Die Rolle der Quantenmechanik in der kognitionsbasierten Evolution – Perry Marshall

Quelle: The role of quantum mechanics in cognition-based evolution – ScienceDirect

Veröffentlicht unter der Creative Commons-Lizenz „CC BY-NC-ND 4.0 Attribution-Non Commercial-No Derivatives 4.0 International“

Synopsis

Im Jahr 2021 stellte ich fest, dass in allen informationsbasierten Systemen, die wir verstehen, die Kognition den Code erzeugt, der die chemischen Reaktionen steuert. Bekannte Agenzien schreiben die Software, die die Hardware steuert, und nicht andersherum. Ich schlug vor, dass dasselbe in der gesamten Biologie der Fall ist. Obwohl die Lehrbuchbeschreibung von Ursache und Wirkung in der Biologie den umgekehrten Weg vorschlägt, nämlich dass chemische Reaktionen Code erzeugen, aus dem Kognition hervorgeht, gibt es in der Literatur keine Beispiele, die beide Schritte belegen. Ein mathematischer Beweis für den ersten Schritt, dass Kognition Code erzeugt, basiert auf dem Turing’schen Halteproblem. Der zweite Schritt, der Code zur Steuerung chemischer Reaktionen, ist die Aufgabe des genetischen Codes. Dies ist eine zentrale Frage der Biologie: Was ist das Wesen und die Quelle der Kognition? In diesem Beitrag stelle ich eine Beziehung zwischen der Biologie und der Quantenmechanik (QM) her und stelle die Hypothese auf, dass dasselbe Prinzip, das es einem Beobachter ermöglicht, eine Wellenfunktion zu kollabieren, auch der Biologie ihre Handlungsfähigkeit verleiht: die Fähigkeit des Organismus, auf die Welt einzuwirken, anstatt lediglich ein passiver Empfänger zu sein. So wie alle lebenden Zellen kognitiv sind (Shapiro 2021, 2007; McClintock 1984; Lyon 2015; Levin 2019; Pascal und Pross, 2022), schlage ich vor, dass Menschen Quantenbeobachter sind, weil wir aus Zellen bestehen und alle Zellen Beobachter sind. Dies stützt die jahrhundertealte Ansicht, dass der Beobachter in der QM das Ereignis nicht nur aufzeichnet, sondern eine grundlegende Rolle für dessen Ergebnis spielt. Die klassische Welt wird von Gesetzen bestimmt, die deduktiv sind; die Quantenwelt wird von Entscheidungen bestimmt, die induktiv sind. Wenn beide kombiniert werden, bilden sie die Hauptrückkopplungsschleife von Wahrnehmung und Handlung für die gesamte Biologie. In diesem Beitrag wende ich grundlegende Definitionen von Induktion, Deduktion und Berechnung auf bekannte Eigenschaften der QM an, um zu zeigen, dass der Organismus, der sich selbst (und seine Umgebung) verändert, ein Ganzes ist, das seine Teile formt. Es handelt sich nicht nur um Teile, die ein Ganzes bilden. Ich schlage vor, dass ein Beobachter, der die Wellenfunktion kollabiert, der physikalische Mechanismus zur Erzeugung negtiver Entropie ist. Der Weg zur Lösung des Informationsproblems in der Biologie führt über das Verständnis der Beziehung zwischen Kognition und Quantenmechanik.

1. Einführung

Der berühmte Biologe J.B.S. Haldane sagte: „Die Teleologie ist wie eine Geliebte für einen Biologen: Er kann nicht ohne sie leben, aber er will sich nicht mit ihr in der Öffentlichkeit zeigen.“ Mit diesen Worten brachte er eine Atmosphäre der Verleugnung auf den Punkt, die seinen geliebten Beruf für die nächsten 100 Jahre prägen sollte.

Diskussionen über den Zweck in akademischen Arbeiten wurden verboten, doch Levin berichtet: „‚Xenobots‘ bestehen aus embryonalen Hautzellen des Frosches Xenopus laevis und wurden als Plattform für die Bio-Robotik verwendet. Sie sind in der Lage, sich selbst zusammenzusetzen und zu regenerieren„ (Levin, 2022). „Wenn Molchzellen durch induzierte Polyploidie sehr groß werden, passen sie nicht nur die Anzahl der Zellen an, die zusammenarbeiten, um Nierentubuli mit dem richtigen Lumendurchmesser zu bilden, sondern können auch einen völlig anderen molekularen Mechanismus aufrufen (Zytoskelettverbiegung anstelle von Zelle zu Zelle-Kommunikation), um einen Tubulus zu bilden, der im Querschnitt aus nur einer um sich selbst gewickelten Zelle besteht; dies veranschaulicht die Intelligenz des Kollektivs, da es verschiedene Module auf niedrigerer Ebene kreativ einsetzt, um neue Probleme zu lösen“ (Levin, 2022). „Wenn man Kaulquappen so konstruiert, dass sie Augen am Schwanz (statt am Kopf) haben, können die Tiere sehr gut sehen“ (Blackiston und Levin, 2013). William James sagte: „Intelligenz ist ein festes Ziel mit variablen Mitteln, um es zu erreichen.“ Das Auge hat die Funktion zu sehen, aber das Auge der Kaulquappe und ihr gesamtes physiologisches System haben den gemeinsamen Zweck zu sehen, selbst wenn das Auge auf den Schwanz übertragen wird. Eine Uhr hat eine Funktion, die darin besteht, die Zeit anzuzeigen, aber eine Uhr tut nichts Vergleichbares wie eine Zelle. Eine Zelle hat so weitreichende und anpassungsfähige Funktionen, dass sie sich jeder einfachen Beschreibung entzieht. Alle Zellen und Gewebe sind intelligent (Fields et al., 2021; Lyon, 2015; Shapiro, 2021,) und kognitiv (Shapiro, 2007, Shapiro, 2021; McClintock, 1984; Lyon, 2015; Levin, 2019; Pascal und Pross, 2022), und alle Lebensformen verwandeln Unordnung in Ordnung. Uns fehlt ein Mechanismus, der erklärt, wie dies möglich ist.

Levin und Fields berichten: „Die Multiskalenkompetenz des Lebens ist wesentlich für die adaptive Funktion, sie potenziert die Evolution und bietet Strategien für die Kontrolle von oben nach unten (kein Mikromanagement), um komplexe Krankheiten und Verletzungen zu bewältigen. Wir schlagen eine auf den Beobachter fokussierte Sichtweise vor, die unabhängig von Maßstab und Umsetzung ist, und zeigen, wie die Evolution ähnliche Strategien zur Erkundung und Nutzung von Stoffwechsel-, Transkriptions-, Morphologie- und schließlich 3D-Bewegungsräumen entwickelte.“ (Levin, 2022). Das Leben besitzt etwas Besonderes: ein willentliches Selbstbewusstsein, das es von Steinen, Sanddünen und Schneeflocken unterscheidet.

Die Standardbeschreibung von Ursache und Wirkung in der Biologie lautet, dass die Chemie den Code erzeugt, aus dem die Kognition hervorgeht (Marshall, 2021). In der Literatur finden sich jedoch keine Beispiele, die den ersten Schritt (Marshall, 2015, 2021; Walker et al., 2017) oder den zweiten (Ginsburg 2019; Floridi 2005) belegen. Das ist zwar kein eindeutiger Beweis, doch in allen informationsbasierten Systemen, die wir kennen, erzeugt die Kognition einen Code, der die Chemie steuert. (Marshall und Rinaldi, 2004; 2021). Wir leben im Informationszeitalter, in dem Agenzien Software schreiben, die die Hardware steuert. Die Verursachung ist niemals andersherum.

In diesem Beitrag schlage ich vor, dass das berühmte Doppelspaltexperiment der Quantenphysik, bei dem die Beteiligung des Beobachters das Ergebnis des Zusammenbruchs der Wellenfunktion bestimmt, die dynamisch durch die Schrödingergleichung beschrieben wird – ob der Beobachter ein Teilchen oder eine Welle sieht -, den Schlüssel zum Geheimnis der Biologie enthält. Der Beobachter ist die Zelle. In diesem Papier wird die Hypothese aufgestellt, dass alle Lebewesen eine Wellenfunktion kollabieren können. Der Wellenkollaps durch einen Beobachter wäre dann der interne Mechanismus, durch den die Biologie Unordnung in Ordnung verwandelt.

2. Negative Informationsentropie und der Maxwell’sche Dämon

In seinem 1944 erschienenen Buch „Was ist Leben?“ (Schrödinger, 1944) führte Erwin Schrödinger das Konzept der „negativen Entropie“ oder „Negentropie“ ein, um die Art und Weise zu beschreiben, wie lebende Organismen Ordnung und Organisation aufrechterhalten, indem sie Entropie an ihre Umgebung abgeben. Negentropie ist nicht die umgekehrte thermodynamische Entropie, sondern die umgekehrte Informationsentropie (Shannon, 1948). Sie erzeugt ein Signal anstelle von Rauschen. Eine binäre Entscheidung, die Information erzeugt, ist ein Bit Negentropie (Davies, 2019; Marshall, 2021). Organismen verwandeln Unordnung in Ordnung, indem sie durch Wahlmöglichkeiten Informationen erzeugen. Die Negentropie erfordert ein Minimum an Energiekosten, das Landauer-Limit (Landauer, 1961). Die Fähigkeit eines Organismus, zu beobachten und daher ein physikalisches Ergebnis aus einer Überlagerung vieler Zustände zu wählen, indem er seine Aufmerksamkeit (Valenz, siehe unten) lenkt, ist der Maxwell’sche Dämon der Biologie. Davies sagt: „Das seltsame Kalkül der Quantenmechanik verlangt, dass man alle verfügbaren Pfade zwischen Start und Ziel integriert; sie alle tragen dazu bei, wie das Teilchen dorthin gelangt.“ Er fährt fort, die Photosynthese zu beschreiben: „Grüne Schwefelbakterien müssen das Beste aus dem herausholen, was sie bekommen können, und in der Tat nähert sich die Effizienz 100 Prozent, wobei wenig oder keine Energie verschwendet wird.“ (Davies, 2019).

