En La nueva mente del emperador, Roger Penrose desafía la idea de que la consciencia sea solo un programa de ordenador, argumentando que la cognición humana está enraizada en la mecánica cuántica. El libro discute el pensamiento racional, la inteligencia artificial y los misterios del cerebro humano.
Aunque fue publicado en 1989, sigue siendo un libro relevante y valioso para leer por varias razones:
- La consciencia sigue siendo un tema misterioso y fascinante, y el libro ofrece una visión provocativa y original de la consciencia humana.
- Aborda temas filosóficos y científicos de forma accesible y comprensible, lo que lo hace atractivo para un amplio público.
- Ofrece una visión alternativa a la idea convencional de que la consciencia es solo un programa de ordenador, que puede ser de interés para personas interesadas en la ciencia, la filosofía o la psiquiatría.
Qué teorías y creencias desafió el libro La nueva mente del emperador de Penrose?
«La nueva mente del emperador» desafía varias teorías y creencias sobre la consciencia, incluyendo:
- La teoría de que la consciencia es solo una característica emergente de la complejidad de las neuronas, según la cual la consciencia es solo un fenómeno que surge de la complejidad de la actividad cerebral.
- La creencia de que la consciencia se puede simular en una computadora, conocida como la «hipótesis de la simulación».
- La idea de que la consciencia es un fenómeno puramente subjetivo y que no puede ser explicado en términos científicos.
Principales ideas de La nueva mente del emperador
- Que las computadoras puedan tener mente es una cuestión de si la mente humana es computable.
- La creencia de que las matemáticas existen como una realidad externa surge de los descubrimientos matemáticos.
- Las teorías clásicas de la física hacen un trabajo maravilloso al explicar el mundo.
- La física clásica sugiere un universo determinista.
- La mecánica cuántica se caracteriza por la incertidumbre, el indeterminismo y el misterio, y cambió por completo nuestra visión del mundo.
- Todavía no entendemos cómo funcionan juntas la física cuántica y la física clásica.
- El diseño de nuestro cerebro es mucho más complejo que el de una computadora.
- La física cuántica puede desempeñar un papel importante en la conciencia humana.
Que las computadoras puedan tener mente es una cuestión de si la mente humana es computable.
En 1950, el famoso informático británico Alan Turing propuso una prueba para medir la inteligencia informática. En pocas palabras, una máquina pasa la prueba si un humano que interactúa con ella no puede decir que está interactuando con una máquina. Por ejemplo, un interrogador humano podría estar charlando con una computadora digital a través de mensajes de texto, tratando de determinar si está hablando con una computadora o con otro ser humano.
De hecho, algunas computadoras pueden imitar la conversación humana lo suficientemente bien como para pasar esa prueba. ¿Pero eso significa que han aprendido a “pensar” de la misma manera que lo hacemos nosotros?
Para los defensores de un punto de vista conocido como IA fuerte, una computadora que se comporta de manera humana e inteligente es evidencia de que posee una inteligencia humana real. Según este punto de vista, incluso un termostato posee algún tipo de “mente”, aunque sea muy simple.
El autor, sin embargo, piensa que nuestra mente es fundamentalmente no computable. Para comprender la profundidad de su argumento, tendremos que viajar hasta el borde del universo y regresar.
Pero primero, echemos un vistazo a lo que realmente significa «computabilidad». Si un problema es computable, significa que se puede resolver mediante un programa computacional eficaz, utilizando un algoritmo. Un algoritmo es una secuencia de instrucciones paso a paso que le dicen a una computadora qué hacer.
El científico informático pionero Alan Turing fue el primero en idear un modelo hipotético para ejecutar tales algoritmos. Imaginó un dispositivo parecido a un escáner que recorría una tira infinita de cinta con cuadrados inscritos con ceros y unos. El «estado» del dispositivo cambia con cada número que escanea. Y el dispositivo también tiene el poder de cambiar los números de la cinta. La acción que se realiza (ya sea que se mueva hacia la izquierda o hacia la derecha, que elimine o cambie un número) depende del número inicial en el cuadrado, así como del estado del dispositivo. Turing demostró que esta máquina podía resolver incluso problemas algorítmicos complejos.
