quantenmechanik und dessen bedeutung für bewusstsein

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Quantenmechanik und Quantenmechanik und dessen Bedeutung für dessen Bedeutung für Bewusstsein Bewusstsein

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Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein. Die drei Welten. Mikrokosmos z.B. Quantenmechanik. Makrokosmos z.B. Astrophysik. Welt des Menschen von unseren Sinnen wahrnehmbare Welt. Max Planck. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Quantenmechanik und Quantenmechanik und dessen Bedeutung für dessen Bedeutung für

BewusstseinBewusstsein

Page 2: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Die drei Welten

Welt des Menschen

von unseren Sinnen wahrnehmbare Welt

Makrokosmos

z.B. Astrophysik

Mikrokosmos

z.B. Quantenmechanik

Page 3: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Max PlanckMax Planck

Die Energiemenge, die während des Die Energiemenge, die während des Strahlungsprozess, von einem erhitzten Strahlungsprozess, von einem erhitzten Körper freigesetzt wird, wird in Portionen, Körper freigesetzt wird, wird in Portionen, Pakete abgegeben, die er als Pakete abgegeben, die er als QuantenQuanten bezeichnete.bezeichnete.

Es gilt: Je höher die Frequenz der Strahlung, Es gilt: Je höher die Frequenz der Strahlung, umso energiereicher werden die Quanten.umso energiereicher werden die Quanten.

Page 4: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Albert Albert EinsteinEinstein

• Erkannte das jedes Quant mit dem Betrag h*nErkannte das jedes Quant mit dem Betrag h*nals Teilchen betrachtet werden kann.als Teilchen betrachtet werden kann.

• Experiment zum photoelektrischen EffektExperiment zum photoelektrischen Effekt• Die Photonen (Energiepakete des Lichts) Die Photonen (Energiepakete des Lichts)

verhalten sich wie Billardkugeln (glaubte man). verhalten sich wie Billardkugeln (glaubte man).

Page 5: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Quantentheorie des Quantentheorie des AtomaufbausAtomaufbaus

Niels Bohr erkannte als erster, dass die Gesetze Niels Bohr erkannte als erster, dass die Gesetze Newtons und die Elektromechanik Maxwells in der Newtons und die Elektromechanik Maxwells in der Welt der Atome keine Gültigkeit mehr besitzen. Welt der Atome keine Gültigkeit mehr besitzen.

Page 6: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Erweiterungen des AtommodelsErweiterungen des Atommodels

• Ellipsenförmige BahnenEllipsenförmige Bahnen

• Drehung um die eigene Achse (Spin) Drehung um die eigene Achse (Spin)

• De BrogliesDe Broglies: je schneller sich ein Elektron : je schneller sich ein Elektron bewegt umso kleiner ist seine Wellenlängebewegt umso kleiner ist seine Wellenlänge

• Welle- Teilchen- Dualismus Welle- Teilchen- Dualismus (Versuchanordnung)(Versuchanordnung)

• Schrödinger „allgemeine Wellmechanik“ Schrödinger „allgemeine Wellmechanik“

Page 7: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Einführung der WahrscheinlichkeitEinführung der Wahrscheinlichkeit

• In einem Würfel mit 100mm Länge In einem Würfel mit 100mm Länge befinden sich 25* 10befinden sich 25* 101818 Moleküle Moleküle

• Wellen schwingen in einem Wellen schwingen in einem KonfigurationsraumKonfigurationsraum

• Ausdehnung des Bereiches, in dem man Ausdehnung des Bereiches, in dem man ein Elektron sucht.ein Elektron sucht.

Page 8: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Bsp.: Bsp.: AmeisenhaufenAmeisenhaufen

• Durch die Durch die WahrscheinlichkeiWahrscheinlichkeitsberechnung, tsberechnung, wird die mittlere wird die mittlere BewegungsenergiBewegungsenergie bestimmt.e bestimmt.