Dieses Papier legt nahe, dass einige der dauerhaftesten Rätsel der Biologie, wenn man sie ein wenig umformt, identisch mit den Fragen der Quantenmechanik werden, die Physiker seit 100 Jahren untersuchen. In diesem Licht betrachtet, ergeben sich neue Fragen, die, wie ich voraussage, zu neuen bahnbrechenden Experimenten inspirieren werden.

3. Überblick über den Zusammenhang von Ursache und Wirkung in der Biologie

Weinberg (1992) befasst sich mit der Suche nach einer endgültigen Theorie in der Physik, die die grundlegenden Naturgesetze in einem einzigen, umfassenden Rahmen vereinen würde. Siehe auch (Wills, 2014). Yanofsky sagt: „In den letzten drei Jahrtausenden bestand ein Hauptziel der Wissenschaft darin, deterministische Regeln für alle Phänomene aufzustellen“ (Yanofsky, 2013). Eine implizite Annahme in den Naturwissenschaften ist, dass die gesamte Welt durch Mathematik ausgedrückt werden kann. Eine extreme Ansicht besagt, dass „alles Berechnung ist“ (Wolfram und Gad-el-Hak, 2003). Man könnte den Reduktionismus als den Glauben definieren, dass sich alles im Kosmos auf eine Gleichung reduzieren lässt. Laplace (Laplace, 1814) wollte „die Bewegung der größten Körper des Universums und die des kleinsten Atoms in einer einzigen Formel zusammenfassen; für einen solchen Intellekt wäre nichts ungewiss, und die Zukunft wäre ebenso wie die Vergangenheit vor seinen Augen präsent.“

4. Reduktionismus, Gödel und Turings Halteproblem

Reduktionismus kann definiert werden als: „Die Theorie, dass jedes komplexe Phänomen, insbesondere in der Biologie oder Psychologie, durch die Analyse der einfachsten, grundlegendsten physikalischen Mechanismen erklärt werden kann, die während des Phänomens in Betrieb sind.“ (Reduktionismus – Dictionary.com, n.d.)

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts verkündete der bekannte Mathematiker David Hilbert das Hilbert-Programm (Goldstein 2006) in der Hoffnung, eine vollständige und konsistente Axiomatisierung aller mathematischen Konzepte zu erreichen und damit die Mathematik als exakte und sichere Disziplin zu etablieren.

Im Jahr 1931 bewies Kurt Gödel mit seinen Unvollständigkeitssätzen, dass dies unmöglich ist (Gödel, 1931; Goldstein, 2006). Die Unvollständigkeit besagt, dass ein konsistentes formales System, das in der Lage ist, die Grundrechenarten auszudrücken, nicht alle wahren Aussagen innerhalb seines eigenen Systems beweisen kann. Das bedeutet, dass es in der Mathematik immer einige Wahrheiten geben wird, die im Rahmen eines bestimmten Systems nicht bewiesen werden können, und dass ein solches System „unvollständig“ ist (Davis, 1965). Die Axiome eines jeden mathematischen Systems werden gewählt (Weyl, 2013) und können nicht berechnet oder bewiesen werden. Wenn ein Axiom bewiesen und zu einem Theorem wird, beruht es unweigerlich auf etwas anderem, das nicht bewiesen werden kann. In der Geometrie ist es nicht möglich, das 2. Postulat von Euklid zu beweisen: „Ein Streckenabschnitt kann in beide Richtungen verlängert werden.“ Es setzt ohne Beweis voraus, dass der Raum unendlich ist. Dies ist ein Axiom, eine Regel, die frei von Widersprüchen zu sein scheint und die jeder zu befolgen bereit ist (Borsuk und Szmielew, 1960). Wir „wissen“, dass es wahr ist, aber wir können es nicht beweisen. Wir wissen nur, dass wir nicht bewiesen haben, dass sie falsch ist.

Alan Turing konzipierte 1936 die Turing-Maschine. Sie arbeitet, indem sie Eingaben von einem Band liest, ein Programm ausführt und auf ein Ausgabeband schreibt. Ein Computer mit Eingabe, Ausgabe und ausreichend Speicher ist im Grunde eine Turing-Maschine. Turing (1936) bewies, dass Computer und mathematische Funktionen deduktiv sind und dass ein Computer jede mathematische Funktion berechnen kann. Dies führte zu der Frage, ob wir im Voraus vorhersagen können, ob der Computer eine Antwort auf ein bestimmtes Problem liefern würde. Turing bewies, dass es keinen allgemeinen Algorithmus gibt, der diese Frage beantworten kann. Dies ist als Halteproblem bekannt (Turing, 1936) und ist ein Schlüsselergebnis für die Entwicklung meiner Argumentation. Dabei handelt es sich um eine Neuformulierung des Unvollständigkeitssatzes von Gödel aus dem Jahr 1931 (Davis, 1965).

5. Harte Grenzen der Wissenschaft

Dies ist für jeden Wissenschaftler von unmittelbarer Bedeutung, denn es bedeutet, dass es in der physikalischen Welt viele Verhaltensweisen gibt, die sich im Prinzip nicht auf Berechnungen reduzieren lassen. Im nächsten Abschnitt werde ich zeigen, dass die Biologie die Quantenmechanik nutzt, um diese Einschränkung zu umgehen. Der Wert des Reverse Engineering eines biologischen Mechanismus, der über die Berechnung hinausgeht, kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Levin beschreibt ein „Kontinuum der Handlungsfähigkeit“, das „diese Art von Verstand mit einer langfristigen Version des freien Willens ausstattet: die Fähigkeit, durch Übung und wiederholte Anstrengung die eigenen Denkmuster, Reaktionen auf Reize und funktionale Wahrnehmung zu verändern“ (Levin, 2022).

Der logische Positivismus war eine philosophische Bewegung, die mit Hilberts Programm zusammenhing. Er entstand im frühen 20. Jahrhundert und betonte die Verwendung von Logik und empirischen Beweisen als Grundlage des Wissens. Er vertrat die Ansicht, dass nur Aussagen, die durch Beobachtung oder logische Schlussfolgerung verifiziert werden können, eine Bedeutung haben und dass Metaphysik bedeutungslos sei. Der logische Positivismus führte zu Vorschlägen, dass das Universum selbst ein großes rechnerisches System ist und im Prinzip auf die Mathematik reduziert werden kann (Wolfram, 2002). Gödels Theorem und Turings Halteproblem machten es unmöglich, die Ideale des logischen Positivismus zu erreichen (Goldstein, 2006; Davis, 1965), da alle logischen Systeme auf unbeweisbaren (wenn auch vielleicht vernünftigen) Annahmen beruhen. Das bedeutet, dass es unmöglich ist, sich einem Thema ohne eine Reihe von unbeweisbaren Annahmen zu nähern.

6. Induktion erfordert Kognition: Beweis

Es ist möglich, mit Hilfe der Turing-Mathematik zu beweisen, dass Organismen Handelnde und nicht nur Rechenmaschinen sind:

1. Mathematische Funktionen und Computerprogramme sind gleichwertig und deterministisch

Die allgemeine rekursive Logik ist per Definition deduktiv und deterministisch („General recursive function – Encyclopedia of Mathematics“, n.d.
die Turing-Maschinen (Computer) sind äquivalent zur allgemeinen rekursiven Logik (Turing 1936).
daher sind Computer deduktiv und deterministisch.

Deduktives Denken (z. B. „23*78 = 1794“; „Alle Menschen sind sterblich, also ist Sokrates sterblich“) kann auf einfache und strenge Weise definiert werden: Jede bestimmte Schlussfolgerung, die durch mathematische Logik erreicht werden kann, wie oben beschrieben. Induktives Schließen (z. B. „Entwerfen Sie ein Modell des Sonnensystems auf der Grundlage von astronomischen Karten aus dem Jahr 1543“; „Sokrates ist sterblich, also sind alle Menschen sterblich“) ist jedoch schwieriger zu definieren. Es gibt keine allgemeingültige Definition der Induktion, und es gibt auch keine „dritte“ Form des Schlussfolgerns; alle anderen, wie die Abduktion, sind Kombinationen aus Induktion und Deduktion. Dies veranlasst mich, die Induktion wie folgt zu definieren: Induktion ist jede Argumentation, die nicht deduktiv ist. Induktion liegt immer dann vor, wenn eine Frage gestellt wird, auf die es keine bewiesene Antwort gibt, und eine Vermutung angestellt wird.

2. Deterministische Turing-Maschinen sind deduktiv

Induktive und deduktive Prozesse, wie oben definiert, schließen sich gegenseitig aus.
Prozesse in klassischen Turingmaschinen sind äquivalent zu deduktiven Prozessen.
daher können Turing-Maschinen keine induktiven Schlussfolgerungen ziehen.

Turings Halteproblem ist die strengste Definition des induktiven Schließens. Wenn Deduktion nur erreicht wird, wenn die Turing-Maschine anhält, dann ist jede Frage, ob die Turing-Maschine anhält, wann sie anhält, warum sie anhält, wie sie zum Anhalten gebracht werden kann und was passiert, wenn sie anhält, Induktion. Ein Computer kann nicht induktiv denken, weil er per Definition deduktiv ist. Nur ein Handelnder kann sich auf das Problem des Anhaltens berufen. Daher definiere ich „Handelnder“ hier als jede Entität, die induktiv denken kann.