Aunque la máquina de Turing es una idealización matemática, nos proporciona una medida útil de computabilidad. Cualquier operación que pueda ejecutar una máquina de Turing es algorítmica. De hecho, todas nuestras computadoras modernas son esencialmente máquinas de Turing.
Pero incluso Turing reconoció que algunos problemas no pueden resolverse algorítmicamente. Resulta que incluso algunas operaciones matemáticas no son realmente computables. En el próximo apartado, intentaremos entender por qué.
La creencia de que las matemáticas existen como una realidad externa surge de los descubrimientos matemáticos.
¿Son las matemáticas sólo un juego de números que los humanos inventaron para mantenerse ocupados? Muchos filósofos –e incluso algunos matemáticos– así lo creen. Pero el autor pertenece a otra escuela de pensamiento, la visión platónica. Los platónicos creen que las matemáticas están firmemente arraigadas en la realidad.
Un argumento a su favor es que la mayoría de las ideas matemáticas surgen más como descubrimientos que como invenciones.
Si bien los números reales son los que utilizamos en la vida cotidiana para equilibrar nuestras cuentas bancarias, medir distancias o llevar el tiempo, las operaciones matemáticas más complicadas van más allá de este sistema.
En un momento dado, los matemáticos se dieron cuenta de que sería útil extraer la raíz cuadrada de los números negativos, algo que no se permite con los números reales. Entonces crearon el número imaginario i. i es la raíz cuadrada de -1. De este número imaginario surgió un sistema completamente nuevo: los números complejos. Un número complejo tiene la forma a + ib, donde a y b son números reales e i es el número imaginario.
Los números complejos han dado lugar a descubrimientos importantes e incluso hermosos, como el conjunto de Mandelbrot, que lleva el nombre del matemático Benoit Mandelbrot. El conjunto de Mandelbrot es un grupo de números complejos en el que está acotada una secuencia especialmente definida de funciones matemáticas. Esto significa que si asignas estas funciones a un gráfico, nunca se aventuran más allá de un límite fijo. Sin embargo, al acercarse a este límite, la forma de las funciones se vuelve infinitamente más elaborada, revelando detalles recursivos cada vez más finos. Imagina una flor que, cuando la acercas, está compuesta de flores cada vez más pequeñas.
Los matemáticos no tenían idea de las propiedades mágicas de los números complejos hasta que Mandelbrot las descubrió. No fue como si él hubiera inventado ese conjunto de números; estas propiedades estaban ahí, esperando a ser encontradas: un poderoso argumento a favor del platonismo matemático.
Otra evidencia de la idea de que las matemáticas tienen sus raíces en la realidad proviene del brillante lógico Kurt Gödel. En la década de 1930, Gödel demostró que todo sistema lógico se basa en algunas afirmaciones que no se pueden probar ni refutar utilizando las reglas del sistema. Eso significa que incluso los sistemas matemáticos se basan en algunos supuestos fundamentales que deben darse por sentados.
Para el autor, el teorema de incompletitud de Gödel muestra que hay una verdad “dada por Dios” en las matemáticas que no podemos capturar sólo mediante la lógica. Esto podría explicar por qué los sistemas puramente lógicos, como los algoritmos, no logran capturar toda la realidad, e incluso todas las matemáticas. ¿Un ejemplo? Ningún algoritmo hasta la fecha puede trazar el conjunto de Mandelbrot con su infinito detalle.
Las teorías clásicas de la física hacen un trabajo maravilloso al explicar el mundo.
Mucho antes del advenimiento de la ciencia moderna, los antiguos griegos idearon algunas teorías bastante buenas sobre la geometría de los objetos físicos. Pero no fue hasta que Galileo empezó a pensar en la gravedad y la energía en el siglo XVII que realmente empezamos a comprender los principios que gobiernan nuestro mundo.
