Roger Penrose e la coscienza quantica

Roger Penrose e la coscienza quantica

di William Giroldini. Un grande scienziato che ha elaborato teorie interessanti sui buchi neri, l'intelligenza artificiale e la Coscienza

Il fisico matematico Roger Penrose.

Roger Penrose, nato a Colchester l'8 agosto 1931, è  un insigne  matematico, fisico e cosmologo britannico, noto per il suo lavoro nel campo della fisica matematica e in particolare per i suoi contributi alla cosmologia e per la descrizione teorica dei buchi neri. Nel 1988 ha ricevuto, assieme a Stephen Hawking, il Premio Wolf per la fisica.

È inoltre  professore emerito all'Istituto di matematica dell'Università di Oxford. Nell'ottobre 2020 gli viene assegnato il Premio Nobel per la fisica per i suoi studi sui buchi neri. Personalmente ho avuto modo di assistere ad una sua affollata conferenza presso l'Auditorium Cariplo di via Romagnosi a Milano, il 18 maggio 2018, dove ho avuto modo di apprezzare la sua mente geniale e creativa

Roger Penrose viene da una famiglia di scienziati e artisti. Suo padre era il noto  psichiatra e genetista Lionel Penrose, celebre per i suoi studi sul ritardo mentale; i suoi fratelli sono Jonathan, maestro di scacchi, e Oliver, anche lui matematico e fisico. Ha anche una sorella minore, Shirley Penrose Hodgson, diventata una  genetista.
Si è sposato due volte, con Joan Isabel Wedge e Vanessa Thomas.

I suoi  studi di matematica e gravità quantistica.

Roger Penrose con Stephen Hawking.

Il suo contributo più importante sono le teorie matematiche chiamate Reticoli di Spin (1971), che hanno dato origine a  promettenti geometrie dello spazio-tempo utili per descrivere la gravità quantistica.

Penrose divenne famoso anche per l'invenzione avvenuta nel 1974 della tassellatura di Penrose, che consiste in figure geometriche (tasselli) che possono ricoprire un piano solo aperiodicamente.

Penrose ha lavorato a lungo con il collega di Cambridge Stephen Hawking alle teorie sui buchi neri sviluppando idee e modelli oggi largamente accettati di come funzionano e come si comportano i buchi neri.

Il premio Nobel che ha vinto nel 2020, con gli astrofisici Reinhard Genzel e Andrea Ghez, riguarda da un lato la previsione teorica di esistenza dei buchi neri, e dall'altro  la scoperta da parte degli astrofisici, di  un oggetto compatto super massiccio al centro della nostra galassia chiamato Sagittarius A, che si ritiene essere proprio un gigantesco buco nero.

Penrose e Vahe Gurzhadyan hanno elaborato una teoria denominata cosmologia ciclica che riguarda l'origine dell'Universo e la sua fine in un percorso ciclico in cui la fine coincide con l'inizio (Big-Bang). Questa teoria è esposta nel suo libro Dal Big Bang all'eternità.

Nello stesso tempo, Penrose non ha mai nascosto la sua ostilità verso una teoria "del Tutto" chiamata "Teoria delle stringhe" che ha descritto come un fenomeno di moda.

Ma in questo articolo non intendo parlare dei pur geniali contributi di Penrose alla cosmologia e alla fisica dei buchi neri, bensì di altri campi di interesse che ha coltivato sviluppando idee altrettanto innovative e fuori dagli schemi.

Intelligenza umana e intelligenza artificiale
Penrose ha scritto vari libri divulgativi, come La mente nuova dell'imperatore  e Ombre della mente.

In queste opere, dopo aver descritto lo status attuale della fisica, affronta i limiti teorici dell'intelligenza artificiale, sostenendo che esistono delle differenze intrinseche e ineliminabili fra l'intelligenza artificiale e l'intelligenza dell'uomo.

Egli cerca di dimostrare questa affermazione osservando che l'uomo può compiere operazioni che non sono riconducibili alla logica formale, quella utilizzate dai computer per effettuare calcoli.

È il problema, ad esempio,  per cui posto di fronte a particolari compiti da svolgere, un sistema puramente computazionale (come la macchina di Turing), non è in grado di arrestarsi e prosegue indefinitamente la propria attività.

Egli fornisce esempi di problemi matematici a cui una procedura algoritmica appare incapace di dare risposta. Il più semplice di questi è costituito dalla domanda se esista un numero dispari che sia la somma di due numeri pari. Gli esseri umani riescono abbastanza facilmente a giungere alla soluzione, e cioè che non si può mai ottenere un numero dispari dalla somma di due o più numeri pari.

A differenza del computer, l'uomo possiede anche l'intuizione
Ma come perveniamo a questa conclusione? Non certo effettuando tutte le possibili prove, dal momento che esse sono infinite, bensì ricorrendo alle nostre facoltà intuitive, che ci consentono in qualche modo di vedere la verità senza utilizzare procedure algoritmiche.
Un computer programmato per rispondere a questa domanda, invece, continuerebbe ad eseguire operazioni per un tempo illimitato, sommando numeri pari, perché non saprebbe quando fermarsi senza mai trovare una somma dispari.