Daraus ziehen wir die folgende Schlussfolgerung:

3. Negentropie (induktives Denken, Wahlmöglichkeiten) erfordert Handeln

Negentropie ist Wahl
nur Handelnde treffen Entscheidungen
Daher erfordert die Negentropie ein Handeln

Marshall (2021) erörtert diesen Beweis ausführlicher. Wigner (1961) erörtert die scheinbare Universalität der Mathematik bei der Beschreibung physikalischer Phänomene. Dies kann jedoch nur wahr sein, wenn einige Vorbehalte gemacht werden. Jeder Schüler hat in einem Mathe-Test schon einmal falsche Antworten gegeben. Das Papier, auf das sie die Antworten geschrieben haben, und die Tinte auf dem Papier gehorchen immer noch den physikalischen Gesetzen und den Gleichungen, die die Physiker verwenden, um sie darzustellen. Das Medium, das die Information trägt, entspricht also den mathematischen Gesetzen, während die Information selbst Widersprüche aufweist.

Die Materie gehorcht dem Diktat der Mathematik und Physik, die Symbole jedoch nicht. Nur weil die Biologie in der Lage ist, Symbole zu erzeugen, ist sie in der Lage, negative Informationsentropie zu erzeugen und Unordnung in Ordnung zu verwandeln (Walker et al., 2017). Dies birgt die Möglichkeit falscher Antworten, die sich nicht vermeiden lassen. Dies ist die eigentliche Definition der Induktion, bei der man nicht beweisen kann, ob eine Behauptung wahr oder falsch ist.

Das bedeutet, dass viele physikalische Systeme mathematisch modelliert werden und viele davon deterministisch sein können. Aber per Definition kann kein System, das Induktion betreiben kann, auf Mathematik reduziert werden. Das ist der Grund, warum wir nicht in der Lage sind, den Ursprung des genetischen Codes zu erklären, den menschlichen Geist zu modellieren, irgendetwas in den weichen Wissenschaften genau vorherzusagen oder den Evolutionsprozess genau zu modellieren. Das liegt nicht einfach daran, dass diese Dinge zu komplex sind, sondern daran, dass es sich nicht um Rechenprozesse handelt. Daher ist kein vollständiges mathematisches Modell möglich. Dies könnte eine Erklärung dafür sein, warum, wie Shapiro sagt, „uns eine detaillierte Darstellung jedes größeren evolutionären Übergangs fehlt. Der Ursprung des Lebens ist das offensichtlichste Beispiel, aber wir haben ähnlich skizzenhafte Darstellungen darüber, wie die ersten Zellen entstanden sind, wie Zellen komplexe Strukturen wie Kerne und Mitochondrien entwickelt haben, wie mehrzellige Organismen entstanden sind und wie sich komplexe Organe wie das Gehirn und das Immunsystem entwickelt haben.“ (Shapiro, 2011).

Dennoch ist die Biologie dem „Neid auf die Physik“ zum Opfer gefallen, der besagt, dass die Biologie nur eine hochentwickelte Physik und Chemie ist (Nelson und Richard, 2015). Wenn das stimmt, müssen wir noch sehr viel über Physik und Chemie lernen. Richard Feynman hat einmal gesagt: „Was ich nicht bauen kann, verstehe ich nicht“ (Feynman, 1985). Wenn das stimmt, dann sollte der Goldstandard in der Wissenschaft nicht die Peer Review sein, sondern die Technik: Kann man es bauen, und funktioniert es? Nur weil wir diese Dinge nicht modellieren können, heißt das nicht, dass wir sie nicht bauen können. Eine ingenieurwissenschaftliche Lösung für die Entstehung des Lebens und der Evolution würde auch die folgenden Fragen beantworten: Wie können wir eine Zelle bauen? Wie können wir synthetische Geräte bauen, die mit den Fähigkeiten einer Zelle mithalten können? Wie könnten wir ein Auto, ein Flugzeug oder ein Gerät konstruieren, das sich selbst repariert und weiterentwickelt? Wie können wir Organe regenerieren und den Alterungsprozess umkehren?

7. Biologische Informationen und das OSI-7-Schichten-Modell

Marshall und Rinaldi (2004) und Spurgeon (2000) erklären, dass nach dem OSI-7-Schichten-Modell in der Informatik die unterste Schicht jeder Kommunikation die „physikalische Schicht“ ist: Kupfer, Glasfaser, Magnetband oder Funkwellen. Höhere Schichten fügen Abstraktionsebenen hinzu, z. B. wie Zustände wie „0“ oder „1“ als Spannung auf dem Draht oder als Lichtimpulse, die auf der Glasfaser dargestellt werden; Symbole wie ASCII-Zeichen; und weiter oben in der Kette durch verschiedene Ebenen von Netzwerkprotokollen, Betriebssystemen, Tabellenkalkulationen und Webbrowsern. Informationen werden immer „von oben nach unten“ kodiert und in genau umgekehrter Reihenfolge dekodiert. Was impliziert, wenn auch nicht immer gesagt wird, ist, dass sich an der Spitze des Stapels immer ein kognitiver (menschlicher) Agent befindet (siehe Abb. 1). Somit ist die Kommunikation in der Praxis immer ein kognitives Phänomen und nicht ausschließlich mechanisch.

Abb. 1. Der Agent in Bezug auf das OSI-7-Schichten-Modell.

Dies spiegelt die grundlegende Natur von verschachtelten Informationsstrukturen wider. Auch der genetische Code folgt dieser Struktur, mit DNA/RNA-Molekülen als physikalischer Schicht, Codons als nächster Schicht und Anweisungen zum Zusammenbau von Aminosäuren zu Proteinen darüber (Marshall, 2021). Ich behaupte, dass die Biologie, genau wie die Technologie, von einer Agentur gesteuert wird. Zahlreiche Quellen zeigen, dass alle lebenden Zellen kognitiv sind (McClintock 1984; Margulis 1971; Levin 2022; Ginsburg und Jablonka 2019; Baluška et al. 2021; Noble 2016; Torday 2023; Liu 2022; Heng 2019; Laukien 2021; Baluška und Yokawa, 2021) und dass nicht nur genetische Anweisungen die Zelle aufbauen, sondern die Zelle ihre eigene Genetik als Reaktion auf Umweltherausforderungen verändert.

Die Behauptung, dass zufällige Widrigkeiten für das DNA-Molekül das Rohmaterial für die Evolution liefern (wie von Coyne (2009) vertreten, siehe auch Nobles „Illusions of the Modern Synthesis“ (Noble, 2021)), ist so, als würde man sagen, dass man Telefongespräche verbessern kann, indem man ein Lichtbogenschweißgerät neben einer Telefonleitung betreibt. Beide erzeugen Informationsentropie (Marshall, 2015; Shannon, 1948), so dass es nicht möglich ist, dass dies wahr ist. Dies wird durch die Tatsache verstärkt, dass Zellen über umfangreiche Fehlererkennungs- und -korrektursysteme verfügen (Shapiro, 2021). McClintock (1953) entdeckte, dass die Maispflanze Transposons aktivierte, um den Schaden zu beheben, wenn ihre DNA mit Mutagenen geschädigt wurde (ihr Experiment war vergleichbar mit dem Betrieb eines Lichtbogenschweißgeräts neben einem Ethernet-Kabel). Als sie mit feindlichen Umständen konfrontiert wurde, entwickelte der Organismus eine neuartige Lösung für Schäden, die nie zuvor aufgetreten waren. Eine Maispflanze, die induktiv schlussfolgert. Dies lässt den Schluss zu, dass die Top-Down-Kausalität in der Biologie ebenso wie in der Technik ein wichtiges Merkmal ist. Die Verursachung erfolgt weder ausschließlich von oben nach unten noch von unten nach oben, sondern ist eine kontinuierliche Reihe von Rückkopplungen, die zusammen das „organisierte Ganze“ bilden, das den nahtlosen, absichtsvollen Makroorganismus ausdrücklich kennzeichnet, d. h. es gibt keine privilegierte Ebene der Verursachung.

8. Infragestellung der Standardbeschreibung von Kausalität als Chemikalien – > Code – > Kognition

Wir können untersuchen, ob dies zutrifft, indem wir fragen, woher der Code kommt. Yockey (2005) formulierte diese Frage in Anlehnung an Claude Shannons Schrift „A Mathematical Theory of Communication“ aus dem Jahr 1948, in der Kommunikation als eine Nachricht definiert wird, die zwischen einem Codierer und einem Decodierer übertragen wird und dem Rauschen (Informationsentropie) unterliegt. Yockey sagte: „Es gibt nichts in der physikalisch-chemischen Welt, das auch nur im Entferntesten mit Reaktionen vergleichbar wäre, die durch Sequenzen und Codes zwischen Sequenzen bestimmt werden … Es gibt keine Spur von Nachrichten, die die Ergebnisse chemischer Reaktionen in unbelebter Materie bestimmen … Der Ursprung eines genetischen Codes ist eine Brücke, die überquert werden muss, um den Abgrund zu überwinden, der Chemie und Physik von der Biologie trennt … Die Existenz eines Genoms und des genetischen Codes trennt lebende Organismen von unbelebter Materie.“ Yockey zeigte in demselben Text, dass die Transkription und Translation der DNA sowohl mit Shannon-Kommunikationssystemen als auch mit Turing-Maschinen isomorph ist. Das bedeutet, dass wir die Turing-Mathematik anwenden können, um eines der ältesten Rätsel der Biologie zu lösen.

Nur ein Agent will eine Antwort finden. Der Computer selbst will gar nichts. Nur ein Agent möchte wissen, ob die Biene Pollen findet oder der Vogel einen Wurm. Die Fähigkeit, solche Fragen zu stellen, ist induktiv und kann nicht von einem Computer gestellt werden, der nicht bereits darauf programmiert ist. Daher lässt sich die Biologie nicht auf die Mathematik reduzieren. Auch die Mathematik lässt sich nicht auf die Mathematik reduzieren; das ist die Essenz des Gödelschen Unvollständigkeitssatzes.

