2024-11-07T20:55:38+03:00
מדענים ממכון פול שרר השוויצרי (PSI), המשתמשים בשיטת ספין ספין מיואון, גילו שאפקט קוונטי המכונה שבירת סימטריית היפוך זמן מתרחש על פני השטח של מוליך העל קגומה RbV₃Sb₅ בטמפרטורות של עד 175 K (או -98). מעלות צלזיוס). נתון זה הפך לשיא עבור חומרי קגומה, שכן בעבר השפעות דומות נצפו רק בטמפרטורות נמוכות משמעותית. בנפח העיקרי של החומר RbV3Sb5, סימטריית היפוך זמן נשברת רק ב-60 K (-213 מעלות צלזיוס).
שבירת סימטריית היפוך זמן (TRS) מצביעה על התנהגות אלקטרונית ומגנטית חריגה שיכולה להוליד מצבים קוונטיים אקזוטיים בעלי עניין מיוחד לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות. הגילוי של השפעה כזו בטמפרטורה "נגישה" יותר מרחיב באופן משמעותי את הסיכויים ליישום שלה.
סימטריית היפוך זמן פירושה שחוקי הפיזיקה צריכים להישאר זהים אם זרימת הזמן מתהפכת. בחומרים מסוימים, כמו מוליכים של קגומה, הסימטריה הזו נשברת, מה שמוביל לאפקטים מיוחדים שבהם המערכת מתחילה להתנהג אחרת כאשר "הופכים את הזמן". במוליך העל קגומה שנחקר על ידי מדענים, הסדר האלקטרוני מייצר שדות מגנטיים השוברים סימטריה. אפקט זה קשור לתכונות מגנטיות ותחבורה ייחודיות, מה שהופך את החומר למעניין במיוחד ללימוד.
קגומה היא תבנית אריגת סל יפנית מסורתית המורכבת מרשת של משולשים מחוברים זה לזה. פיזיקאים של חומר מעובה גילו שאטומים המסודרים במבנה קגומה יוצרים מצבים קולקטיביים ייחודיים של אלקטרונים, מה שמוביל לתופעות קוונטיות נדירות. במקרה של RbV₃Sb₅, תופעה אחת כזו היא מוליכות-על, המתרחשת בטמפרטורות מתחת ל-2 K. עם זאת, השפעות קוונטיות אחרות, כולל שבירת סימטריית היפוך זמן, נצפות בטמפרטורות גבוהות יותר ופותחות אפשרויות לשימוש מעשי שלהן.
מוּזָרוּת
תגליות ב-PSI
טמון לא רק בטמפרטורה שבה נצפית שבירת סימטריה, אלא גם בתלות של תופעה זו בעומק החומר. מחקר הראה שהאפקט משתנה בהתאם למרחק מהמשטח למרכז המוליך, מה שפותח את האפשרות "לכוון" את המצב הקוונטי הזה.
כוונון זה מצביע על דרכים פוטנציאליות לשלוט בתכונות האלקטרוניות והמגנטיות של מוליך העל קגומה בטמפרטורות נגישות יותר, מה שחשוב לשימוש המעשי של השפעות קוונטיות אלו. היכולת לשלוט בתופעות כאלה עשויה להוביל ליצירת טכנולוגיות חדשות המבוססות על שלבים קוונטיים אקזוטיים.
גילוי זה משלים סדרה של מחקרים בתחום מוליכות-על לא קונבנציונלית, שמטרתם לחקור חומרים דומים בתנאים "נוחים" יותר. המחקר, שפורסם בכתב העת Nature Communications, תומך גם הוא בהשערה שניתן לכוון מוליכות-על בחומר זה על ידי שינוי עומק האזור הנחקר. בעבר, אותו צוות חוקרים, בראשותו של Zurab Guguchia, יצר קשר בין שבירת סימטריית היפוך זמן לבין מוליכות-על בחומרי קגומה דומים.
מדען מוח טובינגן יואל פרוליך שואל את השאלה: "מתי ניצוץ התודעה האנושית מתלקח לראשונה?" שאלה זו קשה מאוד מכמה סיבות.
ראשית, עצם המושג של תודעה אנושית הוא עמום וקשה להגדרה למטרות מחקר כזה. כולנו יודעים שיש לנו תודעה, אבל קשיים מתעוררים כשאנחנו מנסים להתרחק ממנה ולדבר עליה. זה כמו לנסות לתאר בצורה אובייקטיבית חוויות סובייקטיביות – לא משימה קלה אפילו עבור מדענים מנוסים.
שנית, כפי שמציין מדען המוח כריסטוף קוך תינוקות, שנולדו וגם ברחם, נמצאים רוב הזמן במצב ישנוני. אבל אי אפשר להסיק מכך שהם חסרי תודעה. שינה אינה זהה להיעדר מחשבה; זה רק ניתוק מהרמה הרגילה של התפיסה החושית.
