במעבדה קטנה, אבודה בין האלפים האוסטריים, מדענים בהדרכתו של פיזיקאי פרנצ'סקה פיירלאינו הצליח לראות נס אמיתי – מערבולות קוונטיות בחומר סופר-נוזל סופר-נוזל, הידוע כמצב סופר-סוליד של החומר.
במשך שלוש שנים עבדו מומחים מאוניברסיטת אינסברוק להשיג את התמונות המדהימות הללו. מדי יום שישי בערב הצוות נפגש בפאב סמוך כדי לדון בתוכנית הניסוי. רבים אמרו שזה בלתי אפשרי, אבל פיירלאינו הייתה משוכנעת בהצלחת הרעיון שלה. והתברר שהיא צודקת – התוצאות פורסמו היום בכתב העת המדעי מגזין טבע .
המצב העל-סולידי של החומר הוא שלב פרדוקסלי שהוא גם הקשה ביותר מבין המוצקים וגם הנוזלים ביותר בנוזלים. מדענים חזו תיאורטית את קיומה של תופעה זו, אך אישור ניסוי היה קשה ביותר למצוא.
לאחר מספר ניסיונות לא מוצלחים ב-2004 וב-2017, ב-2019 הצליח צוות משטוטגרט, פירנצה ואינסברוק להשיג את הסימנים הראשונים של מצב סופר-קשה במערכות חד-ממדיות. גזי דיספרוזיום וארביום, שלאטומים שלהם יש מומנט מגנטי משלהם, הוכיחו תכונות קוונטיות של נזילות-על עם ירידה בטמפרטורה ובצפיפות.
כדי לבחון כיצד מתנהג החומר העל-סוליד כשהוא מסתובב, החוקרים השתמשו בשדה מגנטי כמעין "כף", תוך כדי ערבוב השדות המגנטיים הפנימיים של האטומים בתדירות של כ-50 פעמים בשנייה. זה הספיק כדי לגרום להיווצרות מערבולות מבלי להרוס את המצב הקוונטי השביר. אבל תיעוד התהליך התברר כקשה עוד יותר. זה לקח שלוש שנים תמימות.
ואז מדענים ניסו ליישם רעיון שהוצע בשנת 2022 על ידי הפיזיקאי אלסיו רסיאטי: תחילה יצירת מערבולות במצב על מוצק, ולאחר מכן המסת החומר חזרה לעל נוזל כדי להגביר את הניגודיות של התמונה. שיטה זו אפשרה להבחין בבירור במבנה של מערבולות הנוצרות בין צבירים צפופים של אטומים היוצרים סריג גבישי.
ההתעניינות בתגלית ניזונה גם מהעובדה שמצב העל-סוליד עשוי להיות המפתח לפיתוח תעלומת הפולסרים – כוכבי נויטרונים המסתובבים במהירות. אסטרונומים חושדים כי בשכבה הפנימית של כוכבי נויטרונים, מתחת לקרום המוצק, ישנם מבנים יוצאי דופן הדומים ל"משחה" גרעינית – תרכובות של נויטרונים צפופים במיוחד בצורות מוזרות.
באביב שעבר, סטודנט לתואר שני אזקייל סובייטה מהאוניברסיטה הלאומית של לה פלאטה צפה בפולסר אחד כזה, ולה, מאיץ לפתע את סיבובו ב-2.4 מיליארדיות השנייה. תופעה זו, המכונה "תקלת הפולסר", שבה זה מכבר את דמיונם של אסטרונומים, אך טבעה נותר בגדר תעלומה.
פיירליין התעניינה בכך כששמעה את חבריה האסטרונומים דנים בתכונות האפשריות של "משחה" גרעינית. ואז הצוות שלה דימה מה יקרה אם קיים מצב על מוצק בתוך כוכב נויטרונים מסתובב. כפי שמתברר, התנגשויות של מערבולות קוונטיות למעשה מאיצות את הסיבוב לזמן קצר. אולי זו הסיבה לתקלות? כעת החוקרים מתכננים ללמוד בפירוט כיצד הם נוצרים, נודדים ונעלמים.
אסטרונומים, בתורם, מקווים שזה יאפשר להם להשתמש בתצפיות על תקלות פולסר ככלי "אבחון" חדש. פולסרים הם בין השעונים הטבעיים היציבים ביותר ביקום, והבנת המנגנונים המובילים להאצה הפתאומית שלהם תשפוך אור על המבנה הפנימי של כוכבי נויטרונים.
הצוות מחפש כעת מערכות אחרות שבהן יכול להתקיים מצב על מוצק, ורואה בתגליות אלו שיקוף של הקשר היסודי של הטבע. "פיסיקה היא אוניברסלית, ואנחנו מבינים את חוקי המשחק הזה", אומר פיירלאינו . "גם בתוך כוכבי נויטרונים וגם במעבדות שלנו על פני כדור הארץ, החומר מקבל צורות מדהימות בתנאים קיצוניים."
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 חוויות סובייקטיביות בצורה אובייקטיבית – 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 הניסיון 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 לשינה עמוקה.
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 שלא זו תהיה מה שאנו מתכוונים בדרך כלל, אלא מה שפילוסופים כמו תומס מצינגר מכנים "תודעה חסרת תוכן": ללא תחושות נכנסות למבנה חלוף הזמן או מרחב מתאר, הכל נראה ערטילאי, נצחי רֵיק.
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.