Ähnliche Beweise wurden auch von Kauffman und Roli (2021), Louie (2020) und Rosen (1991) veröffentlicht, die mit unterschiedlichen Ansätzen zu demselben Ergebnis kamen. Kauffman wendete die Mengenlehre auf Affordanzen an; Louie näherte sich dem Problem mit Hilfe der relationalen Biologie; Rosen sagte, dass lebende Systeme in der Lage sind, künftige Ereignisse vorherzusehen und sich an sie anzupassen, während rechnergestützte Systeme grundsätzlich reaktiv sind und nur auf der Grundlage vorgegebener Algorithmen auf Eingaben reagieren können. Dies lässt sich auch in mathematischen Begriffen ausdrücken: Die Axiome eines jeden mathematischen Systems können nicht berechnet oder aus dem System selbst abgeleitet werden; sie müssen gewählt werden (Marshall, 2021; Weyl, 2013).

Beim Halteproblem erfordert dies auch, dass der Agent die Fähigkeit besitzt, die Eingaben und Ausgaben der Turing-Maschine wahrzunehmen und eine Erwartung darüber zu bilden, was in der Zukunft passieren wird. Dies erfordert Gedächtnis, Bewusstsein für die Zukunft und Vorstellungskraft. Zum Vergleich: Shettleworth (2009) definiert biologische Kognition als „die Mechanismen, mit denen Tiere Informationen aus der Umwelt aufnehmen, verarbeiten, speichern und auf sie reagieren. Dazu gehören Wahrnehmung, Lernen, Gedächtnis und Entscheidungsfindung“.

Jede Entscheidung über die Zukunft ist eine Induktion. Streng genommen ist es unmöglich, abzuleiten, was geschehen wird. Wir können nicht ableiten, dass die Sonne morgen früh aufgehen wird, wir können nur folgern. Induktion in Bezug auf die Vergangenheit bezieht sich auf unsere Unfähigkeit, genau zu wissen, was passiert ist. Wir schließen aus einer Vielzahl von Daten, dass Platon eine reale Person war.

Eine Fülle von Forschungen zur basalen Kognition und zum Dritten Weg der Evolution zeigt zweifelsfrei, dass Zellen, Gewebe und Organismen über kognitive Fähigkeiten verfügen. „Selbst einzelne bakterielle oder archaeische Zellen sind mit lebensspezifischen Eigenschaften und Merkmalen in einem solchen Ausmaß ausgestattet, dass man zu Recht davon ausgehen kann, dass sie eine basale Form von Proto-Bewusstsein sowie intentionale und kognitive Fähigkeiten besitzen.“ (Baluška et al., 2021). Dazu gehören „die Wahrnehmung der Umwelt (z. B. Epigenetik und Initiierung von Hypermutation), die Interpretation der Bedeutung von Signalen (z. B. DNA-Linguistik, Reparatur und Kontrollpunkte), das Treffen von Entscheidungen (z. B. Transpositionsereignisse), das Ergreifen von Maßnahmen auf der Grundlage von Eigeninteressen (z. B. Selbst-/Nicht-Selbst-Identifikation; Resistenz gegen Krebstherapien) und die Veränderung der eigenen Person (z. B. Genomchaos und Hypermutation)“ (Marshall, 2021).

Während also viele Aktivitäten in der Biologie klassischer Physik und Chemie mit algorithmischen Reaktionen entsprechen, sind die Mechanismen, die den Organismus zu neuartigen Anpassungen veranlassen, keine. In der Nobelpreisarbeit von Barbara McClintock (McClintock 1984) unterscheidet sie zwischen Bedrohungen wie Hitzeschock und Hunger, auf die Zellen algorithmisch reagieren, und Bedrohungen, für die es keinen Präzedenzfall gibt. Neuartige Bedrohungen führen zu unvorhersehbaren, kontextabhängigen Reaktionen. McClintock war die erste moderne Biologin, die forderte, dass künftige Forschungen „das Ausmaß des Wissens, das die Zelle über sich selbst hat, und die Art und Weise, wie sie dieses Wissen in einer ‚durchdachten‘ Weise nutzt, wenn sie herausgefordert wird, bestimmen“ (Shapiro, 2014).

Levin berichtet, dass Kaulquappen in eine Bariumlösung gelegt wurden, die ein unspezifischer Blocker aller Kaliumkanäle ist. Dies machte es den Nervengeweben im Kopf unmöglich, eine normale Physiologie aufrechtzuerhalten, und infolgedessen explodierten die Köpfe der Kaulquappen. Das Experiment zeigte jedoch, dass die Plattwürmer bald einen neuen Kopf regenerieren, der unempfindlich gegen Barium ist. Die Experimentatoren hatten keinen Grund zu der Annahme, dass die Vorfahren der Kaulquappen diese Schutzreaktion bereits erlernt hatten; es ist möglich, dass dies das erste Mal in der Geschichte war. Es zeigt, dass Organismen in Echtzeit neue Lösungen für einzigartige Probleme entwickeln (Levin, 2022).

Information wird durch Kognition erzeugt. Es ist mathematisch unmöglich, dass das Gegenteil der Fall ist. Wir stehen vor der zentralen Frage der Biologie: Was ist das Wesen und die Quelle der Kognition? Dies führt uns zum Doppelspaltexperiment.

9. Biologie und das Doppelspaltexperiment

Das ehrwürdige Doppelspaltexperiment (Davies, 2019; Greene, 1999), das mittlerweile 200 Jahre alt ist, zeigt, dass Ursache und Wirkung nicht mit unseren klassischen Vorstellungen übereinstimmen. Eine kohärente Lichtquelle, die auf einen Bildschirm gerichtet ist und durch zwei Schlitze blockiert wird, erzeugt auf dem Bildschirm ein Interferenzwellenmuster. Dies gilt auch dann, wenn die Photonen einzeln auf den Schirm geschossen werden.

Legt man jedoch einen Teilchendetektor auf einen Spalt, um zu sehen, welchen Spalt das Teilchen passiert hat, erzeugt es kein Wellenmuster mehr. Stattdessen bildet es einen Punkt auf dem Bildschirm.

Wenn man dann den Teilchendetektor abnimmt, erzeugt das System wieder ein Wellenmuster.

Es ist, als ob das Teilchen „weiß“, ob der Experimentator nach einem Teilchen oder einer Welle sucht. Es „weiß“ sogar, ob der Detektor funktioniert oder nicht.

Bevor die Messung durchgeführt wird, befindet sich das Teilchen in einer Überlagerung orthogonaler Zustände: Es ist sowohl Teilchen als auch Welle. Sobald die Messung durchgeführt wird, kollabiert die Überlagerung auf eine Basis, die durch die Art der Messung und das Messgerät bestimmt wird. Wenn diese Basis eine Eigenschaft der Teilchennatur der Materie ist, wird ein Teilchen beobachtet. Handelt es sich bei dieser Basis um eine Eigenschaft der Wellennatur der Materie, wird eine Welle beobachtet.

10. Das Prinzip des Wellenkollapses in der Quantenmechanik

Der Nobelpreisträger Anton Zeilinger sagte über die Quantensuperposition Folgendes:

„Die Überlagerung von Amplituden … ist nur gültig, wenn es keine Möglichkeit gibt, auch nur im Prinzip zu wissen, welchen Weg das Teilchen genommen hat. Es ist wichtig zu erkennen, dass dies nicht bedeutet, dass ein Beobachter tatsächlich zur Kenntnis nimmt, was passiert. Es reicht aus, das Interferenzmuster zu zerstören, wenn die Weginformation prinzipiell aus dem Experiment abrufbar ist oder sogar, wenn sie in der Umgebung verstreut ist und jenseits jeder technischen Möglichkeit liegt, wiedergewonnen zu werden, aber prinzipiell noch ‚da draußen‘ ist“. Das Fehlen einer solchen Information ist das wesentliche Kriterium für das Auftreten von Quanteninterferenz. (Zeilinger 1999)

Dies ist merkwürdig. Die Physiker bemühen sich seit 100 Jahren um eine Erklärung (Heisenberg 1958). Aber selbst in der obigen, sehr kurzen Beschreibung muss eine wichtige Feststellung gemacht werden: Das Quantensystem verhält sich als Ganzes, nicht nur als die Summe seiner Teile. Das ist genau das, was so seltsam daran ist. Es scheint nur eine Ansammlung von Teilen zu sein: ein Bildschirm, ein Laser, zwei Schlitze, ein Teilchendetektor, Kabel und LEDs. Aber das Verhalten des Teilchens wird durch die Makrokonfiguration des gesamten Systems bestimmt.

11. Interpretationen der Quantenmechanik

Einige, aber nicht alle Interpretationen der QM besagen, dass der Beobachter eine aktive Rolle im Ergebnis des Experiments spielt. Zwei davon sind die Kopenhagener Deutung (Bohr 1928; Wigner 1961; Everett 1957; Bohm 1952). Am meisten sympathisiere ich mit der Bewusstseinsinterpretation („Von Neumann-Wigner“) der QM (von Neumann 1932; Wigner 1961), die die Kopenhagener Deutung erweitert, indem sie vorschlägt, dass das Bewusstsein eines Beobachters erforderlich ist, damit der Kollaps der Wellenfunktion eintritt. Dies deutet darauf hin, dass der physikalische Prozess der Messung nicht ausreicht, um den Kollaps zu verursachen; stattdessen ist es das Bewusstsein des Beobachters für das Ergebnis, das zu einem definitiven Ergebnis führt.

