تفکر در کدام قسمت از ذهن شکل می گیرد؟

سیگنال های الکتریکی در نورون های اعصاب مرکزی می توانند یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف خود ایجاد نمایند که این میدان گستره بالایی داشته می تواند تا فاصله نیم متری اطراف سر میدان قابل ملاحظه ای را ایجاد نماید که در بخش هاله ها به توصیف این میدان ها پرداختیم. در حال حاضر سعی ما این است که به بررسی نوع تفکرات بر مبنای این میدان بپردازیم.

این میدان الکترومغناطیسی حاصل تداخل میلیون ها میدان الکترومغناطیسی حاصل از میلیون ها جریان می باشد و حاصل این برهمکنش ها در فضای داخل مغز و فضای خارج از مغز تفکرات ما را شکل می دهند. از آنجا که این میدان در داخل مغز و فضاهای نزدیک به سلول های ایجاد کننده میدان بسیار قوی تر می باشد و تداخلات در این محدوده ها بسیار قوی می باشد اکثر تفکرات ما در این حوزه ها شکل می گیرد ولی هر چه گستره تداخلات میدان های مغناطیسی به خارج از ذهن کشیده شود نشان می دهد که سلول های بیشتری در این تداخلات شرکت کرده و ذهن می تواند مسائلی را درک نماید که با استفاده از تداخلات داخلی قابل حصول نمی باشد.

تداخلات داخلی تنها از سیگنال های بسیار قوی ایجاد می شود و به سرعت به یک محدوده مشخصی از تفکرات ختم می شود ولی تفکراتی که در خارج از مغز شکل می گیرد بسیار شگفت انگیز بوده و در گستره بسیار وسیعتری صورت می گیرد.

وقتی امواج در فضای خارجی مغز با یکدیگر تداخل نمایند و حاصل این تداخل ها میدان های جدیدی است که خود می تواند به ایجاد سیگنال هایی در مغز منجر شود ولی این سیگنال ها بسیار ضعیف بوده و با توجه و تمرکز به آنها می توان این بخش از ذهن را نیز فعال نمود.

بنابراین می توان به طور کلی تفکرات را به دو دسته داخلی و خارجی تقسیم نمود که تفکرات داخلی تفکراتی است که در محدوده داخلی سر و مغز انسان شکل می گیرد و نوع دیگری از تفکرات وجود دارد که در فضای خارج از مغز و سر انسان شکل می گیرد. هر کدام از این تفکرات دارای ویژگی های خاص خود می باشند تفکرات داخلی به سرعت به وجود آمده و اثرات قوی در ذهن ایجاد می نمایند ولی تفکرات بیرونی به آرامی حاصل می شوند و با توجه و تمرکز بیشتر قابل درک می باشند و انسان در لحظه اول نمی تواند به خوبی این اثرات را دریافت نماید و با توجه و تمرکز می تواند بهتر و بیشتر اثرات این نوع از تفکر را در خود به وجود آورد.

تفکرات داخلی بیشتر مربوط به شناخت ما از دنیای مادی بوده و تفکرات خارجی به درک ما از ماورای ماده کمک می نماید . شناخت مسائل بسیار پیچیده نیازمند تقویت این بخش از ذهن می باشد. در این بخش امواج می توانند در گستره وسیعتری تداخل نموده و امواجی را به وجود آورند که در ظاهر هیج ارتباطی بین این موارد وجود ندارد ولی به مرور مغز ارتباط آنها را به یکدیگر پیدا مینماید. این موضوعی است که به ما کمک خواهد نمود که ماوراء اشیاء را درک نماییم و با شناخت مسائلی که خارج از حیطه قدرت ذهن در تداخل داخلی باشد قدرت واقعی ذهن را آشکار نماییم و این موضوعی است که در تاریخ بارها و بارها تکرار شده است و بسیاری از اندیشمندان بزرگ انسان هایی بوده اند که اغلب به این قسمت از ذهن خود توجه نموده و توانسته اند ارتباط بسیار خوبی بین گستره امواج درونی و بیرونی ذهن به وجود آورند.

