Az emberi tudat kifejlődésének folyamatában kivételes lépés az idő elvont fogalmának, a múlt és a jövő jelentőségének a felismerése. A jelenben észlelt körülmények és jelenségek a létfenntartást lényegesen befolyásolják, de a történelmi múltról és a jövőről, születésről és halálról való elvont elmélkedések túlmutatnak a napi megélhetés gyakorlati szükségletein. Az időhöz kapcsolódik a „miért” kérdés kettős értelme is, a „mi okból” kérdésre a múltbeli tények és tapasztalatok alapján keresünk magyarázatot, a „mi célból” kérdés viszont a jövőbeli szándékainkról, törekvéseinkről keres jóval elvontabb választ. Hasonlóképpen fontos a nanométernyi közelségtől a galaktikus távolságig terjedő háromdimenziós tér fogalmának és jelentőségének felismerése. Ez segíti az élőhely kiválasztását, megépítését és belakását, a testek formai megjelenésének, alakjának, szerkezeti összetettségének érzékelését, a használati tárgyak célszerű megtervezését és elkészítését.

Az egyedülálló ember önmagában képes terveket kovácsolni, bonyolult működésű célszerű eszközöket megtervezni és létrehozni, döntést igénylő kérdéseket feltenni, a valóságban nem létező helyzeteket elképzelni, elvont fogalmakat alkotni, a szépségben örömet lelni, a külvilági események időbeli vagy oksági sorrendjéből tanulságokat levonni, igazság és hamisság kérdésében ítéletet alkotni.

Az egymásra utalt emberi közösségekben a közös tapasztalatok, tudatos ismeretek és gondolatok közlésének igénye és formája a legmagasabb szintre fejlődött. Az egyre bonyolultabb társadalmi szerkezetű embercsoportok, családok, nemzetségek, nemzetek tagjai között a részletekre is kiterjedő ismeretátadás és eszmecsere eszköze az akusztikus tagolt beszéd, a közös nyelv. A tagolt beszéd mint közlési eszköz kifejlődése és az emberi közösségek tudatosodása egymást feltételezve, párhuzamosan járt együtt. A hangképzés egyedisége, a tagolt beszéd, a gondolatközlés képessége kivételesen csodás emberi adottság. A gondolatok grafikus kifejezési módja: a rajzolás és az írás is csak az emberekre jellemző.

Az elvont minőségi és mennyiségi fogalmak ismerete alapján tudni véljük, mi a különbség igaz és hamis, szép és rút, jó és rossz, sok és kevés között. Az igazság tekintélyének tiszteletére filozófiai rendszerek, társadalomtudományi ismeretek keletkeztek. A tagolt beszéd szépsége, ritmikus hangzása adott ihletet az éneklés, a költészet, az irodalom, a zeneművészet megszületéséhez. A lakókörnyezet szépítésére és hasznosságára törekvés vezetett a képzőművészeti alkotások megteremtéséhez. A mennyiségi fokozatok ismerete szülte a számok aritmetikai fogalmát, közös gondolati erőfeszítés hozta létre a felső szintű matematika, majd a természettudományok, a fizika, kémia, biológia egzakt igényű elméleti építményeit és a hasznos műszaki ismereteket. Az együttműködő és versengő emberi civilizációk hozták létre és művelték az irodalom, zene, szépművészet, politika, gazdaság, kultúra, vallás közösségi jelenségeit. A létrejött és folyamatosan fejlődő tudományos, művészeti és társadalmi tudást az oktatási rendszerek különböző szintű és témájú iskoláiban tanítják, örökítik át nemzedékről nemzedékre.

A közvetlen társadalmi hasznosságon túlmutató egyéni és közösségi szándékok és akaratok, a meggyőződés és kételkedés, a vélekedés és ítéletalkotás, az öröm és aggodalom, a szerető összetartozás és szabadság iránti vágy, a hit és lélek, a lelkiismeret és morális felelősség, a végtelenséget ostromló képzelet és remény fogalmaival az emberi gondolkodás és közösségi kultúra a szellemi tudatosság legmagasabb szintjéig emelkedett fel.