Es ist unklar, ob es das Bewusstsein des Beobachters ist, das die Welle kollabieren lässt, oder ob es lediglich die bewusste Handlung eines Beobachters ist, die erforderlich war, um den Detektor zu bauen und zu betreiben, damit überhaupt eine Messung durchgeführt werden konnte. Die uns vorliegenden Beweise zeigen, dass es, soweit wir wissen, außerhalb der Biologie keine Messvorgänge gibt. Das liegt daran, dass symbolische Informationen außerhalb der Biologie nicht existieren (Walker et al., 2017). Nur kognitive Agenten bauen Teilchendetektoren, Turing-Maschinen oder Shannon-Kommunikationssysteme (Marshall 2015, 2021; Yockey 2005). Diese Frage reicht bis zum Ursprung des Lebens selbst zurück. Dies ist ein entscheidender Punkt: So oder so ist der Wellenkollaps immer mit Kognition verbunden, ohne dokumentierte Ausnahmen. QM und Biologie werden durch Entscheidungen angetrieben, im Gegensatz zur klassischen Welt, die nach festen Gesetzen funktioniert.

12. Quantenmechanik in biologischen Prozessen

Immer mehr Literatur zeigt, dass mehrere biologische Prozesse ohne Rückgriff auf die QM nicht vollständig erklärt werden können. Dazu gehören Phänomene wie die Enzymkatalyse, die Photosynthese und der Geruchssinn (Ball, 2011; McFadden und Al-Khalili, 2018). Davies (2019) erörtert das Exzitonenverhalten in einem Photosynthese-Experiment von Engel et al. (2007): „Es gibt viele Wege, die das Exziton nehmen kann und, wenn die Quantenkohärenz aufrechterhalten wird, auch nehmen wird – gleichzeitig. Grob gesagt ist das Exziton in der Lage, alle Optionen auf einmal zu sichten und den bestmöglichen Weg zum Reaktionszentrum herauszufinden. Und dann nimmt es diesen Weg. Was ich hier beschreibe, ist eine außergewöhnliche Art von [Maxwell’schem] Dämon, ein Quanten-Superdämon, der alle verfügbaren Wege auf einmal ‚kennt‘ und den besten auswählen kann.“ Das Verhalten des Exzitons ist ein hervorragendes Beispiel für induktives Denken. Der Superpositionszustand ist das Mittel, mit dem Organismen mehrere zukünftige Wege in Betracht ziehen. Beim Wellenkollaps versuchen sie, aus dem Chaos eine Ordnung zu schaffen – ohne die Gesetze der Physik zu verletzen.

Das Makro bestimmt auch das Mikro. Das Ganze kontrolliert die Teile, und die Teile kontrollieren das Ganze. Die bloße Verfügbarkeit von Informationen bestimmt das Ergebnis. Und genau das ist das Problem, mit dem sich Biologen seit 100 Jahren herumschlagen. Wie kann ein ganzer Organismus sich selbst erhalten und seine einzelnen Teile verändern, um die Homöostase aufrechtzuerhalten und sich weiterzuentwickeln?

13. Radins Doppelspaltexperiment

Dean Radin führte ein Experiment durch (Radin et al., 2012), das diese Frage weiter beleuchtet. Radin wollte wissen, ob geschulte Meditierende das Ergebnis des Doppelspaltexperiments beeinflussen können. Er wollte testen, ob die bewusste Beobachtung durch erfahrene Meditierende diesen Welle-Teilchen-Dualismus beeinflussen kann. Die Teilnehmer, zu denen sowohl geschulte Meditierende als auch Nicht-Meditierende gehörten, wurden gebeten, ihre Aufmerksamkeit auf den Doppelspaltapparat zu richten und zu versuchen, die Wellenfunktion mental zu „kollabieren“ und die Teilchen zu zwingen, sich wie Teilchen statt wie Wellen zu verhalten. In der Studie wurde berichtet, dass es in den Phasen, in denen die Meditierenden ihre Aufmerksamkeit auf den Doppelspaltapparat richteten, zu einer statistisch signifikanten Verschiebung des Interferenzmusters im Vergleich zur Kontrollgruppe der Nicht-Meditierenden kam. Es wäre lohnenswert, dieses Experiment mit einer viel größeren Anzahl von Probanden durchzuführen.

Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die bewusste Aufmerksamkeit der Meditierenden das Verhalten der Teilchen beeinflusst haben könnte, so dass sie ein teilchenähnliches Verhalten zeigten. Dieses Experiment ergab eine Sicherheit von 4,36 Sigma und einen p-Wert von 6-10^-6. Dies ist zwar kein definitiver Beweis für eine kausale Beziehung, aber es deutet stark darauf hin, dass die Absicht des Beobachters ein entscheidender Faktor für das Ergebnis des Wellenkollapses ist. Radins Experiment impliziert, dass der Wellenkollaps durch den Akt der Beobachtung verursacht wird. Er könnte aber auch durch das vorherige Bemühen, ihn zu entdecken, verursacht werden. Es würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen, zwischen diesen beiden Möglichkeiten zu entscheiden; wichtig ist nur, dass ein Akteur in jedem Fall eine Absicht haben muss. Die Superposition kollabiert entweder zu einem Teilchen oder zu einer Welle als Ergebnis eines kognitiven Agenten, der induktive Schlussfolgerungen zieht.

14. Hypothese: Die Biologie übt ihre Macht durch den Zusammenbruch der Wellenfunktion aus

In Verbindung mit dem, was wir über basale Kognition und kognitionsbasierte Evolution wissen, erscheint das Doppelspaltexperiment gar nicht mehr so seltsam. Es steht im Einklang mit dem, was wir über Beobachter und Messungen wissen. Alle Zellen messen Informationen (Reber et al., 2023; Miller, 2018). Lyon (2015) kategorisiert die bakterielle Kognition als Sinneswahrnehmung, Unterscheidung, Gedächtnis, Lernen, Problemlösung, Kommunikation, Motivation, Antizipation, Bewusstsein, Selbstreferenz, Normativität und Intentionalität (Fitch, 2008). Die Rolle eines Beobachters im Doppelspaltexperiment umfasst identische Kategorien der Kognition, um am Experiment teilzunehmen, Ergebnisse zu erkennen und aufzuzeichnen. Der Organismus muss Inputs und Handlungen priorisieren, was als Valenz bezeichnet wird. „Die Valenz bezieht sich auf die Attraktivität, Akzeptanz oder Tolerierbarkeit eines Reizes … die Valenz eines Signals ist implizit in den Prozessen enthalten, die z. B. die Rotation der Flagellarmotoren oder die komplexe Entwicklungssequenz der Signalgebung, genetischen Transkription und Proteinexpression koordinieren, die zur Sporulation führt“ (Lyon, 2015) (siehe Tabelle 1).

Daher schlage ich vor, dass die Messung in einer Zelle und die Messung im Doppelspaltexperiment ein und dasselbe sind. Wenn eine Zelle den Salzgehalt, Lichtquellen, Nahrungsquellen, Fressfeinde oder Viren bewertet, muss sie symbolische Informationen erzeugen und interpretieren, die von Natur aus unvollständig sind (Miller, 2018). Eine Messung ohne Messgerät gibt es nicht. Die Messung gemäß der Definition in Tabelle 2 erfordert einen Code, den es nur in der Biologie gibt.

Biologie	Quantenmechanik
Kognition	Beobachter
Code	Detektor
Chemie	Kollaps der Wellenfunktion

Tabelle 1. Äquivalenzen zwischen Biologie und Quantenmechanik

Tabelle 2: Definitionen

Diese Definitionen sind mit den Standard-Wörterbuchdefinitionen und dem Sprachgebrauch vereinbar, wurden aber speziell für diese Arbeit so formuliert, dass sie miteinander vereinbar sind und die hier vertretene Hypothese verdeutlichen.

Kognition: Fähigkeit zum induktiven Schlussfolgern.
Kognition ist isomorph mit Beobachtern in der Quantenmechanik, Entscheidungen, Evolution, Messung und Wahrnehmung, Nutzbarmachung der Stochastik, induktives Denken, Zuweisung von Bedeutung zu Symbolen, Axiome in der Mathematik, Formulierung wissenschaftlicher Gesetze, Negentropie und Maxwellscher Dämon (Marshall, 2021).

Code: Symbole, die in einem Shannon-Kommunikationssystem ausgetauscht werden, das auch eine Turing-Maschine ist (Yockey, 2005). Code ist isomorph mit Teilchendetektoren, Computern, Algorithmen, Turing-Maschinen, Shannon-Kommunikationssystemen, DNA-RNA-Transkription und -Übersetzung, deduktivem Denken, mathematischen Funktionen, Symbolen und Logik (Marshall, 2021).

Chemie: Physikalisch-chemische Gesetze der klassischen Physik und Chemie, „Teilchen und Wellen“ und Ergebnisse des Zusammenbruchs von Wellenfunktionen. Die Unterscheidungen zwischen Kognition und Codes und Chemie sind scharf, mit nur einem schmalen Band der Mehrdeutigkeit zwischen ihnen, wie folgt: Die gestrichelte Linie zwischen Kognition und Codes ist der Raum zwischen Induktion und Deduktion. Dies ist das Turingsche Halteproblem. Alles Wissen über ein von außen gemessenes Ereignis ist zunächst induktiv und wird erst dann deduktiv, wenn der Akteur ein erfolgreiches symbolisches Modell dieses Prozesses konstruiert hat. Alle Zellen und alle Lebewesen tun dies. Turings Halteproblem und Gödels Unvollständigkeitssatz besagen, dass Computer nur deduktiv denken können, keine Entscheidungen treffen, keine Axiome generieren können, die nicht bereits vorhanden sind, und keine eigenen Annahmen aufstellen oder beweisen können. Induktives Denken liegt immer dann vor, wenn ein Akteur vorhersagt, was in der Zukunft passieren wird, ohne die Möglichkeit zu haben, es zu berechnen. Induktion liegt immer dann vor, wenn Sie vorhersagen, ob, wann, wo, warum oder wie die Maschine anhalten wird. Die „gestrichelte Linie“ zwischen Codes und Chemikalien enthält eine Zweideutigkeit. Es geht um die Frage, ob ein physikalischer Zustand ein Symbol ist oder nicht. Symbole existieren nur in einem Kontext von Kodierung und Dekodierung. Eine symbolische Beziehung kann nur durch gegenseitige Beobachtung eines physikalischen Ereignisses bestätigt werden, siehe Definition unten.

