Mente e interazioni alla luce della fisica moderna

Università degli studi di Torino

Facoltà di Psicologia

Cattedra di Psicosomatica

MENTE E INTERAZIONI ALLA LUCE DELLA FISICA MODERNA

Candidata: Silvia Salese Relatore: Silvio A. Merciai Anno accademico: 2003-04

La fisica moderna La fisica moderna basata sulle scoperte della meccanica quantistica, ha rappresentato un importante punto di rottura nella descrizione classica del mondo fisico di stampo galileiano e newtoniano. Lo studio delle proprietà delle particelle subatomiche, considerate come le unità fondamentali dell’atomo, ha infatti messo in luce che: 

non sia possibile misurare simultaneamente la posizione e la quantità di moto delle particelle, sostituendo quindi ad una visione deterministica nella scienza una descrizione intesa in termini di probabilità (Principio di Indeterminazione di Heisenberg);

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le particelle abbiano una natura complementare, corpuscolare e ondulatoria, che manifestano a seconda delle condizioni poste dallo sperimentatore; esse inoltre non sono divisibili in parti più piccole a livello fondamentale (la loro divisione ulteriore infatti, produce una particelle della stessa dimensione di quella originaria);



esista un’intera gamma di posizioni che può assumere l’elettrone prima di interagire con il sistema che lo osserva (descrivibili mediante l’equazione d’onda di Schrodinger);



non sia possibile, di conseguenza, scindere le proprietà “oggettive” dei quanti da quelle “soggettive”, esperite dal soggetto che le osserva. Per questo motivo venne riconosciuto che la mente partecipi nel determinare le proprietà di quanto osservato (Interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica);



esista un tipo di comunicazione non locale, o superluminare, tra due particelle separate spazialmente, non dipendente quindi dalla loro distanza. Il concetto di acausalità in fisica è stato dimostrato definitivamente nel 1982 da Alain Aspect.

Che l’universo, a livello fondamentale, si presenti come un insieme di fenomeni strettamente interconnessi e compenetrati, è mostrato inoltre dal principio che fa da sfondo alle teorie di unificazione di tutte le particelle elementari conosciute (Teoria della Matrice S) e di quelle di unificazione delle forze fondamentali (Teoria di Grande Unificazione; Teoria della Supersimmetria; Teoria delle Stringhe)1. Ad. es. in J. Barrow, trad. it. Teorie del tutto – La ricerca della spiegazione ultima, Milano, Adelphi, 1992.

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La dimostrazione definitiva di una coerente Teoria del Tutto è un traguardo verso il quale si volgono numerosi studi attuali. È già un fatto noto però che da quello chiamato “vuoto quantistico” (il Campo fondamentale), si originino una moltitudine di particelle e antiparticelle unicamente

come

risultato

della

continua

interazione

tra

campi

diversi

(teoria

quantorelativistica di Paul Dirac), e che esistano particelle virtuali che vengono create apparentemente dal nulla (elettrodinamica quantistica di Richard Feynman).

La riconduzione di tutti i fenomeni fisici a fluttuazioni di Campo, descritto come lo stato di minima energia possibile, insieme alle scoperte della meccanica quantistica, hanno portato alcuni studiosi a considerare le strutture mentali, o coscienti, ad un livello compenetrato con le strutture materiali di cui fa esperienza. Questa è l’interpretazione della fisica moderna alla quale mi sono ispirata nel prendere in esame i modelli del funzionamento cerebrale che seguiranno; tale è la posizione, ad esempio, di Erwin Schrodinger e di Fabrizio Coppola, fisico italiano da me intervistato in proposito. L’idea che si fa strada da queste scoperte è infatti che la mente non solo abbia la capacità di assorbire e processare informazioni oggettive, ma anche un ruolo attivo nel crearle. L’accento viene così spostato nella scienza moderna dal dominio della materia e dell’energia a quello dell’informazione, chiedendosi a questo punto in che modo la soggettività costituisca il fondamento della realtà di cui fa esperienza.

1.