Un poco más tarde, Isaac Newton transformó las ideas de Galileo en tres leyes esenciales del movimiento. El primero dice que un objeto permanecerá en reposo o continuará en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él. El segundo dice que el cambio de movimiento de un objeto es proporcional a la fuerza externa que actúa sobre él. Y la tercera ley del movimiento dice que las fuerzas que dos objetos ejercen entre sí son siempre iguales.
La obra maestra de Isaac Newton de 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, consolidó la idea de que, con algunos principios matemáticos básicos, podríamos predecir cómo se comportarán las cosas en el mundo real. A partir de este esquema básico se desarrollaron todas las demás teorías importantes de la física clásica.
En el siglo XIX, James Clerk Maxwell presentó un conjunto de ecuaciones que subyacen al comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos, así como de la luz. Estas ecuaciones de Maxwell fueron de enorme importancia en el desarrollo de tecnologías modernas como la radio, los motores eléctricos y las comunicaciones inalámbricas.
Además, fue la afirmación de Maxwell de que la velocidad de la luz es fija lo que llevó a Einstein a desarrollar su teoría de la relatividad especial. Einstein demostró que si la velocidad de la luz es fija, entonces nuestras medidas del espacio y el tiempo deben ser en realidad relativas. O, para decirlo al revés, nuestra experiencia de la distancia y el tiempo es relativa al lugar del universo en el que nos encontramos y a qué velocidad nos movemos.
Para ilustrar esto, imaginemos a unos hermanos gemelos. Uno de los gemelos aborda una nave espacial para viajar a una estrella distante a una velocidad cercana a la de la luz, mientras que el otro permanece en la Tierra. Según la teoría de la relatividad, el gemelo espacial sería aún joven a su regreso a la Tierra, mientras que su hermano ya sería un anciano.
Más tarde, Einstein amplió esto a su teoría de la relatividad general, que, además de la aceleración, también tiene en cuenta los efectos de la gravedad en el espacio-tiempo.
Todas estas teorías han contribuido en gran medida a nuestra comprensión del universo, pero, como veremos a continuación, conducen a una visión del mundo bastante rígida.
La física clásica sugiere un universo determinista.
Podemos clasificar con seguridad las teorías probadas de la física clásica como magníficas.
Una magnífica teoría de la física explica muchas cosas y lo hace con precisión. También tiene cierta belleza y sencillez. Tomemos, por ejemplo, las tres leyes del movimiento de Newton, que explican elegantemente cómo se comportan los objetos aquí en la Tierra y predicen los movimientos de estrellas distantes con relativa precisión, precisión que mejoraron las teorías de la relatividad de Einstein. Además, nuestras observaciones han verificado una y otra vez las ideas de Newton y Einstein.
La mayoría de las teorías contemporáneas de la física no han alcanzado el nivel soberbio. Algunos de ellos son, en el mejor de los casos, provisionales. Otras prevalecen porque son útiles para nuestra comprensión del mundo, incluso si no pueden verificarse, como la teoría del Big Bang.
A su debido tiempo, los físicos podrían encontrar pruebas que contradigan muchas de las nuevas teorías o encontrar explicaciones más elegantes de por qué las cosas son como son. Pero las teorías clásicas parecen haber llegado para quedarse y nos presentan una visión bastante clara del mundo.
Recapitulemos brevemente lo que nos ha enseñado la física clásica. Por un lado, nos dio el concepto de espacio-tiempo, que es el ámbito multidimensional en el que se desarrolla toda la física. En este ámbito, los objetos físicos se comportan según leyes matemáticas precisas. Los objetos incluyen partículas, pero también campos, como campos electromagnéticos o gravitacionales.
La física clásica nos enseña que si conocemos la masa, posición y velocidad de cualquier objeto físico en un momento dado, podemos determinar su masa, posición y velocidad para todos los momentos posteriores. Parece que todo lo que sucede en el futuro está completamente arreglado por el pasado. Esta idea se encuentra en el centro de la filosofía del determinismo. Todas las magníficas teorías de la física clásica nos llevan a una visión del mundo determinista.
Las implicaciones para la mente humana son bastante deprimentes. ¿Cómo podemos tener libre albedrío si todo lo que sucede ya está arreglado por simples reacciones físicas?
