(1) '의식'이 양자(量子) 효과로 생겨난다는 것을 보여 주는 실험 결과가 발표
의식은 양자 효과로 형성되어 있을지도 모른다.
캐나다의 앨버타대(University of Alberta)와 미국의 프리스턴대(Princeton University)에서 행해진 연구에 따르면, 사람의 의식은 양자적인 효과로 발생하고 있다는 양자 의식 가설을 지지하는 발견 있었다고 한다.
양자의식가설(量子意識仮説)은 블랙홀의 존재를 나타낸 업적으로 2020년에 노벨 물리학상을 수상한 로저 펜로즈 박사 등이 주장하고 있으며, 뇌과학과 양자론을 융합한 야심적인 이론이다.
이전에는 블랙홀의 존재와 같이 「황당」하다고 여겨졌지만, 새로운 연구에서는 양자의식가설을 증명하는 실험적인 결과를 얻을 수 있었다.
사람의 의식은 정말 양자효과로 형성되어 있는 걸까?
자세한 연구내용은 2022년 4월 18일 열린 Science of Conciousness 회의에서 보고되었다.
◇ 양자 효과가 생명 활동에 관련된다는 사실이 속속 판명되고 있다
현재의 뇌과학에서는 사람의 의식은 뇌세포 네트워크를 흐르는 전기신호 패턴에 의해 형성된다고 알려져 있다.
이런 생각에는 의식이 어디선가 돌아와 네트워크에 머무르는 것이 아니라 네트워크 구조와 전기활동이 일정한 패턴을 취했을 때 '의식'이 나타난다고 본다.
최신 연구에서도 뇌에서 특정 부위의 활동을 차단하면 의식이 끊긴다는 것으로 나타났다.
한편, 최근에 생명활동의 다양한 영역에서 양자적인 효과가 이용되고 있는 것이 밝혀지고, 양자역학과 생물학을 융합시킨 「양자 생물학」이라고 하는 새로운 분야가 성장하고 있다.
식물의 광합성에는 양자효과가 작용하는 것으로 알려져 있다
특히 광합성에 대한 양자 생물학의 공헌은 눈부시고, 광에너지로부터 영양(화합물)이 만들어지는 과정에서는, 전자가 양자적인 행동에 의해 돌연 위치를 바꾸어, 기존의 고전 물리학에서는 설명 곤란한 화학반응을 실현하고 있는 모습이 나타나고 있다.
(※고전 물리학은 에너지적으로 어렵다고 생각되는 전자의 이동에서도, 전자의 존재 확률의 모호함(양자효과)을 이용해 실현되고 있다)
그 밖에도 철새의 네비게이션 기능, 동물의 후각, 또한 DNA나 단백질이 관련되는 효소반응 등 폭넓은 생명현상에, 양자효과가 관련하고 있는 것이 보고되고 있다.
블랙홀의 존재를 설명하는데도 사용되는 양자역학이 우리 생명의 구동원리로 존재한다고 생각하는 것은 일견 이상해 보이기도 하다.
그러나 양자 생물학에서는, 모든 물리현상이 양자역학인 것과 같이, 물리현상의 한 형태인 생명활동도 양자역학이 관련되어 있다고 생각한다.
그리고 선진적인 뇌과학자들은, 광합성이 양자효과로 진행되는 것과 같이, 「의식」 또한 양자효과에 의해서 설명할 수 있는 부분이 있다고 생각했다.
그러나 「의식」이 양자효과에 의해서 형성되는 부분이 있다고 해도, 실제로 세포내에서 「의식」의 형성과 관계되는 양자효과가 일어나고 있는 것을 증명할 수 없으면, 과학으로서 성립되지 않는다.
그래서 이번에, 앨버타대학의 연구자들은 실제로 세포 내부의 부분에 대해 광에너지를 주어 양자효과가 출현하는지를 확인하기로 했다.
◇ 미세 소관(微小管)에서 양자효과가 관측되었다
우리 세포 내에서도 양자효과가 일어날 수 있는가?
답을 찾기 위해서 연구자들은, 미소관이라고 불리는 지극히 가는 튜브 형태의 구조에 푸른 빛을 쏘아 양자 효과가 나타나는지를 관찰하기로 했다.
미소관은 「세포의 골격」으로서 세포의 운동이나 구조 유지를 받는 것 외에 세포내에 부설된 「레일」이나 「 견인 로프」로서 물질 수송에 관여해, 세포의 각지에 회로와 같이 둘러쳐지고 있다.
고등학교에서 생물학을 배운 사람들 중에는 세포분열 시 염색체가 미세소관에 의해 좌우로 당겨진 그림을 기억하는 사람도 있을 것입니다.
이 미세 소관은, 실은, 양자 효과가 발생하는 장소로서 뛰어난 구조를 하고 있는 것이 알려져 있어 양자 의식 가설의 증명에 가장 적합하다고 생각되고 있었다.
미세 소관은 세포의 각지에 뻗어 있는 것 외에 세포 분열 시에는 염색체를 잡아당기는 역할도 한다.
(※미세 소관의 구성단위인 단백질에는 비교적 자유로운 전자가 존재하는 장소나 전기적인 영향을 받기 어려운 영역이 나노미터 폭으로 설치되어 있어 이 특성과 거리는 전자에 양자효과를 일으키기에 충분하다고 생각되고 있습니다)
그래서 연구자들은 이 미세 소관에 청색 빛을 쏘아 양자효과가 일어나는지 확인하기로 했다.
결과, 조사된 빛이 미세 소관에 포착되어 그 반이 수백밀리초에서 1초이상이 경과한 단계에서 방출되는 「지연발광」이 관찰되는 것을 발견했다.
지연 발광은 양자효과의 결과로서 생기는 것으로 알려져 있다.
또한 수백 밀리에서 1초라고 하는 범위는 의식이 발생하는 타임즈 케일과 일치한다.
지금까지 미세 소관에서 양자효과가 일어났다고 해도 매우 단시간에 끝나기 때문에, 의식이 싹틀 정도의 타임즈 케일에는 이르지 않는다고 생각되고 있지만, 실험에서는 미세 소관에서 일어나는 양자효과가 의식형성으로 연결될 가능성이 나타났다.
그러나 더 흥미로운 결과는 '의식'을 빼앗는 마취제를 사용했을 때 나타났다.
(뒤편(2)에 계속)
(2) '의식'이 양자(量子) 효과로 생겨난다는 것을 보여 주는 실험 결과가 발표