• Die Eigenschaften Die Eigenschaften einer einzelnen einer einzelnen Ameise sind nicht Ameise sind nicht feststellbarfeststellbar

Page 9: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

HeisenbergHeisenberg

• Statt klassischer Mechanik Statt klassischer Mechanik quantentheoretische Mechanik quantentheoretische Mechanik

• Beziehungen zwischen benachbarten GrößenBeziehungen zwischen benachbarten Größen

• MatrizenmechanikMatrizenmechanik

• Heisenberg‘ sche Unschärferelation: Der Ort und die Heisenberg‘ sche Unschärferelation: Der Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens, können nicht gleichzeitig Geschwindigkeit eines Teilchens, können nicht gleichzeitig scharf gemessen werden.scharf gemessen werden.

Page 10: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Max BornMax Born

• Statistische Deutung der Statistische Deutung der quantenmechanischen Prozessequantenmechanischen Prozesse

• Elektronenhülle als Elektronenhülle als Wahrscheinlichkeitsverteilung des Wahrscheinlichkeitsverteilung des ElektronsElektronsGipfel

Knoten

In Gipfelhöhe der Welle besteht die größte Wahrscheinlichkeit, ein Elektron anzutreffen, weil die Dichte am größten ist. In Richtung Knotenpunkt sinkt die Wahrscheinlichkeit gegen O, ein Elektron anzutreffen.

Page 11: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

QuantenbewusstseinQuantenbewusstsein

• Theorie von Theorie von Hammeroff und Hammeroff und Penrose „Penrose „Orch OrOrch Or“ “ Modell des Modell des BewusstseinsBewusstseins

• Quantenphysikalische Quantenphysikalische Prozesse modellieren Prozesse modellieren unser Gehirn.unser Gehirn.

• Computerähnliche Computerähnliche Aktivitäten im Aktivitäten im Netzwerk des Gehirns.Netzwerk des Gehirns.

Page 12: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Neuronale NetzwerkeNeuronale Netzwerke

• Kandidaten für ein Kandidaten für ein computerähnliches, computerähnliches, nervenentsprechendes nervenentsprechendes BW, betrifft neuronale BW, betrifft neuronale Netzwerke die Netzwerke die synchron im synchron im ThalamusThalamus und im und im Cerebralen Cerebralen CortexCortex schwingen. schwingen.

Page 13: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

MikrotubuliMikrotubuli

• Nervenzellen sind nicht nur Nervenzellen sind nicht nur einfache Schalter, sondern einfache Schalter, sondern hoch entwickelte hoch entwickelte Netzwerke (Netzwerke (ZytoskelettZytoskelett), ), die mikroskopische die mikroskopische Röhrchen beinhalten Röhrchen beinhalten ((MikrotubuliMikrotubuli) und andere ) und andere fadenartige Strukturen, fadenartige Strukturen, welche die Zellaktivitäten welche die Zellaktivitäten organisieren.organisieren.

Page 14: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

MikrotubuliMikrotubuli

Wichtig für: Wichtig für: • Gestalt, Funktion, Bewegung und Gestalt, Funktion, Bewegung und

Teilung der ZelleTeilung der Zelle• Schaffen synaptische Verbindungen Schaffen synaptische Verbindungen

halten, sie aufrecht und regulieren halten, sie aufrecht und regulieren sie. sie.

• Treten mit der Membran Treten mit der Membran mechanisch, elektrisch u. chemisch mechanisch, elektrisch u. chemisch in Wechselwirkung.in Wechselwirkung.

Mikrotubuli (MT) sind hohle Mikrotubuli (MT) sind hohle Zylinder mit 25nm im Zylinder mit 25nm im Durchmesser. MT-Wände sind Durchmesser. MT-Wände sind sechseckige Gitter des Proteins sechseckige Gitter des Proteins Tubulin. Jedes Tubulin ist eine Tubulin. Jedes Tubulin ist eine Erdnuss-…sie besteht aus α und β Erdnuss-…sie besteht aus α und β MolekülenMolekülen..

Page 15: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Protein- TubuliProtein- Tubuli

• Ändert ständig seine Ändert ständig seine FormForm

• 2 mögliche Zustände2 mögliche Zustände

• Superposition Superposition (existiert (existiert gleichzeitzeitig in gleichzeitzeitig in beiden Zuständenbeiden Zuständen qubit)qubit)

Page 16: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

ZytoplasmaZytoplasma

• MT und andere Zytoskellet- Komponenten sind MT und andere Zytoskellet- Komponenten sind darin eingebettet.darin eingebettet.