La teoria del cervello olonomico di Karl Pribram

Un modello del funzionamento mentale in cui, come nella fisica subatomica, l’osservatore non possa essere considerato indipendente dall’oggetto osservato, è stato sviluppato agli inizi degli anni ’90 da Karl Pribram2. Secondo la sua teoria, mutuata dal principio su cui si fonda l’olografia ottica, la mente farebbe esperienza delle immagini grazie a un processo che coinvolge il cervello e la sua interazione con l’ambiente ad un livello, appunto, compenetrato. La matematica utilizzata da Dennis Gabor per la descrizione dell’ologramma laser (premio Nobel nel 1948), si basa su equazioni di calcolo note come trasformate di Fourier. Queste K. Pribram, Brain and Perception – Holonomy and Structure in Figural Processing, Hillsdale, Lawrence Erlbaum Associates, 1991. 2

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sono in grado di descrivere qualsiasi immagine ottica alla stregua di oscillazioni ondulatorie regolari e periodiche che differiscono tra loro solo nella frequenza, fase e ampiezza. La teoria di Pribram, messa a punto in collaborazione con lo stesso Gabor, si basa su una descrizione in termini matematici dei processi e delle interazioni neuronali capaci di leggere le informazioni che si presenterebbero quindi sotto forma di onde, per poi convertirle in schemi di interferenza e trasformarle in immagini tridimensionali. Come nel caso di un pianoforte, ne risulterebbe che quando osserviamo qualcosa nel mondo alcune porzioni del nostro cervello “risuonerebbero” su determinate frequenze, per cui la percezione accadrebbe premendo specifici tasti che a loro volta stimolerebbero le corde corrispondenti. In questo modo noi non vedremmo gli oggetti “per come sono” (in accordo con quanto messo in luce dalla teoria della relatività generale), ma solamente la loro informazione quantistica. Tale modello renderebbe conto anche della vastità della memoria umana, in quanto l’olografia possiede una straordinaria capacità di immagazzinare informazioni semplicemente cambiando l’angolazione con cui due raggi laser colpiscono una lastra fotografica. Questo risolverebbe il problema della localizzazione degli engrammi messo in evidenza da Karl Lashley3, in quanto il cervello distribuirebbe le informazioni su vaste aree nello spostamento concettuale da strutture a frequenze, senza immagazzinarle allora in specifici “siti”. Che le cellule del sistema visivo di alcuni animali siano sintonizzate su frequenze specifiche è stato dimostrato dalla coppia di neurofisiologi californiani De Valois e da Fergus Campbell dell’Università di Cambridge4. La stessa cosa provò Pribram nel dare supporto all’idea che anche a livello della corteccia motoria la trasmissione delle informazioni avvenisse nel linguaggio delle onde e delle loro configurazioni.

Questo modello di funzionamento cerebrale può essere inoltre ricondotto al concetto di totalità ininterrotta postulata dal fisico David Bohm, il quale ricondusse la natura fondamentale di ogni fenomeno fisico ad un ordine implicato; tale ordine, costituito da un insieme di informazioni di campo, renderebbe pensabili i legami non-locali tra le particelle subatomiche come estensioni di uno stesso “organismo” fondamentale.

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K. Lashley, Brain Mechanism and Intelligence: a quantitative study of injuries to the brain, Chicago, Chicago University Press, 1929 (trad. it. Meccanismi del cervello e intelligenza – Uno studio quantitativo di lesioni cerebrali, Milano, Angeli, 1979). 4 In K. Pribram, Op. cit., 1991.

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Lo stesso Bohm, Pribram, Geoffrey Chew ed Henry Stapp, unirono le loro forze al fine di giungere ad una descrizione matematica che riflettesse l’unificazione in fisica sia dei fenomeni subatomici che dei microprocessi cerebrali. Un grande contributo venne offerto dal fisico giapponese Kunio Yasue, il quale mostrò come effettivamente le reti dendritiche operino attraverso campi vibrazionali che si comportano in accordo con le proprietà osservate nel mondo quantistico.