 

Az emberi agyat és idegrendszert alkotó sejtek anyagi természetű részegységekből épülnek fel, viszont az elvont tudatos gondolatokat eredményező lelki történések nem anyagi, hanem szellemi természetű folyamatok. Az emberi agy anyagi felépítéséről, fizikai szerkezetéről, működéséről, az idegsejtek viselkedéséről mélyreható anyagvizsgálati módszerek eredményei alapján összegyűlt bizonyos ismeretünk, valós adathalmazként megjelenő tudásunk. Az agyban szublimált szellemi termékekről is összegyűlt jelentős mennyiségű szakirodalmi, pszichológiai, filozófiai, vallási jellegű leírás. A tudományos leíró módszernek tehát van megfelelő alapja, azonban nemcsak leíró, hanem magyarázó, értelmező elméleti tudományos módszer alkalmazására is szükség lenne.

Itt azonnal egy ismeretelméleti korlátba ütközünk. Az agyban anyagi természetű idegsejtek között végbemenő folyamatnak és eközben a tudatos gondolkodás szellemi természetű szubjektív élményérzetének a kölcsönös viszonyát és kölcsönhatását éppen az agyi idegrendszer munkájával, tudatos következtető gondolkodásával, a szellemi élmény elemzésével próbáljuk tudományos vizsgálat tárgyává tenni. Vagyis, a tudományos vizsgálat tárgyát a vele azonos lényegű és azonos természetű vizsgálati eszközzel, az agyat az aggyal, a gondolkodást a gondolkodással akarjuk megismerni.

Felmerül a kérdés, sőt kétség abban a tekintetben, hogy az agyi fizikai folyamat eredményeként létrejövő tudatos szellemi gondolat és a gondolat által kiváltott testi viselkedésmód keletkezéséhez, fejlődéséhez közelebb lehet-e jutni ellenőrizhető kísérleti és értelmező elméleti tudományos módszerekkel. Rafinált kísérletekkel oksági összefüggéseket kereshetünk a tudatosan megtervezett cselekvések és a molekuláris szinten működő agysejtek sokaságának egyidejű megfigyelési (például EEG) adatai között. A megfigyelések értelmezéséhez magyarázó feltételezésekre és az ilyen hipotéziseket bizonyító vagy cáfoló kísérleti adatokra lenne szükség. Az agy mikroszkópi szerkezetének és változásainak kísérleti követése a gondolatteremtő agy dinamikus működése közben csak korlátozottan lehetséges, sőt az agy részletes szerkezeti vizsgálata csak élettelen állapotban lehet pontos. Ha pedig az emberi tudat dinamikus szellemi működését akarjuk követni és megérteni, akkor milliárdnyi idegsejt egyedi működésének részleteit kellene megismernünk. Az anyagi agy és a szellemi tudat együttműködésének a vizsgálatát tehát azonos lényegű vizsgálati eszközzel: a szellemi gondolatokkal kölcsönható fizikai aggyal kellene elvégezni.

