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Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein.

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Präsentation zum Thema: "Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein."—  Präsentation transkript:

1 Quantenmechanik und dessen Bedeutung für Bewusstsein

2 Die drei Welten Welt des Menschen von unseren Sinnen wahrnehmbare Welt Makrokosmos z.B. Astrophysik Mikrokosmos z.B. Quantenmechanik

3 Max Planck Die Energiemenge, die während des Strahlungsprozess, von einem erhitzten Körper freigesetzt wird, wird in Portionen, Pakete abgegeben, die er als Quanten bezeichnete. Es gilt: Je höher die Frequenz der Strahlung, umso energiereicher werden die Quanten.

4 Albert Einstein Erkannte das jedes Quant mit dem Betrag h*n Erkannte das jedes Quant mit dem Betrag h*n als Teilchen betrachtet werden kann. Experiment zum photoelektrischen Effekt Experiment zum photoelektrischen Effekt Die Photonen (Energiepakete des Lichts) verhalten sich wie Billardkugeln (glaubte man). Die Photonen (Energiepakete des Lichts) verhalten sich wie Billardkugeln (glaubte man).

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

6 Erweiterungen des Atommodels Ellipsenförmige Bahnen Ellipsenförmige Bahnen Drehung um die eigene Achse (Spin) Drehung um die eigene Achse (Spin) De Broglies: je schneller sich ein Elektron bewegt umso kleiner ist seine Wellenlänge De Broglies: je schneller sich ein Elektron bewegt umso kleiner ist seine Wellenlänge Welle- Teilchen- Dualismus (Versuchanordnung) Welle- Teilchen- Dualismus (Versuchanordnung) Schrödinger „allgemeine Wellmechanik“ Schrödinger „allgemeine Wellmechanik“

7 Einführung der Wahrscheinlichkeit In einem Würfel mit 100mm Länge befinden sich 25* Moleküle In einem Würfel mit 100mm Länge befinden sich 25* Moleküle Wellen schwingen in einem Konfigurationsraum Wellen schwingen in einem Konfigurationsraum Ausdehnung des Bereiches, in dem man ein Elektron sucht. Ausdehnung des Bereiches, in dem man ein Elektron sucht.

8 Bsp.: Ameisenhaufen Durch die Wahrscheinlichkeits berechnung, wird die mittlere Bewegungsenergie bestimmt. Durch die Wahrscheinlichkeits berechnung, wird die mittlere Bewegungsenergie bestimmt. Die Eigenschaften einer einzelnen Ameise sind nicht feststellbar Die Eigenschaften einer einzelnen Ameise sind nicht feststellbar

9 Heisenberg Statt klassischer Mechanik  quantentheoretische Mechanik Statt klassischer Mechanik  quantentheoretische Mechanik Beziehungen zwischen benachbarten Größen Beziehungen zwischen benachbarten Größen Matrizenmechanik Matrizenmechanik Heisenberg‘ sche Unschärferelation: Der Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens, können nicht gleichzeitig scharf gemessen werden. Heisenberg‘ sche Unschärferelation: Der Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens, können nicht gleichzeitig scharf gemessen werden.

10 Max Born Statistische Deutung der quantenmechanischen Prozesse Statistische Deutung der quantenmechanischen Prozesse Elektronenhülle als Wahrscheinlichkeitsverteilung des Elektrons Elektronenhülle als Wahrscheinlichkeitsverteilung des Elektrons Gipfel 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.

11 Quantenbewusstsein Theorie von Hammeroff und Penrose „Orch Or“ Modell des Bewusstseins Theorie von Hammeroff und Penrose „Orch Or“ Modell des Bewusstseins Quantenphysikalische Prozesse modellieren unser Gehirn. Quantenphysikalische Prozesse modellieren unser Gehirn. Computerähnliche Aktivitäten im Netzwerk des Gehirns. Computerähnliche Aktivitäten im Netzwerk des Gehirns.

12 Neuronale Netzwerke Kandidaten für ein computerähnliches, nervenentsprechendes BW, betrifft neuronale Netzwerke die synchron im Thalamus und im Cerebralen Cortex schwingen. Kandidaten für ein computerähnliches, nervenentsprechendes BW, betrifft neuronale Netzwerke die synchron im Thalamus und im Cerebralen Cortex schwingen.