همچنین تفکر خارجی این تفاوت را با تفکر داخلی دارد که تحت تاثیر محیط قرار گرفته و نوع امواج ایجاد شده از تداخلات می تواند تحت تاثیر امواج ذهن های دیگر و نیز تابش های محیطی قرار گیرد و این قسمتی است که می توان به آن موتور دریافت محیطی گفت زیرا در این قسمت از ذهن است که می توانیم از محیط به طور مستقیم دریافت هایی را داشته باشیم و با استفاده از تداخلات با امواج ایجاد شده از طریق سیستم عصبی جریان های جدیدی در سلول های عصبی ایجاد نماییم که این جریانات یک تفاوت اصلی با جریانات داخلی خواهد داشت و آن وجود یک بخش محیطی در آن می باشد که نشان می دهد ذهن می تواند به طور مستقیم با محیط ارتباط داشته و از محیط دریافت هایی را انجام دهد.

آیا افکار ما توسط مکانیک کوانتمی کنترل می شود؟(۴)

 نقبی برای بویایی
لوسا تورین، فیزیکدان زیستی، که نخستین بار فرضیه بحث انگیز خود را در سال 1996 هنگام تدریس در دانشگاه کالج لندن منتشر نمود، میگوید که فیزیک کوانتومی، احتمالا، حس اسرار آمیز بویایی را نیز میتواند توضیح دهد. در آن زمان نیز، مانند امروز، تصور رایج این بود که احساس بوهای مختلف وقتی ایجاد میگردد که ملکولهای معطر (odorants)، با گیرنده هایی درون حفره بینی، درست شبیه قطعات یک پازل سه بعدی، جفت و جور میشوند. مشکل این طرز تفکر، از دیدگاه تورین، این بود که ملکولهایی با شکل یکسان، لزوما بوی مشابه ندارند. برای نمونه، پینانتیول (Pinanethiol) با فرمول [C10H18S]بوی تندی شبیه گریپ فروت دارد، حال آنکه جفت نزدیک آن پینانول (pinanol) با فرمول [C10H18O] بویی شبیه برگ سوزنی درخت کاج دارد. وی چنین نتیجه گیری کرد که تحریک احساس بویایی، باید توسط معیار دیگری علاوه بر شکل ملکولهای معطر صورت پذیرد.

حباب بویایی موش بالغ (که در این تصویر با بزرگنمایی 800 برابر نشان داده شده)، احتمالا حس بویایی را با استفاده از ارتعاشات کوانتومی فراهم میکند.

 

طبق فرضیه تورین، آنچه واقعا روی میدهد این است که با ورود یک ملکول معطر جدید به حفره بینی و رسیدن آن به عصب بویایی، حدود 350 نوع گیرنده بویایی در بینی انسان شروع به انجام عمل نقب سازی کوانتومی (quantum tunneling) میکنند. پس از اتصال ملکول معطر به یکی از گیرنده های عصب بویایی، الکترونهای این گیرنده از میان ملکول معطر نقب زده و آن را به لرزش درمی آورند. با این نگرش، آنچه که سبب میشود گل رز بوی گل رز و ماهی تازه بوی ماهی تازه بدهد، همانا الگوی ارتعاش منحصر به فرد هر ملکول معطر است.

در جهان کوانتوم، یک الکترون میتواند از یک ملکول زیستی به ملکول زیستی دیگر جهش کند، هر چند قوانین کلاسیک فیزیک آن را مجاز نمی شمارد.

در سال 2007 چهار فیزیکدان از دانشگاه کالج لندن در مقاله ای به دفاع از تورین و فرضیه اش پرداختند (تورین اکنون مدیر فنی ارشد شرکت فلکسیترال، طراح مواد معطر، در چانتیلی از ایالت ویرجینیا میباشد). این اثر که در مجله Physical Review Letters به چاپ رسید، توضیح میداد که فرآیند نقب سازی بویایی چگونه میتواند عمل کند. با نزدیک شدن یک ملکول معطر، الکترونهای رها شده از یک سمت گیرنده، به شیوه مکانیک کوانتومی، از درون ملکول معطر نقب زده و به سمت دیگر گیرنده میرسند. وقتی که ملکولهای پینانتیول و پینانول در معرض یک چنین جریان الکتریکی قرار میگیرند، پینانتیول که سنگینتر است در مقایسه با هم شکل خود، پینانول، ارتعاش متفاوتی نشان خواهد داد.