Ehhez hasonló nehézség egyszerűbb formában a kvantumfizikai mérési eljárások területén is megjelenik. Általában a fizikai mérések feltétele a mérési folyamat bizonyos kívülálló felülemelkedése a mérendő jelenséghez képest, vagyis a mérőeszköz által kifejtett hatásnak a mérendő mennyiséget a lehető legkisebb mértékben szabad befolyásolnia. A parányi részecskék kvantumfizikai természetének vizsgálata során annyira kicsiny mennyiségek mérésére van szükség, hogy azt csak elemi részecskékkel végezhetjük. Egy elemi részecske helyzetét, mozgásállapotát egy másik, célszerűen előkészített tulajdonságú vizsgáló elemi részecske (elektron, foton stb.) kölcsönhatás utáni viselkedésének elemzésével tudjuk megközelíteni. Tehát ebben az esetben is a vizsgálat tárgyát a vele azonos lényegű vizsgálóeszközzel próbáljuk megismerni. A kvantumelméletben ez egy lényegi, sőt feloldhatatlan konfliktus, amelynek tényszerű létezését a Heisenberg-féle határozatlansági elv felismerése rögzíti. A mérőeszköz ugyanis nemcsak megméri a vele azonos természetű vizsgált tárgy tulajdonságának mennyiségi értékét, hanem beleavatkozva meg is változtatja a mérés tárgyát. Emiatt bizonyos egymással összefüggő (kanonikus konjugált) fizikai mennyiségpárok között, például egy részecske statikai térbeli helye és dinamikai mozgásának lendülete (lényegében a sebessége) között olyan viszony áll fenn, hogy minél pontosabb az egyik mennyiség mérése, szükségképpen annál kevésbé pontos a másiké. A két mérés hibáinak, pontatlanságainak a szorzata törvényszerűen nagyobb egy határozott alsó korlátnál.

A vizsgálat tárgyának és eszközének egylényegűségére és a kvantumelmélet Heisenberg-féle határozatlansági összefüggésére gondolva felmerülhet olyan igény, hogy célszerű lehetne valamilyen mennyiségi összefüggést megfogalmazni arra vonatkozóan, hogy az agy molekuláinak, idegsejtjeinek szerkezetéről és mozgásformáiról szerzett tapasztalati tudásunk mértéke és a tudatos elme szellemi, gondolati megnyilvánulásairól felfogott tudásunk mértéke hogyan viszonyul egymáshoz. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen gondolatmenetben a „tudásunk mértéke” a legnehezebben meghatározható mennyiségi fogalom mindkét területen. Annyit mennyiségi fogalmak nélkül is állíthatunk, hogy az agy molekuláris biológiai szerkezetéről birtokolt „sok” tudás a szellemi folyamatokról ismert „kevés” tudással jár együtt, másrészt minél „több” szellemi asszociációt tartalmazó gondolatmenetet próbálunk megfogalmazni és értelmezni, annál „kevesebb” tényszerű tapasztalatra számíthatunk az agyban végbemenő biofizikai folyamatokról. Ha sikerülne a kétféle „tudás mértékét” számszerű értékekkel megközelíteni, akkor valószínűleg a szorzatukról állíthatnánk, hogy egy felső korlátnál kisebbnek kellene lennie. El kell ismerni, hogy ez a megfontolás a fizikai agy és a szellemi tudat viszonyának mennyiségi kifejezéséről jelenleg csak feltételezésnek, bár meglehetősen észszerű feltevésnek tekinthető. Annyit azért nyugodtan kijelenthetünk, hogy az agy–elme probléma természettudományos igényű kutatásának folyamatában szükséges lenne egy Heisenberg-féle határozatlansági összefüggéshez hasonlítható matematikai megfogalmazású szabály felállítása, amely kapcsolatot teremtene az agyi idegrendszer szerkezeti és szellemi folyamatainak minőségi tulajdonságait számszerűen jellemezhető mennyiségek között. Az idegrendszer szerkezetét és a szellemi folyamatokat jellemző számszerű mennyiségek kidolgozása, megtalálása még a jövő feladata.