Beobachter: Kognitiver Agent, der zu induktiven Schlussfolgerungen fähig ist und seine Erwartung, ob die Turing-Maschine anhält, nach außen kommunizieren kann.

Detektor: Ein Turing-Maschine/Shannon-Kommunikationssystem, das in der Lage ist, ein Teilchen zu erfassen und symbolische Informationen über den Zustand des Teilchens zu speichern. Ein Detektor hat keine Kognition.

Induktives Schlussfolgern: Jede Schlussfolgerung, die nicht deduktiv ist (Marshall, 2021).
Induktion liegt immer dann vor, wenn ein Agent eine Vermutung über die Zukunft anstellt, die nicht berechnet werden kann (Turings Halteproblem). Nur ein kognitiver Akteur (Subjekt, Beobachter) stellt sich die Frage, ob eine Turing-Maschine anhalten wird, denn nur ein kognitiver Akteur hat ein Bewusstsein für die Zeit. Eine Turing-Maschine kann sich nicht selbst fragen, ob sie anhalten wird, sie kann nur Anweisungen befolgen. Dies ist die Grenze zwischen dem Expliziten und dem Impliziten.

Deduktives Schlussfolgern: Symbolische Logik; Berechnungen mittels mathematischer Funktionen oder Turing-Maschinen. („Allgemeine rekursive Funktion – Enzyklopädie der Mathematik“, n.d.) Nach der Church-Turing-These sind die beiden gleichwertig (Church, 1936). Ich akzeptiere die Church-Turing-These und nehme sie in dieser Arbeit als axiomatisch an.

Messung: Aufzeichnung der klassischen Shannon-Information darüber, ob Quanten zu einem Teilchen oder einer Welle oder einem anderen physikalischen Ereignis kollabiert sind. Der Akt der Messung lässt die Wellenfunktion kollabieren. „Messung“ bedeutet in der QM dasselbe wie in der Zellbiologie.

Kollabieren der Wellenfunktion: Wenn ein Quantensystem bei einer Messung von einer Überlagerung mehrerer Zustände in einen einzigen, eindeutigen Zustand übergeht, d. h. wenn man das Doppelspaltexperiment durchführt und ein Ergebnis beobachtet, das entweder ein klassisches Teilchen oder eine Welle ist (Greene, 1999). Auch bekannt als Dekohärenz. (Beachten Sie, dass es einige Interpretationen der QM gibt, die besagen, dass die Wellenfunktion nicht wirklich kollabiert. Eine Entscheidung zwischen diesen Ansichten würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen, und ich verwende die gängigste Sprache, die zur Beschreibung des Doppelspaltexperiments verwendet wird).

Symbol: Eine Abbildung von Menge „A“ auf Menge „B“, wobei das Wort „Menge“ im abstrakten mathematischen Sinne verwendet wird. (Yockey, 2005) In der DNA wird GGG auf Glycin abgebildet. In HTML entspricht es „Bold“. Bei einer Ampel entspricht „rot“ STOP.

Information: Symbole, die zwischen einem Encoder und einem Decoder ausgetauscht werden (Shannon, 1948). Information ist eine physikalische Darstellung einer Auswahl, die in Bits gemessen wird (und nicht in Kilogramm, Metern, Sekunden oder anderen physikalischen Größen).

Physikalisches Ereignis: Ein klassisches Ergebnis, das oberhalb der Landauer-Grenze gemessen und aufgezeichnet wurde und für das ein Beobachter über genügend Bits der Shannon-Information verfügt, um einen angemessenen Kontext zu liefern, der die Existenz dieses Ereignisses bestätigt. (Fields, 2012; Levin, 2020).

Bedeutung: Wenn Kodierer und Dekodierer eine gemeinsame Definition für ein Symbol haben. (In Zellen steht GGG für Glycin, AAA für Lysin und 1000001 in ASCII für „a“.)

Gegenseitige Beobachtung eines physikalischen Ereignisses: Zwei oder mehr Beobachter teilen genügend klassische Informationen und Kontext, um sich auf die Bedeutung zu einigen: Das Ereignis ist tatsächlich eingetreten; beide beziehen sich in ihrer Kommunikation miteinander symbolisch auf dasselbe Ereignis, und beide stimmen darin überein, dass es eingetreten ist. (Dies bezieht sich auf das Qualia-Problem.)

Qualia: Die Tatsache, dass wir nicht wissen können, wie es ist, ein anderer Beobachter zu sein.
„Ich kann nicht wissen, ob du Rot genauso erlebst wie ich.“ Wir können nur wissen, was der Beobachter uns über seine Messungen mitteilt. (Das bedeutet auch, dass die Beziehung zwischen zwei Beobachtern immer induktiv und subjektiv ist.) (Chalmers, 1995; Nagel, 1974).

15. Was ist ein Beobachter?

Dies wirft mehrere Fragen auf: Was ist ein Beobachter? Was ist ein Detektor? Was genau bedeutet es, eine Messung vorzunehmen? Fields (2012) sagt: „Die physikalische Struktur eines Beobachters wird selten angesprochen.“ Es ist kaum ersichtlich, warum ein Teilchendetektor eine Welle kollabiert, während das Gas im Raum oder der Tisch, auf dem das Experiment stattfindet, dies nicht tut. Fields erklärt dies anhand eines Modells, bei dem ein Beobachter ein Gerät zur Informationscodierung sein muss, das in der Lage ist, klassische Informationen (nicht Quanten) oberhalb der Landauer-Grenze zu speichern, d. h. der Mindestmenge an Energie, die zur Speicherung eines Informationsbits erforderlich ist. Er sagt: „Eine solche virtuelle Maschine kann als Software auf jeder Turing-äquivalenten funktionalen Architektur implementiert werden.“

Mit anderen Worten: Um eine Wellenfunktion zu kollabieren, muss der Beobachter das Ereignis mit dem Äquivalent eines Computers oder einer Turing-Maschine aufzeichnen. Da die zelluläre Maschinerie, die die DNA/RNA-Transkription und -Translation durchführt, eine Turing-Maschine ist (Yockey, 2005), und da alle Zellen über Kognition verfügen, bedeutet dies, dass eine Zelle über die Mittel verfügt, die Wellenfunktion zu kollabieren und eine physische Aufzeichnung des Ereignisses vorzunehmen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Organismen Informationen im Gedächtnis speichern, darunter die Speicherung des Langzeitgedächtnisses durch chemische und elektrische Signale, RNA, DNA-Reverse Transkription, Epigenetik und bioelektrische Substrate (Blackiston et al., 2015).

Es liegt nahe zu fragen: „Warum kollabieren die Bakterien in der Luft nicht die Wellenfunktion?“ Ich stelle die Hypothese auf, dass Bakterien eine Wellenfunktion kollabieren können, wenn das Ergebnis für ihr Überleben relevant ist. Dies würde ihre Beobachtungsfähigkeit zu einem Teil des Quantensystems machen. Dies wird weiter unten diskutiert.

Es ist auch von Bedeutung, dass Turing-Maschinen, Shannon-Kommunikationssysteme und Teilchendetektoren (die alle isomorph sind) nur im Bereich der Biologie existieren (Marshall, 2015, 2021; Walker et al., 2017; Yockey, 2005). Sie sind entweder in Zellen vorhanden oder von Menschen entwickelt worden. In der rein physikalisch-chemischen Welt gibt es sie nicht.

Levin und Fields sagen:

„Auf der Ebene der molekularen Wechselwirkungen auf der Angstrom- und Femtosekundenskala der Molekulardynamikberechnungen (Vlachakis et al., 2014; Zwier und Chong, 2010) sind biologische Systeme Quantensysteme, und biologische Informationsverarbeitung ist Quantenberechnung: Die zellulären Energiebudgets sowohl von Prokaryoten als auch von Eukaryoten liegen um Größenordnungen unter der Leistung, die erforderlich ist, um klassische Zustände der Proteinkonformation und -lokalisierung auf dieser Skala aufrechtzuerhalten (Fields und Levin, 2022), trotz des massiven ATP-Verbrauchs von Eukaryoten mit großem Gehirn wie dem Menschen (Okuno et al., 2011; Ueno et al., 2005). Daher kann die zelluläre Informationsverarbeitung nicht vollständig oder sogar hauptsächlich klassisch sein …“

Fields stellt fest, dass zwei Beobachter, die sich über die Ergebnisse eines physikalischen Ereignisses einig sind, genügend gegenseitige Informationen teilen müssen, um sicher zu sein, dass sie sich auf dasselbe Ereignis beziehen. Wenn es sich bei dem Ereignis um den Zusammenbruch der Wellenfunktion handelt, müssen beide nicht nur wissen, dass „0 = Teilchen, 1 = Welle“ ist, sondern sie benötigen auch Kontextdaten: In welchem Raum sie sich befanden, welche Objekte sie umgaben, welche Zeit es war.

16. Kontextabhängigkeit der Informationen

Kein Code kann ohne einen Kontext von Kodierer und Dekodierer existieren, weshalb sowohl Kodier- als auch Dekodiertabellen gezogen werden können müssen (Shannon, 1948). Ebenso können sich keine zwei Akteure über die Bedeutung eines Codes einigen, wenn sie nicht beide die gleichen Tabellen besitzen. Die Nachricht muss also nicht nur Informationen übermitteln, sondern mehrere Empfänger benötigen auch gegenseitige Kontextinformationen. (Fields, 2012) Das Kontextproblem ist das Qualia-Problem: Es ist unmöglich, die Erfahrung eines bewussten Beobachters aus erster Hand zu kennen (Nagel, 1974). Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, ob Sie und ich „rot“ auf dieselbe Weise erleben. Das Beste, was wir tun können, ist, Informationen darüber auszutauschen. Je mehr Informationen wir über das rote Haus, das rote Auto, den roten Schorf an meinem Knie austauschen, desto sicherer sind wir, dass wir beide dieselbe Farbe sehen.

