Kan bewustzijn quantum zijn? Volgens een nieuw onderzoek niet

Een wiskundige analyse suggereert dat het vermogen van individuen om onafhankelijk te handelen en hun eigen keuzes te maken – een voorwaarde voor bewustzijn – niet volledig quantum van aard kan zijn.

Het omstreden idee dat bewustzijn een quantumoorsprong heeft, krijgt een nieuwe tegenslag. Volgens een wiskundige analyse maakt een bekende natuurkundige wet het idee onmogelijk.

Welk natuurkundige proces ons bewust maakt, en of we dat proces ooit rechtstreeks kunnen waarnemen en analyseren, is een van de grote open vragen van de moderne wetenschap. In de jaren negentig stelden wiskundige Roger Penrose en anesthesioloog Stuart Hameroff dat enkel de klassieke natuurkunde bewustzijn niet kan verklaren. Daarom zou het zijn oorsprong moet hebben in de quantumwereld. Die hypothese werd met scepsis ontvangen en blijft controversieel. Wel zijn er sindsdien nieuwe pogingen gedaan om quantummechanica een rol te geven in verklaringen van bewustzijn.

Nu hebben natuurkundige Emily Adlam van de Chapman-universiteit in Californië en haar collega’s onderzocht of handelingsvermogen – het vermogen om onafhankelijk te handelen en eigen keuzes te maken en een voorwaarde voor bewustzijn – puur quantum van aard kan zijn. Hun conclusie: dat kan niet.

Eenvoudig model

Het concept ‘bewustzijn’ is berucht, omdat het zich moeilijk laat definiëren. Adlam en haar team formuleerden een eenvoudige definitie van handelingsvermogen aan de hand van duidelijke natuurkundige eisen. Quantumtheorieën over bewustzijn, ook als ze zich richten op specifieke processen in de hersenen zoals het model van Penrose en Hameroff, zouden verenigbaar moeten zijn met deze definitie om aannemelijk te zijn.

De onderzoekers bekeken daarom een eenvoudig model van een handelend wezen. Zo’n wezen neemt de wereld waar, maakt daar een intern model van en gebruikt dat om de gevolgen van verschillende mogelijke handelingen af te wegen voordat het een keuze maakt. ‘Er is eerst een stap waarin informatie uit de omgeving wordt opgenomen waarop je reageert’, zegt Adlam. ‘Vervolgens moet die informatie worden gekopieerd, zodat je verschillende opties kunt overwegen. Daarna vergelijk je de uitkomsten van die modellen, kies je de beste en gebruik je die om je gedrag te sturen.’

Problemen

Maar als dat handelende wezen volledig quantummechanisch is en zich dus aan de regels van de quantummechanica moet houden, loopt het vast bij die kopieerstap. Dat komt door het zogenoemde no-cloning theorem: een principe dat stelt dat een quantumtoestand, waarin alle informatie over een systeem besloten ligt, niet exact kan worden gekopieerd.

Volgens Adlam zou een quantumwezen kunnen proberen dit probleem te omzeilen door onnauwkeurige kopieën van de benodigde informatie te maken, maar dat veroorzaakt weer nieuwe problemen. Het onttrekken van quantuminformatie aan de wereld verandert namelijk deze informatie. Daardoor is het interne wereldmodel van het wezen altijd gebaseerd op een iets andere wereld. Hoewel elk model van de werkelijkheid onvermijdelijk fouten bevat, zouden deze fouten zich volgens de onderzoekers opstapelen.

Ook bij het vergelijken van de verschillende opties treden er problemen op. Een volledig quantummechanisch wezen kan alleen gebruikmaken van quantuminformatieverwerking, die anders werkt dan we gewend zijn. ‘Een realistische quantumoperatie levert uiteindelijk een vreemde superpositie op van alle mogelijke opties, waarbij de betere opties meer gewicht krijgen’, zegt Adlam. ‘Je voert dus niet simpelweg de beste keuze uit, maar je maakt een vreemde combinatie van alle mogelijkheden.’

Beter begrip van bewustzijn

Volgens medeonderzoeker Kelvin McQueen, eveneens verbonden aan de Chapman-universiteit, zetten deze conclusies vraagtekens bij quantumtheorieën over handelingsvermogen, vrije wil en bewustzijn. Ook leggen ze technologische beperkingen op aan alle handelende wezens die toekomstige quantumcomputers zouden kunnen simuleren. Dat vertelde hij tijdens een presentatie op een natuurkundeconferentie in het Californische Irvine op 17 juni 2026. ‘De resultaten helpen ons te begrijpen hoe handelingsvermogen en mensachtige waarneming kunnen ontstaan in een universum dat verder quantummechanisch is’, zegt hij.

De problemen die de onderzoekers vonden, maken het volgens Adlam moeilijker om een fundamenteel quantummechanisme voor zowel handelingsvermogen als bewustzijn te verdedigen. Waarschijnlijker is dat deze verschijnselen voortkomen uit klassieke processen, of daar in elk geval grotendeels door worden bepaald. ‘Misschien zijn er situaties waarin een quantumberekening bepaalde processen versnelt’, zegt ze. ‘Maar het lijkt erop dat handelingsvermogen in essentie op klassieke natuurkunde berust.’

De beste theorie die we hebben

‘De quantummechanica is de beste natuurkundige theorie die we hebben, en dus het is logisch om ons af te vragen hoe handelingsvermogen eruitziet vanuit dat perspectief’, zegt natuurkundige Sally Shrapnel van de Universiteit van Queensland in Australië. Maar volgens haar is het model van de onderzoekers voor handelingsvermogen gebaseerd op een specifieke interpretatie van wat ‘echt’ is in de quantummechanica. Als quantumtoestanden niet worden gezien als de fundamentele bouwstenen van de werkelijkheid, maar als objecten die onze kennis van de wereld weerspiegelen, dan hoeft een quantummodel voor handelingsvermogen volgens haar minder beperkend te zijn.

Een handelend wezen zou bijvoorbeeld niet eerst verschillende wereldmodellen hoeven opbouwen en vergelijken, maar voortdurend met zijn omgeving kunnen interacteren en gaandeweg tot een beslissing kunnen komen. Zo’n model zou klassieke en quantuminformatieverwerking kunnen combineren. Volgens Shrapnel zijn bestaande theorieën over quantumbewustzijn bovendien minder strikt quantummechanisch dan het model dat in de nieuwe studie is onderzocht. Ze zijn misschien dus nog niet helemaal van tafel.

Bewustzijn blijft bijzonder lastig rechtstreeks te onderzoeken. Toch denken zowel Adlam als Shrapnel dat toekomstige experimenten met quantumcomputers meer inzicht kunnen geven in de wisselwerking tussen klassieke en quantuminformatieverwerking. Die uitkomst zou relevant kunnen zijn voor deze discussie.