آ. مارشال استونهام، استاد بازنشسته افتخاری فیزیک و یکی از نویسندگان مقاله مذکور، این مکانیزم بویایی را، مدل کارت رمز مغناطیسی (swipe-card model) نامیده و میگوید که فقط کارتی که به اندازه کافی مناسب باشد از یکی از گیرنده ها بصورت موفقیت آمیز عبور خواهد کرد. اما در نهایت، آنچه که بوی ملکول را تعیین میکند، فرکانس ارتعاش آن است، نه شکل آن.

 ( ادامه دارد... )                         

DiscoverMagazine.com , January 13, 2009          

مترجم: بهزاد مقصودی

آیا افکار ما توسط مکانیک کوانتمی کنترل می شود؟(۳)

به سوی نور

یکی از مهمترین مشاهدات کوانتومی در حیطه علوم زیستی، به فلمینگ و همکارانش مربوط میشود. مطالعه آنها در باره فوتوسنتز در باکتریهای گوگرد سبز، که در سال 2007 در مجله Nature به چاپ رسید، به ردیابی جزئیات مراحل شیمیاییی می پردازد که به گیاهان امکان مهار کردن نور خورشید و استفاده از آن برای تبدیل مواد خام ساده به اکسیژنی که تنفس میکنیم و هیدراتهای کربنی که میخوریم را میدهد. تیم فلمینگ بویژه چارچوب پروتئینیی را مورد بررسی قرار داد که گردآورنده های نوری بیرونی باکتری را، که کلروسوم نامیده میشوند، به مراکز واکنشی موجود در اعماق سلولها متصل میکند. این باکتریها، برخلاف خطوط انتقال برق که بیش از بیست درصد انرژی را هنگام انتقال به هدر میدهند، انرژی را با بازده باورنکردنی 95 درصد یا حتی بالاتر منتقل میسازند. 

 

جلبکهای سبز احتمالا از محاسبات کوانتومی برای تبدیل نور خورشید به غذا استفاده میکنند.

راز این قضیه، چنانکه فلمینگ و همکارانش دریافتند، عبارت است از فیزیک کوانتومی.

 

پژوهشگران به منظور آشکار کردن ساز و کار درونی باکتریها، پروتئینهای پیوندی را توسط چندین پالس لیزر فوق سریع مورد اصابت قرار دادند. سپس طی یک مقطع زمانی چند فمتوثانیه ای، انرژی نورانی را در مسیر خود از چارچوب تا مراکز واکنش سلولی، یعنی جاییکه تبدیل انرژی انجام میشود، ردیابی نمودند.

 

اینجا بود که حقیقت آشکار گردید: انرژی، به جای اینکه طبق پیش بینی فیزیک کلاسیک، بطور اتفاقی از یک کانال پیوندی به کانال بعدی حرکت کند، بطور همزمان، در چند جهت به حرکت می پردازد. نظریه پژوهشگران این بود که فقط هنگامی که انرژی به انتهای مجموعه ای از پیوندها میرسد، با نگاه به گذشته، یک مسیر بهینه میتواند پیدا شود. در آن نقطه، فرآیند کوانتومی فرو می ریزد و انرژی الکترون، این بهینه ترین مسیر منحصر بفرد را طی میکند.

 

الکترونهایی که درون یک برگ یا یک شکوفه باکتریایی گوگرد سبز حرکت میکنند، در واقع یک گذار تصادفی کوانتومی (Quantum Random Walk) – که یک نوع اولیه از محاسبات کوانتومی است – را انجام میدهند تا بهینه ترین مسیرانتقال را برای انرژی خورشیدیی که حمل میکنند، بیابند. فلمینگ میگوید: " ما نشان داده ایم که این گذار تصادفی کوانتومی واقعا وجود دارد. ولی آیا بطور قطع ثابت کرده ایم که این امر سبب افزایش بازدهی میشود؟ هنوز نه. اما حدس ما این است و بسیاری نیز با آن موافق هستند." 

