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¿Cuál podría ser el origen de la consciencia de acuerdo con la teoría de Roger Penrose y Stuart Hameroff? ¿Por qué este supuesto fenómeno cuántico podría tener una forma fractal y estética? ¿Cómo trabaja para corroborar este origen la profesora Cristiane de Morais Smith?

El origen, la naturaleza o la realidad de la consciencia siguen siendo tres incógnitas en una para el conocimiento humano. ¿Se trata de un problema de la filosofía de la mente, existenciaria, como autoconocimiento? ¿Es una cuestión para la filosofía de la ciencia, sobre descripciones y explicaciones del universo? Para unos pocos entendidos en la sensibilidad humana y en la complejidad del cosmos, todo esto es solo un proceso del arte.

El famoso físico británico Roger Penrose, Premio Nobel apenas hace cuatro años, en 2020, ya desde la década de los noventa alternó su investigación sobre los agujeros negros por otra igual o más ambiciosa sobre la consciencia. Junto al anestesiólogo estadounidense Stuart Hameroff establecieron teóricamente cómo es la red neuronal del cerebro humano podría generar eso tan difícil de definir, pero que mentamos como “estar consciente”, de acuerdo con premisas de la mecánica cuántica, física sobre los movimientos subatómicos.

En términos simples, la actividad combinada o como sistema unificado de nuestras células cerebrales produciría conciencia. Lo complejo en los términos de la “teoría de Penrose-Hameroff” es su afirmación de que cada neurona contiene unos “microtúbulos” estructurados en un patrón que permitiría procesos cuánticos, y lo inesperadamente visual, para muchos una verdadera geometría metafísica, es que ese patrón sea “fractal” extrañamente bello.  

Pero, primero lo primero, ¿qué son los fractales? En matemáticas se definen como estructuras “autosimilares” o semejantes en todas sus escalas, que tienen un área finita, pero un perímetro infinito. Un oxímoron de la realidad frente a nuestros ojos por tratarse de patrones que se repiten para generar ese encuentro imposible entre la concisión y la expansión, el centro y el espacio, el uno y el todo, estructuras ni bidimensionales ni tridimensionales.

Los fractales como objetos geométricos infinitamente fragmentados provocan poderosas impresiones estéticas y la paradoja de que sus detalles sean observables en cualquiera de sus escalas desde una elección arbitraria. Por ejemplo, si una cámara hace zoom sobre una parte de una figura fractal, parece quedar capturada la figura completa.

El enfoque de la también conocida como “teoría de la conciencia cuántica" de Penrose y Hameroff depende de esta escala mínima de las cosas. Un estado consciente emergería del movimiento fractal de partículas nanométricas dentro de las células de nuestro cerebro, algo que podría interpretarse como que nuestro yo experiencial surge de un “entrelazamiento” neuronal. Un punto de vista hasta ahora rechazado por gran parte de la comunidad de los físicos o de los filósofos, aunque intrigante por provocar nuevas preguntas y una imagen imposible.

Lo fractal pare darse como se da la naturaleza. Por ejemplo, en las formas de los floretes de una coliflor o de las ramas de un helecho es observable esta autosimilitud o esta figura que se repite unas y otra vez a escalas cada vez más pequeñas. Del mismo modo son fractales la estructura de nuestros pulmones o de nuestro sistema circulatorio.

 

 

Pintores como el neerlandés Maurits Cornelis Escher o el estadounidense Jackson Pollock copiarían o intuirían este patrón que surge intuyéndose o copiándose a sí mismo. Sobre este último, el crítico cultural Harold Rosenberg aseguraría que en su arte:

Lo que debía estar en el lienzo no era una imagen, sino un evento. Pintar solo por pintar, el gesto del lienzo era uno de liberación del valor, la estética y lo moral.

