İnsan bilincini anlama çabası yüzyıllardır sürüyor. Bilinç nasıl tanımlanabilir, kaynağı tam olarak nedir ve neden böyle bir işleve sahibiz? Yanıt bekleyen bu sorulara odaklanan bir çalışmadan elde edilen sonuçlar, geçtiğimiz günlerde açıklandı.
Fransa ve Kanada’da çalışan araştırmacılar yeni bir olasılıktan söz ediyor: Bilinç, beynin enformasyon içeriğini en yükseğe çıkarmasının (maksimize etmesinin) bir sonucu olarak doğal biçimde beliriyor olabilir. Tıpkı evrenin bütününde düzensizliğin maksimize edilme eğilimi olduğu gibi, beyinde de varolan bu entropi eğilimine benzer bir eğilimin yan etkisi olarak bilinç ortaya çıkıyor olabilir.
Düzensizleşen Sistemler
Entropi sözcüğü ile ne anlatılmak istendiğini anlamaya çalışalım. Genelde “sistemin düzensizlik derecesinin bir ölçüsüdür” tanımı verilir. Yani entropi, bir sistemin düzenli bir durumdan düzensizliğe doğru ilerleyişini ifade eder. Matematiksel denkleme baktığımızda da, entropi eşittir sistemin olası durumlarının ortalama sayısının logaritması olarak görürüz. Şimdi bunları daha anlaşılır bir dille yorumlamak gerekirse, entropinin bir sistemin olası mikro (küçük ölçekli) durumlarının/düzenlenme biçimlerinin sayısı ile ilgili olduğu söylenebilir.
Bir yumurta düşünelim: Sarısı ve beyazı bütünüyle ayrık durumdayken entropisi düşüktür. Bu yumurtayı çırparsanız, entropisi artar ve sarı ile beyazın güzelce karışmış biçimi onun en düzensiz biçimi olur. Çünkü çırpılmış durumda olmanın çok sayıda yolu (konfigürasyonu/düzenlenme biçimi) vardır, küçük ak ve sarı damlacıkları için. Kabuğunun içinde duran ve şekli bozulmamış yumurtanın ise entropisinin düşük olduğu söylenir; çünkü akının sarısına karışmadan ayrı ayrı durmasını sağlayacak konfigürasyon sayısı nispeten düşüktür (tüm sarı damlacıkları küçük bir küresel alanda toplu durumda kalmalı ve ak damlacıkları da onun çevresinde kalmalı gibi).
Fizikçiler evren için de aynı durumun geçerli olduğunu düşünüyor. Büyük Patlama‘dan sonra evren giderek düşük entropili durumdan, yüksek entropili duruma kaymaya başladı. Termodinamiğin ikinci yasası uyarınca, bir sistemde entropi sadece artabilir. Bu da zamanın okunun neden hep geleceğe dönük olduğunun bir açıklaması olarak düşünülür.
Entropi daima artma eğilimindedir, derken aslında söylenen şudur: Sistemler daima olasılığı az durumlardan, olasılığı bol durumlara değişme eğilimindedir. Peki neden? Aslında yanıt zaten cümlede var: Çünkü o durumların/olasılıkların sayısı daha fazla. Tıpkı piyangonun bir insana çıkmama olasılığının çok olması gibi; büyük ikramiyenin çıkması için tek bir olasılık varken, çıkmaması için milyonlarca olasılık var (milyonlarca farklı sayı kombinasyonu var). Büyük ikramiyenin çıkması, entropisi en düşük durumdur, diye benzetme yapılabilir bu durumda.
Kendiliğinden Beliren Bir Özellik mi?
Araştırmacılar bu düşünceyi, beynimizdeki bağlantılara uygulamaya karar verdiklerini ve beynin de bilinçli durumda iken kendini düzenleme sırasında herhangi bir şablon sergileyip sergilemediğini araştırdıklarını belirtiyorlar. Toronto Üniversitesi ve Paris Descartes Üniversitesi’nden bilimcilerden oluşan Jose Luis Perez Velazquez liderliğindeki ekip, bu amaçla 9 farklı kişinin (bunlardan 7 tanesinin epilepsisi bulunuyordu) beynindeki nöron ağlarını modellemek için istatistiksel mekanik adı verilen bir tür olasılık kuramını kullandılar.
Spesifik olarak ilgilendikleri şey, nöronların eşzamanlılığı (senkronizasyonu) idi. Nöronların bağlantılı olup olmadıklarını anlamak için birbirleri ile aynı fazda mı salınıyorlar diye bakıldı. İki farklı veri kümesi incelendi: İlkinde bağlantılılık desenlerinin katılımcılar uyurkenki ve uyanıkkenki durumları karşılaştırıldı. Ardından epilepsi hastalarının 5 tanesinin nöbet geçirirkenki ve normal durumdaki desenler arasında oluşan değişikliğe bakıldı.
Her iki durumda da aynı eğilim görüldü: Katılımcıların beyinleri, bütünüyle bilinçli bir durumdayken daha yüksek entropi sergiliyordu. “Şaşırtıcı ölçüde basit bir sonuca ulaştık: Normal uyanıklık durumları, beyin ağları arasındaki etkileşimlerin en yüksek sayıdaki olası konfigürasyonları ile karakterize ediliyor; yani en yüksek entropi değerlerini temsil ediyorlar,” diye anlatıyor ekip. Araştırmacılar buradan hareketle bilincin, enformasyon değiş-tokuşunu en yükseğe çıkarmaya çalışan bir sistemin “kendiliğinden ortaya çıkan bir özelliği“nden (İng. emergent property) ibaret olabileceğini düşünüyorlar.
Araştırmalar Sürecek
Kulağa çok heyecan verici gelse de temkinli olmakta yarar var. Sonuçta bu araştırmada ele alınan örnek sayısı çok az; sadece 9 kişi. İnsanların beyinlerinin birebir özdeş olmadıklarını da düşünürsek, daha fazla sayıda katılımcı ile çalışmaları sürdürmenin gerekliliği ortaya çıkıyor.
Örnek sayısını arttırmanın yanı sıra, farklı beyin durumları için de incelemelerde bulunmak gerekecek; örneğin anestezi altındaki beyinler için. Yine de bu çalışmanın çok öenmli bir başlangıç noktası olduğuna kuşku yok.
Kaynaklar:
- Science Alert,”Consciousness could be a side effect of ‘entropy’, say researchers“
<http://www.sciencealert.com/consciousness-could-be-a-result-of-entropy-say-researchers>
- Physics World,”Consciousness is tied to ‘entropy’, say researchers“
<http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/oct/18/consciousness-is-tied-to-entropy-say-researchers>
İlgili Makale: arXiv, “Towards a statistical mechanics of consciousness: maximization of number of connections is associated with conscious awareness“
<https://arxiv.org/abs/1606.00821>