• Wechselt zwischen 2 Phasen: Wechselt zwischen 2 Phasen: solsol (flüssig) und (flüssig) und gelgel (gallertartig bis fest)(gallertartig bis fest)

• 40 Kreisläufe/ s40 Kreisläufe/ s• Sol- PhaseSol- Phase: Informationsaustausch mit der : Informationsaustausch mit der

UmweltUmwelt• Gel- PhaseGel- Phase: Isolierung von der Außenwelt es : Isolierung von der Außenwelt es

kommt zu kommt zu Quantenrechnungen. Quantenrechnungen.

Page 17: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Kreislauf der QuantenberechnungKreislauf der Quantenberechnung

• Kooperatives arbeiten Kooperatives arbeiten zwischen MT und MT- subunitszwischen MT und MT- subunits

• Zu Beginn: klassische Zu Beginn: klassische Zustände (Vorbewusste Zustände (Vorbewusste Verarbeitung)Verarbeitung)

• Überlagernde Superposition Überlagernde Superposition nach außen hin isoliert.nach außen hin isoliert.

• Kritischer Schwelle- Kritischer Schwelle- Zusammenbruch in klassische Zusammenbruch in klassische ZuständeZustände

• Vorgang bezeichnet man als Vorgang bezeichnet man als OR „objective reduction“OR „objective reduction“

• Der Verkleinerungsprozess ist Der Verkleinerungsprozess ist ein bewusstes Moment. ein bewusstes Moment. (mehrere Momente- kann zu (mehrere Momente- kann zu einem Strom voneinem Strom von Bewusstsein Bewusstsein werden)werden)

Page 18: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Orch OR- ProzessOrch OR- Prozess

Page 19: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

OrchestrierungOrchestrierung

• Abstimmung der Abstimmung der verschiedenen verschiedenen SystemeSysteme

• SpaltenverbindungSpaltenverbindungen durch MAPen durch MAP

• Zum Zeitpunkt des Zum Zeitpunkt des SchwingungsknoteSchwingungsknotensns

• Verbindung zu Verbindung zu anderen Neuronen anderen Neuronen und Gliazellen im und Gliazellen im gesamten gesamten Gehirnvolumen.Gehirnvolumen.

Page 20: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Die Welt der ZahlenDie Welt der Zahlen

• Jedes Neuron beinhaltet ca. 10Jedes Neuron beinhaltet ca. 1077 Tubuli. Tubuli. • Wenn man annimmt, dass 10% der Tubuli in Wenn man annimmt, dass 10% der Tubuli in

einem Neuron zusammenhängen, würden rund:einem Neuron zusammenhängen, würden rund:20.000 Neuronen für ein 25ms-20.000 Neuronen für ein 25ms-5.000 Neuronen für ein 100ms-5.000 Neuronen für ein 100ms-1.000 Neuronen für ein 500ms dauerndes 1.000 Neuronen für ein 500ms dauerndes bewusstes bewusstes Ereignis benötigt werden.Ereignis benötigt werden.

• Bei einer Verarbeitungszeit von 500ms wären Bei einer Verarbeitungszeit von 500ms wären grob 10grob 1099 Tubuli am Zustand der Überlagerung Tubuli am Zustand der Überlagerung beteiligt.beteiligt.

Page 21: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

Bsp. für QuantenberechnungBsp. für Quantenberechnung

• Besonders für Besonders für kognitive kognitive Aktivitäten Aktivitäten (wieder (wieder erkennen eines erkennen eines Gesichts, freier Gesichts, freier Wille)Wille)

• Überlagerung Überlagerung von qubitsvon qubits

Page 22: Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

QuantencomputerQuantencomputer

• Die MT des Die MT des menschlichen Gehirns menschlichen Gehirns stellen vielleicht die stellen vielleicht die ideale Realisierung, ideale Realisierung, eines eines Quantencomputers Quantencomputers dar, der sich durch die dar, der sich durch die Evolution immer Evolution immer weiter entwickelt und weiter entwickelt und verbessert hat! verbessert hat!