La filósofa Eva Neuer habla incluso de un arte fractal como el reconocimiento de que todo pasado presente y futuro está contenido en uno mismo y que, a la vez, cada uno forma parte del todo. Imágenes que permiten incluso un sentimiento oceánico o de asombro son admiradas por su armonización implícita del orden y el caos, aunque se esté hablando hasta ahora solo desde la física clásica. En palabras del matemático francés Benoît Mandelbrot:

Las nubes no son esferas, las montañas no son conos, las costas no son círculos y la corteza no es lisa, ni los rayos viajan en línea recta.

Los fractales interesaron a los artistas, pasando por los psicólogos hasta llegar a los científicos de la consciencia. Estos patrones se ligan a la complejidad de esta última por ser infinitamente intrincados y al sustentar la emergencia de algo tan complejo en repeticiones casi a-espaciales, hacia dentro, como si fueran las profundidades obvias y secretas de la mente.

¿Fractal o no, la conciencia es clásica o cuántica? Esta duda abierta por Penrose y Hameroff fascina a la física neerlandesa Cristiane de Morais Smith. Profesora en la Universidad de Utrecht, Países Bajos, ha virado su trabajo a probar experimentalmente la teoría cuántica de la conciencia, colaborando con su casa de estudios y también con el equipo del profesor Xian-Min Jin de la Universidad Jiaotong de Shanghai. Una increíble investigación que no puede realizarse en un cerebro humano, pero sí replicándolo como un tipo de entorno:

En nuestro nuevo artículo, hemos investigado cómo las partículas cuánticas podrían moverse en una estructura compleja como el cerebro, pero en un entorno de laboratorio. Si algún día nuestros hallazgos se pueden comparar con la actividad medida en el cerebro, tal vez estemos un paso más cerca de validar o descartar esta controvertida teoría.

En una resiente investigación con su equipo de la Universidad de Utrecht, Smith recurrió a un microscopio de efecto túnel para crear un fractal cuántico organizando electrones en un patrón específico denominado “triángulo de Sierpiński”. En sus palabras:

Cuando medimos la función de onda de los electrones, que describe su estado cuántico, descubrimos que también ellos vivían en la dimensión fractal dictada por el patrón físico que habíamos creado. El patrón que utilizamos, el triángulo de Sierpiński, es una forma que se encuentra en algún punto entre lo unidimensional y lo bidimensional.

 

 

Sin embargo, las técnicas de STM no sirven para analizar cómo es que se mueven las partículas cuánticas, algo que sería clave para entender los supuestos procesos cuánticos en el cerebro. Smith ha unido fuerzas con el equipo de la Universidad Jiaotong para realizar una serie de innovadores experimentos con fotones, hasta ahora exitosos, que podrían pormenorizar con sumo detalle los comportamientos cuánticos que ocurren dentro de fractales:

Lo logramos inyectando fotones, partículas de luz, en un chip artificial que había sido diseñado minuciosamente para formar un pequeño triángulo de Sierpiński. Inyectamos fotones en la punta del triángulo y observamos cómo se propagaban por toda su estructura fractal en un proceso llamado transporte cuántico. Luego repetimos este experimento en dos estructuras fractales diferentes, ambas con forma de cuadrados en lugar de triángulos. Y en cada una de estas estructuras realizamos cientos de experimentos.

Smith descubrió que los fractales cuánticos se comportan de manera muy diferente a los clásicos, sobre todo en el caso de la propagación de la luz a través de un fractal que sea parte, o de la física clásica, o de la cuántica. Este inmenso paso de la teoría a la práctica experimental y al desarrollo de tecnologías puede ser clave para entrelazar más conocimientos:

Nuestro trabajo también podría tener profundas implicaciones en otros campos científicos. Al investigar el transporte cuántico en nuestras estructuras fractales diseñadas artificialmente, podríamos haber dado los primeros pasos hacia la unificación de la física, las matemáticas y la biología, lo que podría enriquecer enormemente nuestra comprensión del mundo que nos rodea, así como del mundo que existe en nuestras cabezas.

El "expresionismo fractal" podría ser una manera de hablar no solo de un arte que sale, en movimiento, que nunca es solo imagen, sino, además, de la consciencia toda del artista del día a día, de la emergencia del principio de la belleza. 

 

Imagen de portada: zoom de un fractal, Mathigon.