پژوهشگران که با این کشفیات به وجد آمده اند، به دنبال تقلید قابلیتهای کوانتومی طبیعت هستند تا بتوانند گردآورنده هایی با بازده نزدیک به فوتوسنتز برای انرژی خورشیدی بسازند. آلن آسپورو گوتزیک، استادیار شیمی و زیست شناسی شیمیایی در دانشگاه هاروارد، تیمی را رهبری میکند که در حال پژوهش روی روشهایی است برای استفاده از آموزه های کوانتومی فوتوسنتز در سلولهای خورشیدی آلی. این پژوهش فعلا در اولین مراحل خود قرار دارد، اما آسپورو گوتزیک معتقد است که میتوان از کار فلمینگ در عرصه رقابت برای تولید سلولهای خورشیدی ارزان و کارآمد با ملکولهای آلی استفاده کرد.

DiscoverMagazine.com , January 13, 2009منبع: 

مترجم:  بهزاد مقصودی

آیا افکار ما توسط مکانیک کوانتمی کنترل می شود؟ (۲)

گراهام فلمینگ روی یک نیمکت به شکل ال نشسته که فضایی به مساحت دو برابر یک پارکینگ را اشغال کرده است. در کنار او یک جفت دستگاه لیزر در حال تولید پالسهای نوری به طول یک هزار تریلیونیم ثانیه هستند. این بارقه های نوری، پس از عبور از یک مسیر پرپیچ و خم از آینه ها و عدسیها، سرانجام سر از یک جعبه سیاه دودگرفته در می آورند که شامل پروتئینهایی از باکتریهای گوگرد سبز میباشد. این باکتریها، در حالت عادی، غذا و انرژی خود را از خورشید بدست می آورند. درون این جعبه سیاه، سیستمهای اپتیکی با دقت یک میلیاردم متر، در حال ردیابی موضوع شگفت انگیزی هستند: الکترونهای رقصان درون این پروتئینها، پرشهای بظاهر ناممکنی انجام میدهند و بنظر میرسد که در آن واحد در چندین نقطه حضور داشته باشند.

سلول عصبی یک حلزون دریایی میت واند از نیروهای کوانتومی برای پردازش اطلاعات استفاده کند. در انسان نیز، فیزیک کوانتومی احتمالا در فرآیند تفکر دخیل میباشد

فلمینگ و همکارانش در دانشگاه برکلی کالیفرنیا و دانشگاه سنت لوییس واشنگتن با بررسی دقیق این پروتئینها، موفق به کشف موتور محرکه یک مرحله کلیدی از فرآیند فوتوسنتز شده اند. فرآیندی که گیاهان و برخی از ریزجانداران توسط آن آب، دی اکسید کربن و نور خورشید را به اکسیژن و هیدراتهای کربن تبدیل میکنند. این فرآیند که نیروی محرکه تقریبا تمامی حیات موجود روی زمین است، از هر فرآیند مبدل انرژی که تا کنون توسط بشر ساخته شده، کارآمدتر میباشد. نکته قابل توجه این است که فوتوسنتز کارآیی شگفت آور خود را، نه از قوانین آشنای فیزیک که بر جهان مرئی حاکم هستند، بلکه از قواعد بظاهر غریب مکانیک کوانتومی، یا فیزیک دنیای درون اتم، بدست می آورد.

بنظر میرسد که در هر گیاه سبز یا هر باکتری فوتوسنتز کننده ای، دو قلمرو نامتجانس فیزیک نه تنها یکدیگر را ملاقات میکنند، بلکه بگونه ای همساز با هم پیوند میخورند. به دنیای جدید و شگفت انگیز زیست شناسی کوانتومی خوش آمدید!

در ظاهر امر، بنظر میرسد که نتوان مکانیک کوانتوم و دانش زیست شناسی را با هم ترکیب نمود. زیست شناسی، با فرآیندهایی در اندازه های بزرگ سر و کار دارد، از تعاملات ملکولی بین پروتئینها و دی ان آ گرفته تا رفتار یک ارگانیزم در حالت کلی آن؛ حال آنکه مکانیک کوانتومی، طبیعت معمولا عجیب الکترونها، پروتونها، میونها و کوارکها - یا کوچکترین ذرات جهان - را مورد بررسی قرار میدهد. در زیست شناسی، اکثر رویدادها سرراست هستند، از این نظر که هر واکنش، واکنش دیگری را بگونه ای کاملا خطی و قابل پیش بینی ایجاد میکند. ولی مکانیک کوانتومی، بر خلاف آن، غیرقابل پیش بینی و فازی است، زیرا هنگامی که جهان را در اندازه های درون اتمی مورد بررسی قرار میدهیم، ذرات در عین حال موج نیز محسوب میشوند: یک الکترون رقصان، هم یک ذره قابل لمس است و هم یک نوسان انرژی. (اشیای بزرگتر نیز به دو شکل ذره و موج میتوانند وجود داشته باشند ولی تاثیر این امر در جهان ماکروسکوپی قابل توجه نیست.)