פרוהליך חולק את מחשבותיו על איך אפשר לגשת לנושא הזה בהתבסס על לאחרונה סקירה מדעית שהוא אחד המחברים שלו.
האם ההכרה מתעוררת לאחר הלידה? המחקר עדיין לא סיפק תשובה ברורה לשאלה זו. פרוהליך אומר שניתוחים של פעילות חשמלית במוח מצביעים על עלייה במורכבות העצבית בתקופה המוקדמת שלאחר הלידה, אך הוא ועמיתיו מצאו ראיות להיפך. כמובן, לא כל מורכבות היא פונקציונלית; חלק ממנו כנראה מייצג רק מצב מופרע, שמתחיל בהדרגה. במילים אחרות, לא כל המורכבות המוגברת של פעילות המוח המתועדת במחקר משקפת בהכרח התפתחות של יכולות מודעות. והוויכוחים הארוכים האלה הם עוד מבוי סתום.
ספקנים לעתים קרובות מפקפקים בכך שיילודים הם מודעים, תוך שהם מציינים את חוסר האפשרות להחזיק עצמי בינקות: איך יכול להיות לילד קטן מושג על העצמי שלו? אבל זה בלבול מושגים. נוכחות החוויה אינה מחייבת את קיומו המחייב של ה"אני", כלומר, האישיות. כמבוגרים, לעתים קרובות אנו מאבדים את עצמנו על ידי שקיעה במשהו, בין אם זה השראה יצירתית עמוקה, מוזיקה, פעילות גופנית, עבודה או אינטימיות. מצבים דומים חסרי אגו מתרחשים גם במהלך מדיטציה. לטעון שמדובר במצבים ללא תודעה זה אבסורד. התודעה אינה זקוקה בהכרח ל"אני".
פרוהליך מציעה לשקול שלידה היא אירוע שסוג של "מצית" את התודעה, הכרחי להסתגלות לסביבה החדשה שלאחר הלידה.
אם נניח שהתודעה משרתת מטרות מעשיות ואינה רק תוצר לוואי של המוח, אז יש סיבה להאמין שהיא מתעוררת דווקא בלידה. היילוד עוזב את הסביבה הבטוחה של רחם האם, והצורך של הגוף בקיום אוטונומי עשוי ליצור צורך במודעות ובחוויה סובייקטיבית.
היכולת של יילודים ליצור ציפיות לגבי העולם הסובב אותם עשויה להוות עדות לכך שהם מפתחים תודעה מלידה. כמה מדעני מוח, כמו אניל סת', מאמינים למושג "קידוד חזוי" של התודעה. לפי תפיסה זו, התודעה נובעת לא רק מזרימת הנתונים החושיים הנכנסים למוח שלנו, אלא דווקא מההסקות שלנו לגבי המציאות הסובבת. מסקנות אלו מבוססות הן על מידע חושי חדש והן על הרעיונות הקודמים שלנו לגבי איך העולם עובד.
האם העובר יכול להיות בהכרה כלשהי עד השליש השלישי להריון, להיות מנותק מהעולם החיצון ואפילו מהגוף שלו? קשה לדמיין איך זה יהיה להתקיים כמוח חדש שמעולם לא ראה, שמע, נגע או טעם דבר. עד השליש השלישי, העובר צפוי להישאר במצב של שינה קרובה לעמוקה.
מחקרים אחרונים הראו שלתינוקות שקיבלו הרדמה בעמוד השדרה, החוסמת את רוב תחושות הגוף, הייתה פעילות מוחית דומה לזו בזמן שינה. הדבר מצביע על כך שהעובר שטרם נולד, בהיותו בשלבי התפתחות מוקדמים יותר, אינו מסוגל לשמור על הכרה ללא זרימה של אותות תחושתיים. בנוסף, הסביבה ברחם, על הכימיקלים המרגיעים שלה, מדכאת ערנות גם לאחר שמידע חושי מתחיל לזרום לקליפת המוח בשליש השלישי של ההריון.
אם התודעה אכן מתעוררת לפני 24 שבועות, סביר להניח שזאת לא תהיה מה שאנחנו מתכוונים בדרך כלל, אלא מה שפילוסופים כמו תומס מצינגר מכנים "תודעה חסרת תוכן": ללא תחושות נכנסות כדי לבנות את חלוף הזמן או המתאר את המרחב, הכל נראה אתרי, נצחי וריק.
באופן כללי, בהתבסס על הנתונים הזמינים, פרוהליך מאמין שהתודעה מתעוררת בהדרגה, החל מרגע הלידה. אבל, שוב, אנו עומדים בפני הקושי להגדיר את המושג עצמו.
האם יש המשכיות בין התודעה של אדם היום לבין תודעתו חצי שנה לפני הלידה? אם אין הכרה בחודש השלישי להריון, אז מהי תודעה ואיך היא מופיעה באדם? האם אדם ביולוגי יכול בכלל להתקיים ללא הכרה? למדע יש עוד דרך ארוכה לעבור כדי לפתור את הדילמה הזו.
