Penrose acredita que tais processos determinísticos ainda não-algorítmicos podem entrar em jogo na quebra de onda (segundo a teoria da mecânica quântica), e pode ser aproveitado pelo cérebro. Ele argumenta contra o ponto de vista de que os processos racionais da mente são completamente algorítmicos. Isso contrasta com o que hoje se sabe dos progressos da Inteligência Artificial. A consciência transcende a lógica formal.
Um dos seus argumentos - que tem sido criticado por matemáticos, cientistas de informática e filósofos - é o das implicações do teorema da incompletude de Gödel para as teorias computacionais da inteligência humana. Há um consenso entre os especialistas nesses campos de que o argumento falha, embora diferentes autores podem escolher diferentes aspectos do argumento para atacar Penrose.
Um dos principais proponentes da inteligência artificial, Marvin Minsky, foi particularmente crítico, afirmando que Penrose "tenta mostrar, capítulo após capítulo, que o pensamento humano não pode ser baseado em qualquer princípio científico conhecido”. A posição de Minsky é exatamente o oposto – ele acreditava que os seres humanos são, de facto, máquinas, cujo funcionamento, embora complexo, é totalmente explicável pela física atual.
Penrose tem-se juntado a outros cientistas, como é o caso de Stuart Hameroff, para reiterar que a consciência resulta de efeitos da gravidade quântica em microtúbulos. No entanto, outros físicos não se cansam de o criticar demonstrando que ele está errado.
Hameroff, em conferências falando da biologia quântica, tem dado uma visão geral da pesquisa atual na área e respondeu às críticas acerca do lugar da consciência dentro do universo.
As enzimas podem usar o tunelamento para transferir eletrões a longas distâncias. É possível que a arquitetura quaternária de proteínas possa ter evoluído para possibilitar o emaranhamento quântico sustentado e a coerência. Mais especificamente, eles podem aumentar a percentagem da reação que ocorre através do tunelamento de hidrogénio. Tunelamento refere-se à capacidade de uma pequena partícula de massa para viajar através de barreiras energéticas. Essa habilidade é devida ao princípio da complementaridade: certos objetos têm pares de propriedades que não podem ser medidos separadamente sem alterar o resultado da medição. Os eletrões têm as propriedades da onda e da partícula, e assim, podem passar através das barreiras físicas como uma onda sem violar as leis da física. Estudos mostram que as transferências eletrónicas de longa distância entre centros redox através de Tunelamento Quântico desempenha papéis importantes na atividade enzimática da fotossíntese e respiração celular.
Por exemplo, estudos mostram que o tunelamento de eletrões de longo alcance na ordem de 15-30 Å desempenha um papel em reações redox em enzimas de respiração celular. Sem Tunelamento Quântico, os organismos não seriam capazes de converter energia rapidamente o suficiente para sustentar o crescimento. Mesmo que existam grandes separações entre sites redox dentro de enzimas, os eletrões são bem sucedidos na transferência. Isso sugere a capacidade dos eletrões para o túnel em condições fisiológicas. Contudo, é necessária mais investigação para determinar se este tunelamento específico também é coerente.
Phil Tetlow, apesar de apoiar as visões de Penrose, reconhece que as ideias de Penrose sobre o processo de pensamento humano são, atualmente, uma visão minoritária nos círculos científicos, quanto à natureza do processo quântico na consciência. Em Janeiro 2014, Hameroff e Penrose, alegaram que uma descoberta de vibrações quânticas em microtúbulos por Anirban Bandyopadhyay do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais no Japão, confirmou a hipótese deles. Uma versão revista e atualizada da teoria foi publicada, juntamente com comentários críticos e debate, na edição de março de 2014 de Physics of Life Reviews.
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