로저 펜로즈
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펜로즈는 근본 물리학과 인간 (또는 동물) 의식 사이의 연결에 관한 책을 저술했다. 《황제의 새마음(The Emperor's New Mind)》(1989)에서 그는 알려진 물리학 법칙들이 의식 현상을 설명하기에 부적절하다고 주장한다. 펜로즈는 이 새로운 물리학이 가질 수 있는 특성을 제안하고 고전 물리학과 양자역학(그가 올바른 양자 중력이라고 부르는 것) 사이의 한 다리를 위한 요구 사항들을 명시한다. 펜로즈는 튜링의 정지 정리의 한 변형을 사용하여 시스템이 알고리즘적이지 않고 결정론적일 수 있음을 증명한다. (예를 들어, ON과 OFF 두 상태만 있는 시스템을 상상해 보라. 주어진 튜링 기계가 멈출 때 시스템의 상태가 ON이고 튜링 기계가 멈추지 않을 때 OFF인 경우, 시스템의 상태는 기계에 의해 완전히 결정되지만 튜링 기계의 정지 여부를 알고리즘적으로 결정할 방법은 없다.)
펜로즈는 이러한 결정론적이지만 알고리즘적이 아닌 과정이 양자역학적 파동 함수 환원에서 작용할 수 있으며, 뇌에 의해 이용될 수 있다고 믿는다. 그는 오늘날의 컴퓨터는 알고리즘적으로 결정론적인 시스템이기 때문에 지능을 가질 수 없다고 주장한다. 그는 마음의 합리적 과정이 완전히 알고리즘적이며 따라서 충분히 복잡한 컴퓨터에 의해 복제될 수 있다는 관점에 반대한다. 이것은 생각을 알고리즘적으로 시뮬레이션 할 수 있다고 주장하는 강력한 인공지능의 지지자들과 대조된다. 그는 정지 문제의 불용성과 괴델의 불완전성 정리와 같은 요인이 알고리즘 기반 논리 시스템이 수학적 통찰력과 같은 인간 지능의 특성을 재현하는 것을 방해하기 때문에 의식이 형식 논리를 초월한다는 주장에 근거한다. 이러한 주장은 원래 옥스퍼드 머튼 칼리지의 철학자 존 루카스John Lucas에 의해 지지되었다.
인간 지능의 계산 이론에 대한 괴델의 불완전성 정리의 함의에 대한 펜로즈-루카스 논증(Penrose–Lucas argument)은 수학자, 컴퓨터 과학자 및 철학자들에 의해 비판을 받았다. 이 분야의 많은 전문가들은 펜로즈의 주장이 실패했다고 주장하지만, 저자마다 공격할 주장의 다른 측면을 선택할 수 있다. 인공 지능의 주요 지지자인 마빈 민스키는 특히 펜로즈가 "인간의 사고가 어떤 알려진 과학적 원리에 근거할 수 없다는 것을 여러 장에서 '보여주려 시도한다"고 언급하면서 비판적이었다. 민스키의 입장은 정확하게 반대이다―그는 인간들은 사실 기계이며, 그 기능은 복잡하지만 현재의 물리학으로 충분히 설명할 수 있다고 믿었다. 민스키는 "실제 상세들을 공략하는 대신에 새로운 기본 원리들만 추구함으로써 [과학적 설명에 대해] 탐구를 지나치게 멀리 진행할 수 있다. 이것은 바로 의식을 설명할 새로운 물리학의 기본 원리들을 찾는 펜로즈의 탐구에서 내가 보는  것이다."라는 견해를 유지했다.
펜로즈는 1994년 후속작인 《마음의 그림자(Shadows of the Mind)》와 1997년 《큰  것, 작은 것 그리고 인간의 마음(The Large, the Small and the Human Mind)》을 통해 《황제의 새마음》에 대한 비판에 대응했다. 이 연구들에서 그는 마취학자 스튜어트 해메로프Stuart Hameroff의 관찰들과 자신의 관찰들을 결합하기도 했다.