Secondo Penrose, la comprensione matematica (che poi non è altro che un caso particolare della più generale capacità di comprensione della mente umana) non è in alcun modo sovrapponibile a un processo puramente computazionale, basato sull'esecuzione di algoritmi.

Lo stesso si può dire della coscienza, della creatività e anche della volontà, che presuppongono attività che non hanno nulla a che vedere con la computazione.

Una teoria della Coscienza umana

Foto di Gerd Altmann da Pixabay.

Prendendo come spunto alcune scoperte del medico americano Stuart Hameroff, Penrose ha elaborato una teoria della Coscienza umana secondo la quale la coscienza potrebbe essere il risultato di fenomeni quantistici ancora ignoti, che avrebbero luogo nei microtubuli dei neuroni (teoria della coscienza quantistica o "riduzione obiettiva orchestrata"), abbreviata in Orch-Or, nota anche come Teoria della Coscienza di Penrose-Hameroff

I microtubuli sono  piccole strutture intra cellulari (a forma appunto di tubicini di proteine molto sottili) che costituiscono l’ossatura dei neuroni cerebrali, e secondo la loro teoria, essi funzionano su tutta la massa cerebrale in uno stato di “entanglement quantistico", che proprio per questo motivo può generare un atto di coscienza.
Ogni atto di coscienza si succede in intervalli consecutivi di circa 0.3 secondi, che in effetti corrisponde al tempo medio di reazione del cervello ad uno stimolo.

La teoria è stata ripresa da altri scienziati, ma è stata duramente attaccata da un altro fisico, Max Tegmark, che in uno scritto pubblicato sulla rivista Physical Review E ha esposto una serie di ragioni per demolire questa teoria. Si tratta di confutazioni a loro volta teoriche.

Tuttavia nel gennaio 2014 Penrose e Hameroff hanno annunciato la scoperta, ad opera di Anirban Bandyopadhyay del National Institute for Materials Science del Giappone, della presenza di reazioni quantistiche nei microtubuli dei neuroni. Un aggiornamento della loro teoria è stato pubblicato nel marzo 2014 da Penrose e Hameroff.

La Coscienza un'attività solo elettrica? Un'ipotesi riduttiva
Personalmente, ritengo la teoria di Penrose-Hameroff molto interessante, in quanto risolve un problema fondamentale di una Teoria della Coscienza a cui la visione classica non sa dare una risposta adeguata.

Si tratta del fatto che nella visione classica la Coscienza emerge come attività elettrica combinata di numerose aree cerebrali, ma nello stesso tempo una ipotesi del genere non sa dire perché a noi la Coscienza appaia come un atto unitario, in ogni istante.

La teoria di Penrose-Hameroff trova questo atto unitario nel collasso della Funzione d'onda dei microtubuli, fenomeno che avverrebbe in modo continuo nei neuroni cerebrali. Al momento tuttavia questa teoria, così come tutte le altre teorie alternative sulla Coscienza, mancano di una prova o verifica sperimentale ineccepibile.

La Coscienza può sopravvivere alla morte fisica del cervello?

Escher: "Vincolo di unione".

Roger Penrose è ateo e non ha mai nutrito sentimenti religiosi. Ciò non gli impedisce di ipotizzare, con Hameroff, che la coscienza quantica di ogni essere vivente sia indipendente dal corpo stesso e potrebbe sopravvivere alla morte fisica del cervello, per rimanere sotto varie forme nel multiverso, non in un aldilà, ma nell'esistenza infinita, in quanto l'informazione quantistica non può essere distrutta (in quanto soggiacente alla legge di conservazione dell'energia e della informazione) e tale sarebbe la coscienza nella teoria Orch-OR.

Alcune sue concezioni fisiche richiamano alcuni celebri modelli della filosofia naturale del passato (neo-platoniche), nonché a varie reminiscenze artistiche come i dipinti dell'amico di famiglia Maurits Cornelis Escher. 

Penrose e Hameroff si propongono, con questa teoria della coscienza, di spiegare anche le cosiddette esperienze ai confini della morte (NDE), senza negare o sminuire tali fatti, e contemporaneamente senza abbandonare la razionalità scientifica. 

Sir Roger Penrose si presenta dunque come un eclettico scienziato, una mente in grado di trattare idee e modelli che spaziano dalla Fisica Quantistica alla matematica, allo studio della Coscienza e all'arte, nonché a concezioni di natura filosofica.

Benché abbia 90 anni, auguriamo a questo grande uomo ancora molti anni di vita e di pensiero creativo.

Per saperne di più:
Roger Penrose. "La mente nuova dell'imperatore". Rizzoli ed.
Roger Penrose. "La strada che porta alla realtà". Rizzoli ed.