También es fácil suponer que si nuestro cerebro se comporta según unos pocos principios físicos simples, no debería ser un problema simular este comportamiento con cables y electrodos. Pero es importante señalar que incluso si la mente humana es completamente determinista, eso no significa que sea computable. Por ejemplo, uno puede imaginar un mundo completamente determinista que todavía sea lo suficientemente complejo como para ser funcionalmente no computable.
Y afortunadamente, el determinismo no es un hecho. Porque desde la década de 1920, otra área de la física ha estado sacudiendo los cimientos de nuestra visión clásica del mundo.
La mecánica cuántica se caracteriza por la incertidumbre, el indeterminismo y el misterio, y cambió por completo nuestra visión del mundo.
Durante un tiempo, pareció que las teorías clásicas de la física, como las leyes del movimiento de Newton, tenían el poder de explicar todo el universo. Pero cuando los físicos empezaron a observar el comportamiento de las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas, se sorprendieron. Estas pequeñas partículas no se comportaban en absoluto de forma «clásica».
Tomemos, por ejemplo, los protones, fotones y electrones, que a menudo cambian su posición y movimiento de maneras completamente contraintuitivas. ¡A veces incluso parecen existir en dos lugares a la vez! Este movimiento aleatorio es la base de muchas propiedades de los materiales físicos, así como de procesos físicos como la congelación y la ebullición.
Y así, alrededor de 1925, los físicos tuvieron que idear un nuevo conjunto de teorías para explicar el extraño comportamiento de las partículas que componen nuestro mundo.
Uno de los experimentos más famosos de la física cuántica es el llamado experimento de la doble rendija. En este experimento, se disparan partículas cuánticas llamadas fotones a través de una pared con dos rendijas estrechas y hacia una pantalla detrás. Aunque se consideran partículas, los fotones se comportan como ondas cuando atraviesan las rendijas. No sólo se desvían en direcciones aleatorias, sino que también se anulan en algunas áreas, mientras se potencian entre sí en otras. Debido a esto, golpean la pantalla en un patrón de interferencia de rayas característico.
Lo extraño es que el comportamiento ondulatorio no parece ser un efecto de múltiples fotones trabajando juntos. En cambio, cada fotón individual parece comportarse como una onda por sí solo. Cuando sólo se abre una rendija, el fotón viaja a través de ella como una pelota de tenis que se lanzaría por un agujero en la pared. Pero cuando ambas rendijas están abiertas, el fotón parece pasar a través de ambas rendijas y luego interferir consigo mismo, como lo indica el patrón de interferencia. Aún más extraño es que tan pronto como los científicos intentan monitorear los caminos más de cerca, el fotón de repente se comporta «normalmente», pasando a través de una rendija u otra.
Las implicaciones del experimento de la doble rendija son sorprendentes. En el mundo cuántico parecen coexistir diferentes alternativas simultáneamente y las partículas pueden estar en dos lugares a la vez. ¡Y además de eso, nuestra medición parece afectar el comportamiento de las partículas!
Parece que el determinismo al que nos ha llevado la física clásica no se sostiene en el nivel micro. Como veremos, esto nos deja con muchas preguntas confusas, pero también con algunas posibilidades sorprendentes.
Todavía no entendemos cómo funcionan juntas la física cuántica y la física clásica.
Para mostrar nuevamente por qué la teoría cuántica es tan confusa, consideremos la paradoja del gato de Schrödinger. Este es un experimento mental propuesto por Erwin Schrödinger a Albert Einstein en 1935, que modificaremos aquí ligeramente para nuestros propósitos.
Imagine una caja con un gato dentro, construida de manera que ninguna influencia externa pueda atravesarla. Hay un dispositivo en la caja que puede activarse mediante un único evento cuántico, digamos que cuando un fotón choca contra una fotocélula. Cuando se activa el dispositivo, rompe una botella con cianuro que mata al gato. Entonces, ¿cómo podemos saber si el gato está muerto?