펜로즈와 하메로프는 의식이 미세소관의 양자 중력 효과의 결과라고 주장했으며, 이를 조화 객관 환원 이론(Orch OR)(조율된 객관적 감소)이라고 불렀다. 맥스 테그마크는 《피지컬 리뷰 E(Physical Review E)》에 발표한 논문에서, 미세소관의 뉴런 발화 및 여기의 시간 척도가 결어긋남 시간보다 최소 10,000,000,000배 이상 느리다고 계산했다. 이 논문에 대한 반응은 테그마크의 지지 성명에서 다음과 같이 요약할 수 있다: "IBM의 존 A. 스몰린John A. Smolin과 같은 외부의 물리학자들은 이 계산이 그동안 의심해 왔던 것을 확인시켜 주었다고 말한다. "우리는 절대 영에 가까운 뇌로 작업하고 있는 것이 아니다. 뇌가 양자 행동을 진화시켰을 가능성은 합리적으로 거의 없다." 테그마크의 논문은 펜로즈-해메로프 입장의 비평가들에 의해 널리 인용되었다.
또한《피지컬 리뷰 E(Physical Review E)》에 게재된 논문인 테그마크의 논문에 대한 답변에서 물리학자 스콧 헤이건Scott Hagan, 잭 투진스키Jack Tuszyński  및 하메로프는 테그마크가 Orch OR 모형이 아니라 자신이 직접 구성한 모형을 다루었다고 주장했다. 여기에는 Orch-OR에 규정된 훨씬 더 작은 간격이 아닌 24nm로 분리된 양자의 중첩이 포함되었다. 그 결과 하메로프의 그룹은 테그마크의 이론보다 7배나 더 긴 결어긋남 시간을 주장했지만, Orch-OR에서 제안한 것처럼 이론의 양자 처리가 40Hz 감마 동기화에 연결될 경우 필요한 25ms에는 훨씬 못 미쳤다. 이 격차를 해소하기 위해 연구팀은 일련의 제안을 했다. 연구팀은 뉴런의 내부가 액체 상태와 겔 상태를 번갈아 가며 존재할 수 있다고 가정했다. 겔 상태에서는 물의 전기 쌍극자가 미세소관 튜블린 소단위체들의 바깥쪽 가장자리를 따라 같은 방향으로 배열된다는 가설이 더 세웠졌다. 하메로프 외. 등은 이렇게 정렬된 물이 미세소관의 튜블린 내의 양자 결맞음을 나머지 뇌의 환경으로부터 차단할 수 있다고 제안했다. 또한 각 튜불린은 미세소관으로부터 뻗어 있는 꼬리가 있는데, 이 꼬리는 음전하를 띠기 때문에, 따라서 양전하를 띤 이온들을 끌어당긴다. 이것이 추가적 스크리닝을 제공할 수 있다고 제안되었다. 이에 더해, 그 미세소관이 생화학적 에너지에 의해 결맞음 상태로 펌핑될 수 있다는 한 제안이 있었다.
마지막으로, 그는 미세소관 격자의 구성이 환경 상호작용에 직면했을 때 양자 결맞음을 유지하는 수단인 양자 오류 수정에 적합할 수 있다고 제안했다.
해메로프는 양자생물학을 탐구하는 구글 테크 대화 시리즈의 일부 강연에서 이 분야의 현재 연구에 대한 개요를 제공하고 Orch-OR 모형에 대한 후속 비판에 대응했다. 이 외에도, 2011년 로저 펜 로즈와 스튜어트 해메로프가 《우주론의 저널(Journal of Cosmology)》에 발표한 논문은 비판을 고려하여 Orch-OR 이론의 업데이트된 모형을 제공하고 우주 내에서 의식의 위치에 대해 논의한다.
필립 테틀로우Phillip Tetlow는 자신도 펜로즈의 견해를 지지하지만 인간의 사고 과정에 대한 펜로즈의 아이디어가 현재 과학계에서 소수 견해임을 인정하고, 민스키의 비판을 인용하면서 또한 과학 저널리스트 찰스 세이프Charles Seife의 의식의 본질이 양자 과정을 암시한다고 믿는 "소수의 과학자 중 한 명"으로 펜로즈를 기술한 것을 인용했다.
2014년 1월에, 해메로프와 펜로즈는 일본 국립 재료과학 연구소의 아니르반 반디요파디야Anirban Bandyopadhyay에 의한 미세소관에서의 양자 진동들의 발견은 Orch-OR 이론의 가설을 지원한다는 것을 과감하게 발표했다.
그 이론의 검토 및 업데이트 버전은 생활의 물리학 리뷰(Physics of Life Reviews)의 2014년 3월호에 비평 및 토론과 함께 게재되었다.