2. Il modello Orch-OR A questo punto si poneva la questione di come potesse avvenire la trasmissione di segnali in termini di frequenze ondulatorie. Una soluzione è stata formulata dall’anestesiologo e ricercatore medico Stuart Hameroff e dal fisico e matematico Roger Penrose. Essi presero in considerazione i microtubuli cerebrali e i dimeri di tubulina assemblati che li compongono, partendo dall’ipotesi che la perdita di coscienza causata dai gas anestetici interferisse con i passaggi di elettroni tra i dimeri5. In estrema sintesi il modello Orch-OR (Orchestrated-Objective Reduction, riduzione oggettiva orchestrata) descrive la possibilità delle particelle subatomiche di cooperare tra di loro in quanto concatenate da campi elettromagnetici comuni, il che spiegherebbe come possa avvenire la trasmissione di segnali di tipo vibrazionale nel cervello6. Uno stato di ceoerenza, infatti, è tipico della super-conduttività dei metalli portati a basse temperature, i quali diventano capaci di trasportare l’informazione (in questo caso la corrente elettrica) senza alcuna resistenza; qui le particelle si comportano infatti come un’unica grande particella, in quanto risuonano tutte insieme. Allo stesso modo, secondo questo studio, i sistemi quantici isolati possono permanere in una condizione sovrapposta (la superposizione), e quindi coerente, fino al raggiungimento di una data soglia (la riduzione oggettiva) correlata con il principio di gravità quantica, soglia che a sua volta provocherebbe il collasso della sovrapposizione inducendo de-coerenza.

S. Hameroff, “Anesthesia, Consciousness and Hydrophobic Pockets – A Unitary Quantum Hypotesis of Anestetic Action”, Toxicology Letters, 100/101, pgg. 31-39, 1998. 6 S. Hameroff e R. Penrose, “Quantum computation in brain microtubules? The Penrose-Hameroff ‘Orch Or’ model of consciousness”, Philosophical Transactions Royal Society London (A), 356, pgg. 1869-1896, 1988; “Conscious events as orchestrated space-time selections”, Journal of Consciousness Studies, 3(1), pgg. 36-53, 1996; Testing the physical basis of the Orch-OR model of consciousness, relazione presentata a Quantum Mind 2003, The University of Arizona, Tucstone, Marzo 15-19, 2003. 5

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Il collasso, una volta attuato, determinerebbe il passaggio dallo stato di pre-coscienza a quello di coscienza (il flusso di coscienza sarebbe rappresentato da una “cascata” di eventi OR), che verrebbe rappresentata come il frutto dell’attivazione orchestrata dei microtubuli che coinvolge tutto il cervello nel suo insieme. La comunicazione avverrebbe grazie ad un’altra proprietà del mondo subatomico, vale a dire la trasmissione per tunneling attraverso le giunzioni comunicanti; questa trasmissione renderebbe conto del fatto che i dendriti verrebbero a trovarsi in uno stato quantico macroscopico. Inoltre, come l’ambiente umido e caldo della nostre cellule possa ospitare un fenomeno “ordinato” come quello dello stato di coerenza, viene ricondotto allo stato di transizione tra fluidità (sol) e solidità (gel) dell’acqua del citoscheletro, regolata dalla continua polarizzazione/depolarizzazione dell’actina, filamento proteico suo costituente7. Anche il già nominato Yasue e Mari Jibu, psicologa, in un corpus teorico chiamato Quantum Brain Dynamics, considerarono il cervello alla stregua di un campo elettromagnetico. Tale modello vuole che la regione dinamicamente orientata di acqua intorno alle cellule abbia la funzione di dispositivo ottico di coerenza non lineare attraverso il quale le cellule ricevono segnali elettromagnetici da distanti sorgenti di luce (questi segnali sarebbero fotoni virtuali). Il passaggio di questi fotoni indurrebbe l’eccitazione coerente delle molecole di acqua che comincerebbero a vibrare all’unisono8 (in accordo con il modello Orch-OR e, rispetto alla dimensione “compenetrata” dell’osservatore con l’ambiente, con il modello olonomico di Pribram)9.

Le teorie e le ipotesi qui prese in considerazione, confluiscono per la maggior parte verso un indirizzo di tipo vitalista circa la natura della coscienza10. Al contrario di quello riduzionista, e diversamente anche da quello funzionalista, esso fa riferimento ad un “ingrediente” non fisico ma necessario alla base del suo funzionamento, il quale deriverebbe da un’estensione di un livello di realtà fondamentale (giungendo quindi al principio di base delle teorie di unificazione). Esso inoltre porta a ridefinire i confini tra realtà materiale e realtà mentale.

