübüllerin nöronlarda özel bir tarafı olup olmadığına baktığımızda, çok sıra dışı bir şey görüyoruz: Diğer tüm vücut hücrelerinde mikrotübüller, tıpkı o meşhur hücre bölünmesi fotoğraflarında olduğu gibi oldukça dağınık bir düzendeyken, nöronlarda bunlar, tau proteinleri ve mikrotübülle ilişkili proteinler (kısaca “MAP” olarak bilinen proteinler) sayesinde birbirine çok daha yakın ve sıkı sıkıya öbeklenmiş bir halde bulunuyor; adeta kaslarımızı çalıştıran fiberler gibi.
Bu, tabii ki fizyolojik bazı avantajlara sahip: Mesela nöronlarda mikrotübüllerin daha sıkı sıkıya öbeklenmesi, organellerin, proteinlerin ve sinyal moleküllerinin hücre gövdesi ile sinaptik terminaller arasında verimli bir şekilde taşınmasını sağlıyor. Hatta o nedenle bazı büyük hayvanlarda mikrotübüllerin kendisi de tıpkı sinir hücreleri gibi 1 metreyi aşabilen bir uzunluğa erişebiliyor. Bu daha organize paketleme, aynı zamanda elektriksel uyarıların hızlı iletiminde görev alan akson kuyruklarının uzun şekli için gerekli bütünlüğü ve yapısal desteği sağlıyor. Bu sayede nöronların yapısal sertlikleri ve deformasyona karşı dirençleri artmış oluyor.
Kuantum fiziği açısından bunların önemiyse, diğer hücrelerde olanın aksine bu mikrotübüllerin düzenli ve sıkı sıkıya paketlenmesinin son derece simetrik ve korunaklı bir ortam yaratıyor olması. Bu tip bir ortam, tam da kuantum süreçlerin işlemeye devam edebilmesi açısından çok önemli. Özellikle de mikrotübüllerin simetrik bir yapıda olması, aksi takdirde çevreyle etkileşerek taşıdıkları kuantum bilgileri yitirebilecek olan atomaltı parçacıkların nano-ölçekten mikro-ölçeğe kadar bu kuantum bilgileri taşımaya devam edebilmesine olanak tanıyor olabilir. Yani nöronlarımızın içindeki mikrotübüller, sadece biyolojik açıdan değil, fiziksel açıdan da müthiş keşiflerin yapılabileceği, hatta kuantum dünya ile moleküler dünyayı (kimyayı) birbirine süreğen bir şekilde bağlamamızı engelleyen kilidin anahtarı olabilir. Zira yapılan ilk deneyler, fizikçiler ve biyologların bu öngörüsünü destekliyor gibi gözüküyor. Anestezik madde verilen beyinlerin bilincinin kapanma nedeni, sadece moleküler bir etkileşimden fazlası olabilir! Daha ziyade bu maddeler, nöronlardaki mikrotübüllerin yapısını etkileyerek, nöronların ateşlenmesini bozuyor gibi gözüküyor – ve bu sayede kişiler bilinçlerini yitirerek uykuya dalıyorlar. Eğer bu tespitler daha fazla bağımsız araştırmayla doğrulanırsa, kuşkusuz bilince, kuantum fiziğine ve sinirbilime bakış açımız baştan yaratılacak.
Organize Objektif Redüksiyon (İngilizce adıyla “Orchestrated Objective Reduction”) olarak bilinen bu tartışmalı teoriye göre bilincimiz, nöral faaliyetin kendisinden değil, nöronların içindeki mikrotübüllerin kuantum süreçlere izin vermesinden kaynaklanıyor. Karmaşık bir isme sahip olmasının nedeni, “objektif redüksiyon” kavramının kuantum fiziğindeki tuhaflıklardan bir kısmını izah etmek için geliştirilen “objektif çöküş teorileri” olarak bilinen bir teorinin altında yer alıyor olması. Kuantumun bu yorumu da diğer kuantum yorumları gibi “ölçüm problemi” veya “dalga fonksiyonunun çökmesi” denen o tuhaf olayı bir şekilde izah etmeye çalışıyor. Bu tuhaf olay, ölçüm yapılan bir parçacığın kuantum özelliklerinin bir olasılık dağılımı olmaktan çıkıp bir anda tekil bir duruma dönüşmesi olarak tarif edilebilir. Mesela bir elektron herhangi bir anda atomun etrafında herhangi bir yerde bulunabiliyor; ama bazı yerlerde bulunma ihtimali diğer yerlerde bulunma ihtimalinden daha yüksek veya daha düşük olabiliyor. Yani bir “olasılık dağılımına” sahip. Ama elektronun nerede olduğunu ölçtüğümüzde (ki “ölçüm” dediğimiz şeyi yapan illa bilinçli bir insan olmak zorunda değil, kendi başına takılan bir fotonla veya daha iri bir molekülle etkileşim bile “ölçüm” sayılıyor), o elektronu hem orada hem burada bulmuyoruz; tek bir yerde buluyoruz. Yani o olasılık dağılımı tek bir olasılığa çöküveriyor. Bu durum, bir zarın fırlatılmadan önce 1/6 ihtimalle 3 gelecek olması, ancak fırlatıldıktan sonra o ihtimalin (eğer gerçekten de 3 gelirse) %100 olması gibi bir şey değil. Kuantum bir parçacık olan elektron, gerçek anlamıyla, fiziksel olarak o olasılık dağılımının tarif ettiği her yerde, aynı anda bulunuyor! Buna “süperpozisyon ilkesi” diyoruz. Ama ölçüm yapılıp da elektronun konumu teşhis edildiği anda artık o süperpozisyon hâlinde olmaktan çıkıyor ve adeta klasik bir nesne (mesela bir top veya bir zar gibi) davranmaya başlıyor. Ta ki ölçümden kısa bir süre sonra, tekrardan kuantum niteliklerine kavuşana kadar.