Recuerda que en el mundo cuántico pueden coexistir diferentes alternativas, que solo se manifiestan en un resultado claro cuando las observamos. Esto significa que mientras la caja permanezca sin abrir, el fotón habrá activado y no activado el dispositivo. En consecuencia, el gato está vivo y muerto. Con este experimento mental, Schrödinger quería demostrar que el indeterminismo de la mecánica cuántica no debería aplicarse a objetos físicos grandes como los gatos. A nivel cuántico, es muy posible que coexistan diferentes alternativas en una red de superposiciones cuánticas. Pero en el mundo “real”, a nivel macro, siempre prevalece una alternativa: los gatos están vivos o muertos.
Los científicos han ideado varios métodos matemáticos para definir estados cuánticos inciertos. Los dos más importantes son R y U. R es el vector que describe la posición cuántica de una sola partícula cuántica; aquí es donde entra en juego el indeterminismo, porque las partículas pueden estar esencialmente en cualquier lugar a la vez. U significa transformación unitaria y describe cómo un sistema cuántico cambia con el tiempo al relacionar el estado del sistema con la energía que contiene. Los científicos asignan ponderaciones numéricas a las diferentes alternativas posibles en un sistema cuántico, y esto nos da una imagen probabilística de cómo se comportará el sistema.
Todavía hay mucho debate sobre cómo funcionan juntos R y U. El autor cree que resolver este misterio podría acercarnos mucho más a la comprensión de nuestro universo, nuestra mente y el flujo del tiempo. Por ejemplo, cree que R es fundamentalmente asimétrico en el tiempo, lo que significa que el cálculo sólo funciona en una dirección del tiempo. Esto es importante porque todas las teorías clásicas de la física son simétricas en el tiempo. En principio, no hay nada en ellos que nos impida utilizarlos en el sentido inverso del tiempo.
El autor cree que al comprender R, finalmente podremos resolver el misterio del tiempo.
El diseño de nuestro cerebro es mucho más complejo que el de una computadora.
¿Qué tiene todo esto que ver con la mente humana? Bueno, significa que es muy probable que nuestras mentes no funcionen de la manera estricta y determinista que sugiere la visión clásica del mundo. De hecho, el autor cree que la mecánica cuántica desempeña un papel crucial en nuestra forma de pensar.
Echemos un vistazo más de cerca a cómo funciona nuestro cerebro. El cerebro humano es un órgano de diseño increíblemente complejo. En el nivel más básico, hay una gran región interna de materia blanca que clasifica y transmite señales, y una delgada superficie externa de materia gris que las procesa. La superficie exterior se llama corteza cerebral y es donde tienen lugar la cognición superior y la computación compleja. Es mucho más espeso en los humanos que en otros animales.
Diferentes partes de la corteza asumen diferentes tareas. Por ejemplo, la corteza visual en la parte posterior del cerebro procesa lo que vemos. Otros sentidos también tienen áreas designadas en el cerebro. Nuestros órganos sensoriales captan señales del mundo exterior y las células nerviosas las transmiten a la corteza para su procesamiento. Finalmente, toda la información se combina en los lóbulos frontales, la parte de nuestro cerebro que hace los planes y los ejecuta. Por ejemplo, los lóbulos frontales pueden enviar señales a nuestros músculos para que nos pongamos en movimiento.
El cerebro transmite señales a través de células nerviosas especializadas llamadas neuronas. Cuando una señal lo suficientemente fuerte llega a una neurona, ésta se carga eléctricamente. Esta carga eléctrica corre a lo largo de la neurona hasta llegar a la sinapsis, un pequeño espacio que conecta la primera neurona con la siguiente. Luego, la primera neurona libera ciertas sustancias químicas en la sinapsis que excitan o inhiben la siguiente neurona.
En un nivel abstracto, esto no es tan diferente de una computadora digital: hay una señal de entrada, algo de información procesada por unidades pequeñas conectadas y, finalmente, una señal de salida. Y las neuronas transmiten señales mediante un principio de todo o nada: o se activan o no. Esto es similar a los electrodos en una computadora digital: hay un pulso eléctrico en un cable o no lo hay. Entonces, en principio, sería posible construir una computadora a partir de neuronas.