S. Hameroff, Cytoplasmatic Gel States and Ordered Water – Possible Roles in Biological Quantum Coherence, Proceedings of the 2nd Water Sciences Symposium, Dallas, Tx, 1996. 8 K. Yasue e M. Jibu, Quantum Brain Dynamics: An Introduction, Amsterdam, John Benjamins, 1995. 9 M. Jibu, S. Hagan, S. Hameroff, K. Pribram et al., “Quantum optical coherence in cytoscheletal microtubules: implications for brain function” , BioSystems, 32, Pgg. 95-209, 1995. 10 S. Hameroff, “Quantum Vitalism”, The Journal of Mind-Body Health, 13(4), pgg.13-22, 1997. 7

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3. Il progetto PEAR Una scienza basata sul concetto di informazione è stata la rampa di lancio degli studi della Princeton Engineering Anomalies Research, progetto nato in un laboratorio dell’Università di Princeton nel 1979, promosso dall’ingegnere Robert Jahn. Il progetto ha avuto (e ha tutt’ora) lo scopo di mostrare come effettivamente esista un confine poco definito tra le proprietà soggettive (in questo caso proprio i pensieri) e quelle oggettive (misurabili quantitativamente) della realtà, preoccupandosi di rinforzare in modo quantificabile la concezione secondo la quale la coscienza sia in qualche modo capace di intervenire in modo proattivo sul mondo fisico. In particolare il suo fine era quello di osservare se la volontà umana potesse avere qualche influenza su determinati dispositivi ingegneristici che producevano output casuali di tipo binario (tali dispositivi vennero chiamati REG, che sta per Random Events Generator). Questi apparecchi erano stati costituiti in modo da sfruttare le interazioni fisiche tra particelle microscopiche in una giunzione tra semiconduttori, in modo tale che la macchina emettesse una serie di impulsi positivi e negativi, appropriati per il calcolo statistico. Essi inoltre erano forniti di dispositivi di sicurezza, studiati per garantire che il normale andamento producesse strettamente risposte casuali la cui distribuzione tendeva ad uniformarsi e ad ottenere una media tra i due eventi. L’idea fu allora quella di rilevare cosa sarebbe accaduto qualora dei soggetti “desiderassero” semplicemente produrre una variazione dalla media statistica in favore prima di uno dei due eventi (il primo, chiamato High Intention, HI), poi dell’altro (il secondo, o Low Intention, LO) e successivamente senza manifestare alcuna intenzione (Baseline, BL). In collaborazione con Brenda Dunne, psicologa, sono stati raccolti i dati di più di 12 anni di esperimenti (circa due milioni e mezzo di prove), pubblicati sul Journal of Scientific Exploration11. I risultati mostrarono che: ▪ il 52% di tutte le prove avevano prodotto uno spostamento dei dati del generatore verso la direzione voluta, e che circa i due terzi dei partecipanti (più di cento) riuscirono a influenzarne l’andamento. Lo scarto dalla media probabilistica è stato complessivamente pari a 3.81;

R. Jahn et al., “Correlations of Random Binary Sequences with Pre-Stated Operator Intention: A Review of a 12-Year Program”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 11, No 3, pgg. 345-367, 1997. 11

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▪ esistevano delle differenze di genere ottenute nell’andamento anomalo dei REG12. In particolare, sia gli uomini che le donne ottenevano una maggior percentuale di successi nelle HI piuttosto che nelle LO, ma queste ultime producevano deviazioni maggiormente significative dalla media anche se non sempre nella direzione voluta; ▪ in una variante dell’esperimento venne utilizzato un REG “mobile”, il quale divenne l’unico referente materno per un gruppo di pulcini subito dopo la schiusa; anche in questo caso il movimento del macchinario mostrò un andamento anomalo, muovendosi più spesso verso i pulcini di quanto non fosse stabilito dalla sua taratura automatica13; ▪ approssimativamente gli stessi risultati venivano ottenuti a qualsiasi distanza si trovasse il partecipante dal dispositivo (da pochi metri a vari chilometri); lo stesso fu osservato nel caso in cui l’esperimento di volizione avvenisse prima o dopo che la macchina generasse effettivamente i dati14; ▪ l’utilizzo di dispositivi volti ad accrescere la consapevolezza dei partecipanti verso i risultati prodotti (usando delle immagini attraenti che funzionassero da rinforzo, e dando loro un feedback dell’andamento prodotto), portava ad un decremento dei risultati; l’utilizzo delle stesse immagini non come feedback, ma associate semplicemente agli eventi binari del REG, mostrava dei picchi anomali nei risultati in corrispondenza di figure volutamente rivolte all’inconscio (simboli, effigi mistiche o archetipiche etc.) 15; ▪

la partecipazione all’esperimento di coppie di persone legate tra loro da un rapporto

affettivo, aumentava la deviazione di molte volte rispetto agli individui singoli16.