Dies ist ein Hinweis auf die Grenze zwischen Chemikalien und Code: Es ist nicht möglich, eine Sequenz von Nukleotiden oder 1en und 0en oder Lichtimpulsen als Code zu bezeichnen, solange nicht ein ausreichender Zusammenhang oberhalb einer Mindestinformationsschwelle hergestellt ist.

Eine Reihe von Äquivalenzen vereint Biologie und QM, wie unten definiert:

Anhand der obigen Definitionen können wir untersuchen, wie dies viele Denkrichtungen in der Wissenschaft vereint. Abb. 2 veranschaulicht den Fluss von Ursache und Wirkung in einer Zelle, die sowohl Informationen empfängt als auch auf ihre Umgebung einwirkt:

17. Wellenkollaps ist Kommunikation

Auf der Makroebene – wenn wir z.B. einen Computer bedienen – tippt eine Person auf einer Tastatur. Die Tastenanschläge sind physische Aktionen der Finger der Person, aber sie sind in erster Linie Symbole, denn der Mensch hat sich entschieden, ob er „A“ oder „S“ oder „D“ oder „F“ auf der Tastatur tippen will. Diese Tastenanschläge werden in ein physisches Medium geschrieben (kodiert) (Signale auf Kupfer oder Glasfaser, Festplatte, USB-Stick, SD-Karte usw.) und dann in umgekehrter Reihenfolge gelesen (dekodiert). Die Buchstaben erscheinen auf dem Bildschirm, und der Bearbeiter prüft, ob auf dem Bildschirm das steht, was er beabsichtigt hat.

Ein herkömmlicher Computer, der nicht von Menschen bedient wird und auf dem ein vorinstalliertes Programm läuft, ist ein klassisches und deduktives Gerät. Seine physikalische Funktionsweise ist vollständig „bottom up“. Der Computer kann jedoch nur aus einer Top-Down-Perspektive verstanden oder programmiert werden. Wenn man eine Datei vom Desktop in den Papierkorb verschieben will, macht man das nicht mit einem Lötkolben, sagt Michael Levin.

Miller sagt: „Alles, was eine Zelle tut, ist eine Form der Kommunikation.“ (Miller et al., (a) in press) Jede Informationsverarbeitung durch eine Zelle initiiert einen thermodynamischen Arbeitskanal, der zu einer potenziellen Kommunikation mit einem anderen Beobachter im gleichen Informationsraum wird. Dies ist der Schlüssel zum Verständnis des obigen Kausaldiagramms. Ein Agent/Akteur verursacht einen Wellenkollaps, der eine physikalische („chemische“) Veränderung darstellt. Diese Aktion ist jedoch in erster Linie ein Kommunikationssignal. Durch noch nicht verstandene Mechanismen beeinflusst der Beobachter den Überlagerungszustand absichtlich so, dass er zu einem gewünschten physikalischen Ereignis kollabiert. Miller erkennt an, dass das gesamte Wissen einer Zelle über das, was sich außerhalb ihrer Zellwand befindet, notwendigerweise unvollständig ist (Miller et al. (b) in press), so dass der Organismus Näherungen über das, was sich außerhalb befindet, vornimmt. Dies ist Induktion.

18. Skalenunabhängige Kognition

Das Diagramm in Abb. 2 ist fraktal bzw. skalenunabhängig. Es beschreibt die Rückkopplungsschleife zwischen Handlung und Wahrnehmung nicht nur auf zellulärer Ebene, sondern auch auf Makroebene – Gewebe und multizelluläre Organismen. Auf der Mikroebene stelle ich die Hypothese auf, dass die kognitive Absicht eines zellulären Ganzen dazu führt, dass eine Überlagerung von Zuständen zu einem klassischen physikalischen Ereignis zusammenfällt. Dies löst eine Kette von Aktionen aus (wie das Öffnen oder Schließen von Ionenkanälen), die Systeme auf klassischer Ebene in der Zelle und Makrosysteme im Organismus steuern (Kapuy et al., 2009; Tyson und Novak, 2014).

Abb. 2. Bildunterschrift: Alle Organismen haben ein Gedächtnis und können die Zukunft voraussehen. Die vertikale Linie in der Mitte trennt die Zukunft (rechts) von der Vergangenheit (links). Das Bild ist zweidimensional, wobei die X-Achse die Zeit und die Y-Achse den Informationsfluss zwischen der Kognition, die quantenmechanisch ist, und der physikalischen Welt, die klassisch ist, darstellt. Die Pyramide, die auf dem OSI-7-Schichten-Modell aus der Informatik basiert, zeigt die Kognition an der Spitze, die Codeschichten in der Mitte und die physikalische Schicht am unteren Ende, die mit „Chemie“ bezeichnet ist. Es zeigt den Informationsfluss. Die Vorhersage der Zukunft ist Induktion. Die Auswirkungen von in der Gegenwart getroffenen Entscheidungen fließen deduktiv in die Vergangenheit. Jede Zellaktion ist Kommunikation (Miller et al., (a) in press). Auf der Quantenebene lässt der kognitive Agent eine Welle durch den Akt der Beobachtung kollabieren. Der Zusammenbruch einer Welle löst eine physikalische Veränderung im System oberhalb der Landauer-Grenze aus. Dies führt zu Makroveränderungen in der Umwelt, die als vergangene Ereignisse aufgezeichnet werden. Diese Veränderungen werden wahrgenommen, in Symbole kodiert und vom Agenten wahrgenommen. Die Rückkopplungsschleife von Erwartung und Wahrnehmung verläuft im Uhrzeigersinn. Die durchgezogene Linie zwischen Kognition und Code stellt die scharfe Grenze zwischen deduktivem und induktivem Denken dar. Die gestrichelte Linie zwischen Code und Chemikalien steht für die Unfähigkeit, sich der Bedeutung eines physikalischen Symbols absolut sicher zu sein. Zwischen dem Organismus und seiner Umwelt ist dies das Problem der Wahrnehmung. Zwischen zwei Akteuren sind dies die Qualia. Die Verursachung in der Quantenwelt erfolgt von oben nach unten, während die Verursachung in der klassischen Welt von unten nach oben erfolgt.

Ionenkanäle sind quantenmechanischen Effekten unterworfen. Quantenmechanisches Tunneln wurde bei der synaptischen und enhaptischen Übertragung beobachtet (Walker, 1977). Die Fähigkeit des Beobachters, aus möglichen Zuständen tatsächliche Zustände auszuwählen, ist der Mechanismus, durch den Handeln und freier Wille möglich sind (Kauffman und Radin, 2023).

Davies sagt: „Warum sind die physikalischen Gesetze mit Informationsfähigkeiten ausgestattet, die über alles hinausgehen, was Shannon sich vorgestellt hat, wenn die Natur nirgendwo im Universum davon Gebrauch gemacht hat?“ Er fährt fort: „… als theoretischer Physiker habe ich festgestellt, dass, wenn eine gut etablierte physikalische Theorie vorhersagt, dass etwas möglich ist, die Natur immer davon Gebrauch zu machen scheint.“ Wenn wir davon ausgehen, dass alle Zellen kognitiv sind und, wie bei der Photosynthese gezeigt, die Fähigkeit haben, Möglichkeiten im Quantenraum zu erforschen, bevor sie Ressourcen aufwenden, um sie physikalisch umzusetzen, dann können wir uns vorstellen, wie Mechanismen für eine Hochgeschwindigkeits-Evolution (wie die von Levin, Shapiro, McClintock, Margulis, Torday und Noble beschriebenen) mit bisher ungeklärter Effizienz funktionieren können.

19. Diskussion

Diese kognitive Interpretation der Quantenmechanik führt, wie oben beschrieben, zu zwei Hypothesen:

1. Ein neues Doppelspaltexperiment kann zeigen, dass nicht nur der Mensch, sondern auch eine Katze, ein Hund, ein Goldfisch oder eine Amöbe ein Beobachter sein kann.

Ein Hund kann mit einem Teilchendetektor genauso interagieren wie ein Mensch. Wenn es ein Teilchen ist, bekommt der Hund Steak. Handelt es sich um eine Welle, bekommt der Hund Spinat. Der Experimentator kann das Verhältnis zwischen dem Zusammenbruch der Welle (Teilchen vs. Welle) und dem Futter, das der Hund bekommt, zufällig bestimmen. Unter der Annahme, dass 100% der Hunde Steak gegenüber Spinat bevorzugen, könnte das Experiment zeigen, dass die Hunde in 51% der Fälle Steak und in 49% der Fälle Spinat bekommen, und zwar mit statistischer Signifikanz. Dies muss mit einem Experiment verglichen werden, bei dem ein Zufallsgenerator ohne Doppelspaltgerät anwesend war, und die Ergebnisse müssen verglichen werden.

„Hund bekommt Leckerli, wenn er eine Wellenfunktion kollabiert“ ist eine Variante von Radins Experiment. Radin bat seine Versuchspersonen, sich eine Welle zu wünschen und erhielt in einem statistisch signifikanten Prozentsatz der Fälle eine Welle. Der Experimentator muss ein Experiment so gestalten, dass das Tier das Ergebnis A dem Ergebnis B vorzieht, wobei die Versuche nach dem Zufallsprinzip durchgeführt werden, damit der Mechanismus nicht jedes Mal derselbe ist.