Pero ¿qué pasa al revés? Aquí es donde se vuelve complicado.
Las neuronas pueden tener cientos de miles de conexiones sinápticas, que están conectadas de una forma mucho más aleatoria y redundante que la mayoría de los circuitos electrónicos. Y estas conexiones sinápticas parecen estar cambiando constantemente. Esto es lo que permite la plasticidad de nuestro cerebro: nuestro cerebro puede cambiar en segundos, según nuestras acciones y experiencias.
En última instancia y misteriosamente, estas innumerables conexiones cambiantes dan lugar a una sola conciencia. ¿Cómo puede ser esto?
La física cuántica puede desempeñar un papel importante en la conciencia humana.
Sabemos mucho sobre la estructura y función del cerebro. Lo que no sabemos es cómo todos estos procesos diferentes, complicados y paralelos dan origen a nuestra conciencia. Aquí es donde la física cuántica podría entrar en juego.
Hay al menos un lugar donde los efectos cuánticos están directamente involucrados: la retina. En las condiciones adecuadas, un solo fotón que llegue a nuestra retina es suficiente para activar una señal nerviosa. Se necesitan unos siete fotones para que nos demos cuenta de ellos.
Esto significa que hay al menos un par de células nerviosas, concretamente las de la retina, que pueden activarse mediante eventos cuánticos. ¿No podría ser esto cierto para otras neuronas de nuestro cerebro?
Si el cerebro está realmente compuesto de neuronas que pueden activarse mediante eventos cuánticos únicos, ¿qué significa eso para su funcionamiento? Bueno, para empezar, significa que hay mucho más indeterminismo, incertidumbre y misterio en juego de lo que a los defensores de una IA fuerte les gustaría creer.
Quizás las muchas actividades paralelas de nuestro cerebro puedan vincularse con las alternativas paralelas que coexisten en el universo cuántico, alternativas que sólo se resuelven cuando se observa el estado cuántico de una partícula. Quizás este acto de observación sea lo que percibimos como conciencia. El pensamiento consciente, al menos, parece consistir en resolver alternativas que antes se desarrollaban en paralelo.
Esto parece ocurrir de una manera decididamente no algorítmica, tal vez con la naturaleza indeterminista de las partículas cuánticas desempeñando un papel importante. Esto explicaría por qué los matemáticos tienen un sentido de la verdad en matemáticas incluso para ideas que no pueden probar algorítmicamente. Muchos matemáticos famosos han descrito cómo les llegaron grandes ideas en un instante y con una sensación de total certeza. El autor cree que en esos momentos la mente entra en contacto con alguna realidad platónica externa. Al igual que el autor, muchos matemáticos también describen sus procesos de pensamiento como no verbales, sino como visuales, geométricos o completamente abstractos.
Si bien las computadoras cuánticas podrían ejecutar muchos procesos en paralelo, no hay evidencia de que puedan lograr el tipo de «unidad» que exhibe la conciencia humana.
La inteligencia consciente nos permite tener en cuenta nuestros pensamientos, sentidos y experiencias pasadas para emitir juicios informados sobre situaciones nuevas e inesperadas. De esta forma, la conciencia da lugar a un tipo de inteligencia que probablemente los ordenadores nunca alcanzarán.
Conclusión de La nueva mente del emperador
Los fanáticos de la IA han afirmado durante mucho tiempo que podemos programar computadoras para que piensen como nosotros. Pero hay mucho más misterio en funcionamiento en nuestros cerebros del que podemos explicar actualmente. La física clásica nos ha dado una imagen determinista del mundo. Pero más recientemente, la física cuántica ha demostrado que el nivel subatómico del mundo se caracteriza por el indeterminismo y la incertidumbre. Estos procesos cuánticos podrían desempeñar un papel crucial en la formación de nuestra conciencia. Hasta que comprendamos completamente esos procesos, es poco probable que seamos capaces de programar computadoras para que posean inteligencia humana.
Foto de Merlin Lightpainting