 

A fizikai determinizmus fogalma a 20. században gyökeresen megváltozott a kvantumfizika keretében. A kvantummechanika alapvető fogalma a rendszerek állapotának teljes leírását tartalmazó hullámfüggvény, amelynek időbeli fejlődését Erwin Schrödinger hullámegyenlete határozza meg. A Schrödinger-egyenlet nem a fizikai mennyiségek klasszikus határozott értékeinek, hanem többféle lehetséges érték megvalósulási valószínűségeinek az időbeli determinisztikus fejlődését írja le. A determinisztikus időbeli fejlődést azonban a kvantummechanika koppenhágai értelmezése szerint időnként megszakíthatja egy véletlenszerű hatás, amelyet a hullámfüggvény redukciójának vagy összeomlásának nevezünk. Az összeomlás fogalma a mérés, a fizikai mennyiség aktuális értékének tudatos emberi beavatkozással történő meghatározása során merült fel. A kvantummechanikai mérés a különböző valószínűségű, lehetséges többféle állapot közül véletlenszerűen választ ki egyet, és az eredeti sokrétű állapot ebbe az egyetlen sajátállapotba „omlik össze”, „szenved redukciót”. A mért fizikai mennyiség sajátállapota lesz a mérés után kezdődő többirányú, a következő összeomlásig tartó, determinisztikus fejlődés kiinduló állapota. Az összeomlások közötti időtartam függ a rendszer tömegétől, az elemi részecskék determinisztikus fejlődése mérési aktus nélkül tovább is tarthatna, mint a világegyetem életkora, egygrammnyi makroszkopikus tömeg esetén viszont másodpercenként sok ezer összeomlás történik, de ezek a klasszikus viselkedést elhanyagolható mértékben befolyásolják.

Hangsúlyozottan ki kell emelnünk a hullámfüggvény összeomlásakor a különböző valószínűségű lehetséges állapotok közötti kiválasztódás teljesen véletlenszerű jellegét. Ez a véletlenszerűség a kvantumfizikai valóság természetét visszatükröző előre láthatatlan esetlegesség, és nem valamilyen rejtett, de létező determinisztikus fizikai háttér következménye, amely hiányos tudásunk miatt maradna számunkra ismeretlen. Maga ez a valós véletlenszerűség jelentheti a hasonlósági párhuzamot a kvantumfizika és a tudatban végbemenő véletlen képzettársítások és gondolati csapongások lehetséges tudományos értelmezése között. A tudatosság fizikai értelmezésének igénye természetes törekvés az agykutatás iránt érdeklődő fizikusok között. A tudatos gondolkodási folyamatok misztikus rejtélyeinek természettudományos magyarázatát a nem kevésbé misztikus és rejtélyes kvantumelmélet fogalmaival, jelenségeivel és folyamataival lehetne megpróbálni.

A véletlenszerűségen túl a kvantumfizikai és a tudati jelenségek közötti párhuzamok más esetekben is előfordulnak. Ilyen párhuzam például az egymással ellentétesnek látszó komplementer anyagi (például hullám – részecske – elektron) vagy tudati (például fivér – nővér – testvér, vagy apa – anya – szülő) jelenségek összetartozása. Ilyen példa lehet az atomi elektronhéjak energiaszintjei között végbemenő ugrásszerű változás, összevetve a gondolati asszociációk fogalmi ugrásaival. Vagy ilyen a keletkezésük vagy kölcsönhatásuk miatt egymással összefonódott tulajdonságú anyagi objektumok kvantumos viselkedése (quantum entanglement), illetve a szorosan egymáshoz tartozó tudatos egyének, például az egypetéjű ikrek vagy a szülők és gyermekeik párhuzamos viselkedési formái („Nézd meg az anyját, vedd el a lányát!”). Ezek a párhuzamok nem jutnak el kísérletekkel ellenőrizhető, bizonyítható vagy cáfolható feltételes elméleti állításokig (hipotézisekig).

Léteznek természettudományos igényű közlemények (Stapp, 2009; Hameroff–Penrose, 2014), amelyekben a szerzők megkísérlik a tudatosság taglalását, főként a kvantumelmélet fogalmainak alkalmazásával, de a közleményekben kifejtett gondolatok minden esetben az elmélkedő filozofikus hipotézis szintjén maradnak, sajnos az ötletek tudományos kísérleti ellenőrzésének javaslata a fizikai méretek és időtartamok mérésének nehézségei miatt eddig egyetlen esetben sem merült fel komolyan.