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

14 Mikrotubuli Wichtig für: Gestalt, Funktion, Bewegung und Teilung der Zelle Gestalt, Funktion, Bewegung und Teilung der Zelle Schaffen synaptische Verbindungen halten, sie aufrecht und regulieren sie. Schaffen synaptische Verbindungen halten, sie aufrecht und regulieren sie. Treten mit der Membran mechanisch, elektrisch u. chemisch in Wechselwirkung. Treten mit der Membran mechanisch, elektrisch u. chemisch in Wechselwirkung. Mikrotubuli (MT) sind hohle Zylinder mit 25nm im Durchmesser. MT-W ä nde sind sechseckige Gitter des Proteins Tubulin. Jedes Tubulin ist eine Erdnuss- … sie besteht aus α und β Molek ü len.

15 Protein- Tubuli Ändert ständig seine Form Ändert ständig seine Form 2 mögliche Zustände 2 mögliche Zustände Superposition (existiert gleichzeitzeitig in beiden Zuständen  qubit) Superposition (existiert gleichzeitzeitig in beiden Zuständen  qubit)

16 Zytoplasma MT und andere Zytoskellet- Komponenten sind darin eingebettet. MT und andere Zytoskellet- Komponenten sind darin eingebettet. Wechselt zwischen 2 Phasen: sol (flüssig) und gel (gallertartig bis fest) Wechselt zwischen 2 Phasen: sol (flüssig) und gel (gallertartig bis fest) 40 Kreisläufe/ s 40 Kreisläufe/ s Sol- Phase: Informationsaustausch mit der Umwelt Sol- Phase: Informationsaustausch mit der Umwelt Gel- Phase: Isolierung von der Außenwelt es kommt zu Quantenrechnungen. Gel- Phase: Isolierung von der Außenwelt es kommt zu Quantenrechnungen.

17 Kreislauf der Quantenberechnung Kooperatives arbeiten zwischen MT und MT- subunits Kooperatives arbeiten zwischen MT und MT- subunits Zu Beginn: klassische Zustände (Vorbewusste Verarbeitung) Zu Beginn: klassische Zustände (Vorbewusste Verarbeitung) Überlagernde Superposition nach außen hin isoliert. Überlagernde Superposition nach außen hin isoliert. Kritischer Schwelle- Zusammenbruch in klassische Zustände Kritischer Schwelle- Zusammenbruch in klassische Zustände Vorgang bezeichnet man als OR „objective reduction“ Vorgang bezeichnet man als OR „objective reduction“ Der Verkleinerungsprozess ist ein bewusstes Moment. (mehrere Momente- kann zu einem Strom von Bewusstsein werden) Der Verkleinerungsprozess ist ein bewusstes Moment. (mehrere Momente- kann zu einem Strom von Bewusstsein werden)

18 Orch OR- Prozess

19 Orchestrierung Abstimmung der verschiedenen Systeme Abstimmung der verschiedenen Systeme Spaltenverbindungen durch MAP Spaltenverbindungen durch MAP Zum Zeitpunkt des Schwingungsknotens Zum Zeitpunkt des Schwingungsknotens Verbindung zu anderen Neuronen und Gliazellen im gesamten Gehirnvolumen. Verbindung zu anderen Neuronen und Gliazellen im gesamten Gehirnvolumen.

20 Die Welt der Zahlen Jedes Neuron beinhaltet ca Tubuli. Jedes Neuron beinhaltet ca Tubuli. Wenn man annimmt, dass 10% der Tubuli in einem Neuron zusammenhängen, würden rund: Wenn man annimmt, dass 10% der Tubuli in einem Neuron zusammenhängen, würden rund: Neuronen für ein 25ms Neuronen für ein 100ms Neuronen für ein 500ms dauerndes bewusstes Ereignis benötigt werden. Bei einer Verarbeitungszeit von 500ms wären grob 10 9 Tubuli am Zustand der Überlagerung beteiligt. Bei einer Verarbeitungszeit von 500ms wären grob 10 9 Tubuli am Zustand der Überlagerung beteiligt.

21 Bsp. für Quantenberechnung Besonders für kognitive Aktivitäten (wieder erkennen eines Gesichts, freier Wille) Besonders für kognitive Aktivitäten (wieder erkennen eines Gesichts, freier Wille) Überlagerung von qubits Überlagerung von qubits

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


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