Bu, başlı başına şaşırtıcı bir olay. Bunun rasyonel bir şekilde nasıl izah edilebileceği konusuysa kuantum mekaniğindeki en büyük tartışma konularından. Buna yönelik farklı izahlara “kuantum yorumları” deniyor. Burada tüm detaylarına giremeyeceğim; ancak “objektif çökme” yorumu, atomaltı parçacıkların belirli kuantum niteliklerinin bu olasılık dağılımının (mesela elektronun farklı yerlerde hangi olasılıklarla bulunduğu bilgisinin) zaman içinde nasıl değiştiğini tarif eden Schrödinger Denklemi’ne bazı ek (ve tartışmalı) terimler dahil ederek bu çökmeyi izah etmeye çalışıyor. Bizim konumuz açısından önemi, bu ek terimler sayesinde kuantum dünyanın belli bir skaladan sonra (mesela nano’dan mikro’ya geçerken) tıpkı domino taşları gibi çökmeye başlıyor olması. Bu çökmeyi tetikleyen şeylerin ne olduğu fizikçiler arasında halen tartışılıyor; ama çağımızın en büyük fizikçilerinden Sir Roger Penrose, bunu tetikleyen şeyin kütleçekimi (ve daha spesifik olarak uzay-zaman dokusu) olduğunu ileri sürüyor. Bu başlı başına tartışmalı bir iddia; ancak özetle, süperpozisyon ilkesi kütleçekimiyle çelişmeye başladığı anda Schrödinger Dalga Fonksiyonu (o “olasılık dağılımı”) çökmeye başlıyor ve bütün kuantum sistemi beraberinde sürüklüyor.
Spesifik olarak bu modelden bahsetmemin nedeni, Roger Penrose’un aynı zamanda bu bilincin kökenlerini kuantumla izah etmeye çalışan Organize Objektif Redüksiyon hipotezini ileri süren iki isimden biri olması. Diğeri de Stuart Hameroff isimli bir anesteziyolog. Tahmin edebileceğiniz gibi bu ikili, kendi disiplinlerinden öğrendiklerini bir araya getirerek, bilince dair kuantum mekanik bir model türetmeye çalışıyorlar. Teorinin detayları da kendisi gibi tartışmalı; ancak özetle, nöronlar bir şekilde (belki de kuantum dolanıklık ilkesinden faydalanarak) civarlarındaki diğer nöronlarla koordineli bir şekilde, kuantum ölçekte iletişim kuruyorlar ve birlikte çalışabiliyorlar (o nedenle teorinin isminin başında “organize” kelimesi var). Bunu bu kadar geniş ölçekte yapıp moleküler boyutlara bile etki edebiliyor olmalarının nedeniyse mikrotübüllerin onları koruyor olması.
Bu, olağanüstü bir iddia ve şüphesiz olağanüstü kanıtlar gerektiriyor. Penrose ve Hameroff (ve onlardan ilham alan yeni nesil bir dizi araştırmacı) henüz bu konuda yeterli kanıt sunabilmiş değiller. Bugüne kadar sayısız matematikçi, bilgisayar bilimci, filozof, fizikçi, fizyolog ve sinirbilimci bu modelin bir saçmalıktan ibaret olduğunu ileri süren açıklamalar yayınladılar. Örneğin Max Tegmark, beyin için tipik olan ortamlarda kuantum süreçlerin femtosaniyeler içinde sona ereceğini (yani “dalga fonksiyonunun çoktan çökeceğini”) ve bu sürelerin o kuantum olayların daha büyük olayları etkilemesi için yeterli olmadığını ileri sürüyor. Keza bazı araştırmacılar Hameroff’un konuya yaptığı biyolojik katkıların (mesela nöronlar içindeki mikrotübül sayısı, uzunluğu ve büyüklüğü gibi parametrelerin) tamamen hatalı olduğu, kaynak materyali anlamadan yayınladığı, dolayısıyla teorinin karşılaştığı bariz güçlükleri çözmekten aciz olduğunu da söylüyorlar.
Dolayısıyla neresinden bakarsanız bakın, henüz bilincin gerçek bir kuantum modeline henüz sahip değiliz. Ancak bu yönde kafa yoran ve çalışmalar yürüten küçük ve az sayıda da olsa birtakım araştırma gruplarının olması kötü bir şey değil, iyi bir şey. Çünkü teorilerinin kalbinde yatan argüman çok kritik ve önemli: Bir yandan kauntum dünyanın makro süreçlere nasıl etki ettiğini anlamak fiziğin yapması gereken en önemli işlerden biri. Diğer yandan nöronların sadece membran süreçlerine bakarak beynin tamamını anlayabileceğimizi düşünmek muhtemelen prematüre ve hatalı bir görüş. Dolayısıyla bu araştırmacılar, belki kuantumu bilince bağlayamayacak olsalar bile, nöronların içinde olup bitenleri daha iyi anlamamızı sağlayarak bilimde yeni bir cephe açabilirler. Bu, gerçeğe değer veren herkes için kazanç demek!