Wenn Zeilinger Recht hat und die bloße Existenz eines verfügbaren Informationspfads ausreicht, um die Wellenfunktion zu kollabieren, dann sollte die zufällige Änderung der verfügbaren Informationspfade und deren Aufzeichnung für spätere Zwecke dazu führen, dass sich Hunde, Goldfische oder Amöben für das Ergebnis eines Doppelspaltexperiments interessieren und es beeinflussen. Es ist leicht, im Internet hypothetische Diskussionen darüber zu finden, ob Tiere Wellenfunktionen kollabieren können, aber in der Literatur finden sich keine Berichte über solche tatsächlichen Untersuchungen. Dies hat das Potenzial, ein bahnbrechendes Experiment zu werden. Es könnte eine geschickte Durchführung erfordern, damit es funktioniert. Ich schlage vor, dass wir das gleiche Experiment für Goldfische, Libellen oder Prokaryoten wiederholen und daraus schließen, dass auch sie ein Bewusstsein haben. Das Experiment könnte sich bei Insekten und Mikroorganismen leichter durchführen lassen als bei Menschen oder Tieren.

2. Da Zellen über Handlungsfähigkeit, Kognition und eine Turing-äquivalente Architektur verfügen, wirken sie auf die Außenwelt ein, indem sie die Wellenfunktion kollabieren lassen. Indem sie ihre Aufmerksamkeit (Valenz) lenken und nach Belieben eine Überlagerung möglicher Zustände kollabieren lassen, treffen Organismen Entscheidungen in der exakten Art des Maxwell’schen Dämons. Auf diese Weise initiieren sie Kommunikation, machen sich die Stochastik zunutze, erzeugen Negentropie und entwickeln sich weiter.

Ich stelle die Hypothese auf, dass das, was eine Wellenfunktion kollabieren lässt, die Induktion ist, die ausgeübt werden muss, um a) einen Teilchendetektor oder eine Turing-Maschine zu bauen und b) die Außenwelt zu erfassen und eine Messung aufzuzeichnen. Dies unterstützt die von mir gewählte Definition des Beobachters als „kognitiver Agent, der zu induktivem Denken fähig ist und seine Erwartung, ob die Turing-Maschine anhalten wird, nach außen kommunizieren kann.“

Wenn dies der Fall ist, unterstützt dies den Standpunkt, dass die reduktionistische Perspektive die Kausalität falsch interpretiert hat und dass das Bewusstsein ein wesentlicher Bestandteil der Realität ist und nicht nur eine auftauchende Eigenschaft oder ein Epiphänomen.

20. Zusammenbruch der Wellenfunktion und erste Prinzipien der Physiologie

Torday schlägt einen Ursprung der ersten Prinzipien der Physiologie wie folgt vor: „Die Schwerkraft verursachte die vertikale Ausrichtung der Lipidmoleküle an der Grenzfläche zwischen Wasser und Atmosphäre. Die negative Ladung der Lipide im Wasser neutralisierte die Van-der-Waals-Kraft für die Oberflächenspannung und verursachte einen Phasenübergang/Quantensprung von Lipidmolekülen zu Mizellen. Die Schwerkraft lieferte die Energie, die für die Quantenverschränkung der in die Zelle eintretenden Teilchen erforderlich ist, und ermöglichte so die Negativentropie. Das macht das „lokale“ Bewusstsein aus, mit Bezug auf das nichtlokale Bewusstsein des Kosmos. Das lokale und das nicht-lokale Bewusstsein werden durch Homöostase im Gleichgewicht gehalten„ (Torday, 2023).

Er deutet an, dass die erste Zelle nicht als sich selbst replizierende RNA begann, sondern als Mizelle mit Teilchenverschränkung, die durch die auf die gekrümmte Oberfläche einwirkende Schwerkraft angetrieben wurde – was die Mizelle, in der Sprache dieses Papiers, zu einem Beobachter machte. Dies ist eher ein Argument für den Stoffwechsel oder die Lipide als ein Argument für die RNA. Er schlägt weiter vor, dass das erste Gedächtnis, das zur Aufrechterhaltung der Homöostase notwendig ist, epigenetisch war. Dies würde erklären, warum der genetische Code von der ersten Zelle entwickelt wurde: Um der Zelle ein Mittel zur Erweiterung des Gedächtnisses an die Hand zu geben.

In der Physik hat es viel Widerstand gegen die Idee gegeben, dass es etwas Besonderes an Geist, Kognition, Bewusstsein und Beobachtern gibt. In der Biologie gibt es einen ähnlichen Widerstand gegen den Vorschlag, dass es etwas Besonderes am Leben gibt. Aber die Probleme bleiben ungelöst. Wenn wir Kognition als induktives Denken, Codes als Computer und Chemie als physikalisch-chemische Gesetze definieren, wird klar, dass reduktionistische Modelle diese Probleme per definitionem nicht lösen können.

Geist und Leben sind also tatsächlich etwas Besonderes. Wir müssen dieses unbekannte Prinzip oder „physikalische Gesetz“, das die Natur und den Ursprung der Kognition erklärt, erst noch entdecken. Doch die Parallelen zwischen der zellulären Informationsverarbeitung und der Quantenmechanik legen nahe, dass die Antwort in der Struktur des Quantenapparats zu finden ist. Es sollte möglich sein, das Phänomen genau genug zu beobachten, um die zugrunde liegenden Vorgänge aufzudecken. Die Systeme der Biologie zur Orchestrierung der Umwandlung von Ordnung in Unordnung bleiben ein Rätsel, aber sie erfüllen ihre Aufgabe konsequent und sind bereit, dass wir ihre Geheimnisse lüften. Dies verspricht eine der größten Entdeckungen in der Geschichte der Wissenschaft zu werden, auf einer Stufe mit der Quantenmechanik selbst, der Relativitätstheorie, der Erfindung des Transistors und der Entdeckung der DNA-Helix.

Quellen der Finanzierung

Evolution 2.0

Erklärung zur Autorenschaft

Perry Marshall: Konzeptualisierung, Methodik, Formale Analyse, Untersuchung, Schreiben – ursprünglicher Entwurf, Schreiben – Überprüfung & Bearbeitung, Visualisierung, Projektverwaltung, Akquisition von Fördermitteln.

Erklärung zu konkurrierenden Interessen

Die Autoren deklarieren die folgenden finanziellen Interessen/persönlichen Beziehungen, die als potenzielle konkurrierende Interessen betrachtet werden können: Der Autor ist Gründer und Anteilseigner von Natural Code LLC, einer Firma, die 100.000 Dollar für die Entdeckung eines natürlichen Prozesses bietet, der Code aus nicht lebendem Material ohne direktes menschliches Zutun erzeugt. Die Investmentgruppe bietet 10 Millionen Dollar für die Sicherung der Patentrechte an diesem Verfahren. Die Preisangaben finden Sie unter www.naturalcode.org.

Danksagung

Herzlichen Dank an Bartu Yaman, Brian Robinson, Christopher Stokely, Denis Noble, Edison Santos, Erik Micheelsen, Jennifer Head, Joana Xavier, Joseph Riggio, Laura, Tannah und Zander Marshall, Lorena Ybarra, Mallory Eckstut, Michael Levin, Mitchell DeVries, Paul Perez, Sunny Kumar, Vivian Hearn, William Miller.

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Tags: Evolution, Evolutionsbiologie, Informationstheorie, Kollaps der Wahrscheinlichkeitsfunktion, Kollaps der Wellenfunktion, Negative Informationsentropie, Negentropie, Quantenmechanik, Synthetische Biologie

Die Rolle der Quantenmechanik in der kognitionsbasierten Evolution – Perry Marshall

Synopsis

1. Einführung

2. Negative Informationsentropie und der Maxwell’sche Dämon

3. Überblick über den Zusammenhang von Ursache und Wirkung in der Biologie

4. Reduktionismus, Gödel und Turings Halteproblem

5. Harte Grenzen der Wissenschaft

6. Induktion erfordert Kognition: Beweis

7. Biologische Informationen und das OSI-7-Schichten-Modell

8. Infragestellung der Standardbeschreibung von Kausalität als Chemikalien – > Code – > Kognition

9. Biologie und das Doppelspaltexperiment

10. Das Prinzip des Wellenkollapses in der Quantenmechanik

11. Interpretationen der Quantenmechanik

12. Quantenmechanik in biologischen Prozessen

13. Radins Doppelspaltexperiment

14. Hypothese: Die Biologie übt ihre Macht durch den Zusammenbruch der Wellenfunktion aus

15. Was ist ein Beobachter?

16. Kontextabhängigkeit der Informationen

17. Wellenkollaps ist Kommunikation

18. Skalenunabhängige Kognition

19. Diskussion

20. Zusammenbruch der Wellenfunktion und erste Prinzipien der Physiologie

Können wir Quantenvakuumsenergie jemals nutzbar machen? – Paul M. Sutter

Was wäre, wenn der Urknall nie stattgefunden hätte? Eine umstrittene Theorie, einfach erklärt – Stav Dimitropoulos

Das Einstein-Podolsky-Rosen-Argument in der Quantentheorie – Arthur Fine

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Synopsis

1. Einführung

2. Negative Informationsentropie und der Maxwell’sche Dämon

3. Überblick über den Zusammenhang von Ursache und Wirkung in der Biologie

4. Reduktionismus, Gödel und Turings Halteproblem

5. Harte Grenzen der Wissenschaft

6. Induktion erfordert Kognition: Beweis

7. Biologische Informationen und das OSI-7-Schichten-Modell

8. Infragestellung der Standardbeschreibung von Kausalität als Chemikalien – > Code – > Kognition

9. Biologie und das Doppelspaltexperiment

10. Das Prinzip des Wellenkollapses in der Quantenmechanik

11. Interpretationen der Quantenmechanik

12. Quantenmechanik in biologischen Prozessen

13. Radins Doppelspaltexperiment

14. Hypothese: Die Biologie übt ihre Macht durch den Zusammenbruch der Wellenfunktion aus

15. Was ist ein Beobachter?

16. Kontextabhängigkeit der Informationen

17. Wellenkollaps ist Kommunikation

18. Skalenunabhängige Kognition

19. Diskussion

20. Zusammenbruch der Wellenfunktion und erste Prinzipien der Physiologie

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