مکانیک کوانتومی اظهار میکند که هر ذره شانس حضور در مجموعه ای از مکانها را دارد، و به تعبیری، در آن واحد، همه این مکانها را اشغال میکند. فیزیکدانها، واقعیتهای کوانتومی را در معادله ای تحت عنوان تابع موج توصیف میکنند، که کلیه راههای بالقوه تحول یک سیستم را منعکس میسازد. تا وقتی که کسی سیستم را اندازه گیری نکرده باشد، هر ذره در کلیه مکانهای متعدد خود حضور دارد. لیکن در لحظه اندازه گیری، ذره باید یک مکان معین را برای خود "انتخاب کند". فیزیکدانهای کوانتومی میگویند که در این نقطه، احتمالات به یک نتیجه معین محدود شده و تابع موج "فرومی ریزد" و امواج قطعیت را در فضا-زمان ارسال مینماید.

اعمال قطعیت روی یک ذره، میتواند ویژگیهای دیگر ذرات مرتبط با آن را، حتی اگر چندین سال نوری دورتر باشند، تغییر دهد. (این فرآیند تاثیر از راه دور همان است که فیزیکدانها به نام وابستگی کوانتومی(Quantum Entanglement) میشناسند.) درست مانند بازی دومینو، تغییر یک ذره سبب تغییر ذره بعدی میشود و همینطور الی آخر.

پیامدهای مطالب گفته شده، سرگیجه آور است. در جهان ماکروسکوپی، هرگز یک توپ بطور ناگهانی خود را به آن سوی دیوار پرت نمیکند. لیکن در جهان کوانتومی، الکترون واقع در یک ملکول زیستی، ممکن است به یک ملکول زیستی دیگر جهش کند، هر چند که طبق قوانین کلاسیک فیزیک، وابستگی الکترونها چنان شدید است که امکان گریز برایشان متصور نیست. پدیده جهش از مرزهای بظاهر ممنوع را نقب سازی کوانتومی (Quantum Tunneling) مینامند.

ویژگیهای خاص قلمرو کوانتوم، از نقب سازی تا وابستگی کوانتومی، موجب میشود که برخی رویدادها با چنان بازدهی یا سرعتی به وقوع بپیوندند که با فیزیک کلاسیک امکان دستیابی به آن وجود ندارد. حال پرسش این است که آیا مکانیزمهای کوانتومی میتوانند محرک برخی از ظریف ترین و توضیح ناپذیرترین فرآیندهای حیاتی باشند؟ سالیان متمادی، متخصصین در این باره تردید داشتند: پدیده های کوانتومی عموما در شرایط آزمایشگاهی مشاهده میشوند، در اتاقهای خلاء با دماهای نزدیک به صفر مطلق. حال آنکه سیستمهای زیستشناختی معمولا گرم و مرطوب هستند. اکثر پژوهشگران بر این باور بودند که اغتشاش حرارتی حیات، هر گونه رفتار غیرعادی کوانتومی را در خود محو میسازد.

اما کریستوفر آلتمن، پژوهشگری از موسسه دانش نانوی کاولی در هلند، میگوید که آزمایشهای جدید، بطور مرتب، حکایت از حضور فرآیندهای کوانتومی در سیستمهای زیست شناختی دارند. با ظهور ابزارهای قدرتمند جدید مانند لیزرهای فمتوثانیه ای (ده به توان منهای پانزده ثانیه) و مکان یابی با دقتهایی در ابعاد نانو، سرانجام رقص کوانتومی حیات در برابر دیدگان ما قرار گرفته است.                 

منبع:DiscoverMagazine.com , January 13, 2009

مترجم: بهزاد مقصودی