Successivamente Roger Nelson mise a punto un nuovo progetto. Utilizzando dei dispositivi REG trasportabili (chiamati Field-REG), analizzò i dati ottenuti quando portati semplicemente ad incontri di gruppo coinvolgenti, come convegni, incontri religiosi, meeting di particolare interesse. I risultati mostrarono che i dati si discostavano dalla media in modo significativo durante i momenti di maggior trasporto17. B. Dunne, “Gender Differences in Human/Machine Anomalies”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 12, No. 1, pgg. 3-55, 1998. 13 R. Peoc’h, “Psichokinetic action of young chicks on the path of an illuminated source”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 9, No. 2, pg.233, 1995. 14 R. Jahn et al., “Experiments in Remote Human/Machine Interaction”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 6, No. 4, pgg. 311-332, 1992. 15 R. Jahn et al., “ArtREG: A Random Event Experiment Utilizing Picture-Preference Feedback”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 14, No. 3, pgg 383-409, 2000. 16 R. Jahn, B. Dunne, “Science of the Subjective”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 11, No. 2, pgg. 201224, 1997. 17 R. Nelson et.al., “FieldREG Anomalies in Group Situations”, Journal of Scientific Exploration, Vol. 10, No. 1, pgg. 111-141, 1996. 12

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Dean Radin decise allora di osservare se eventi significativi della nostra epoca influenzassero l’andamento di alcuni Field-REG sparsi in tutto il mondo. Il progetto, chiamato Noosphere, mise in luce ancora una volta dei risultati positivi, facendo pensare che una sorta di coscienza collettiva producesse un qualche effetto sull’ambiente18. Alla stessa conclusione sono giunte le numerose ricerche sociologiche della MUM (Maharishi University of Management)19.

4. Conclusioni Il concetto di realtà assoluta, così basilare nella scienza classica, è stato fortemente messo in discussione dalla fisica moderna in favore di modelli di esperienza probabilistici, acausali e non lineari. Questi a loro volta sono rappresentati e analizzati tenendo conto delle stesse menti che ne fanno esperienza e che, come delineato sopra, li creano. Alla stregua delle particelle elementari descritte dalla meccanica quantistica, gli “atomi” della coscienza (o eventi OR, secondo la teoria di Penrose e Hameroff), potrebbero essere ugualmente pensati come di natura essenzialmente complementare, indeterminata e quindi libera, mentre il loro assemblaggio in “molecole” come uno stato diverso e non riducibile alla mera somma delle sue parti: quello macroscopico, con le caratteristiche di cui normalmente facciamo esperienza. In un modello così inteso, diventa maggiormente pensabile il fatto che la stessa volontà possa entrare in qualche modo in risonanza con un dispositivo meccanico, e influenzarne l’andamento. L’abilità dei sistemi viventi di influire sul loro ambiente in tal modo, necessita chiaramente di essere studiata in forma testabile e di essere sorretta da un riscontro empirico replicabile; il progetto PEAR rappresenta allora, in questa accezione, un esempio di come questo nuovo paradigma scientifico sia già stato inaugurato. Le finalità perseguite da tutti gli studiosi qui presi in considerazione, confluiscono verso un denominatore comune: la creazione di una scienza olistica che tratti le qualità soggettive dell’esistenza come quelle oggettive, i suoi aspetti psichici come quelli fisici, la sensibilità 18

I risultati sono pubblicati su http://noosphere.princeton.edu . A titolo di esempio J. Hagel et al., “Effects of group practice of the Transcendental Meditation Program on Preventing violent crime in Washington DC: results of the National Demonstration Project, June-July 1993”, Social Indicators Research, No. 47, pgg. 153-201, 1994. 19

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estetica come la logica analitica, l’intuito mistico come l’evidenza tangibile, ed estendere questa “super-scienza del tutto” alla cultura e a tutti i suoi aspetti in modo tale da non doverne sacrificare alcuno. Si intravedono dunque degli importanti punti di partenza e nuovi approcci nello studio della mente (e delle sue capacità) che ben si inseriscono nel quadro di quello che numerose voci hanno chiamato un punto di svolta nella scienza, in cui la mente non è slegata né dall’ambiente che la circonda né da nessun’altra componente.

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