量子力學(xué)視角下的三種意識解釋

陳向群

作者簡介：陳向群，東南大學(xué)人文學(xué)院。

人大復(fù)印：《科學(xué)技術(shù)哲學(xué)》2017 年 01 期

原發(fā)期刊：《哲學(xué)動態(tài)》2016 年第 201610 期 第 99-105 頁

關(guān)鍵詞：意識解釋/ 量子力學(xué)/ 隱纏序/ 微管/ 頂層編碼/

摘要：近年從量子力學(xué)視角來解釋意識問題的研究是意識科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)和前沿。本文主要介紹了戴維·玻姆、羅杰·彭羅斯和亨利·斯塔普等人基于量子力學(xué)視角對意識所作的解釋，并就這些解釋作相應(yīng)的分析和評論。

長期以來，人們都將意識排除在物理學(xué)的大門之外，認(rèn)為意識只是哲學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的研究議題，然而，20世紀(jì)80年代以來，我們發(fā)現(xiàn)，在意識研究領(lǐng)域，相當(dāng)多的量子物理學(xué)家從量子力學(xué)角度來尋求解釋意識問題的答案，從而將我們對意識的關(guān)注目光引向了物理學(xué)領(lǐng)域。本文選取量子力學(xué)視角下的三種意識解釋進(jìn)行介紹和解讀，即(1)戴維·玻姆(David J.Bohm)的隱纏序解釋：意識是物質(zhì)的全息投影；(2)羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)和斯圖亞特·哈梅洛夫(Stuart Hameroff)的編制的客觀還原模型(orchestrated objective reduction model，簡稱Orch OR)：意識是微管中量子引力所引起的波函數(shù)坍縮的結(jié)果；(3)亨利·斯塔普(Henry Stapp)的心理物理理論：意識是對頂層神經(jīng)編碼的選擇。這些解釋固然不是解決意識難題的最終答案，卻為我們考察意識問題提供了一個完全有別于傳統(tǒng)的量子物理學(xué)新視角。

一

意識是物質(zhì)的全息投影

飲譽(yù)當(dāng)代的量子物理學(xué)家和科學(xué)思想家戴維·玻姆的量子力學(xué)思想深受愛因斯坦的影響，他始終堅持從整體性的視角來把握量子力學(xué)及其相關(guān)現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代，玻姆在其量子力學(xué)隱變量理論①基礎(chǔ)上提出了一種隱纏序(implicate order)理論，試圖以一種完全不同于經(jīng)典物理學(xué)中機(jī)械序的新序的語言來描繪我們所生活的世界。不僅如此，在20世紀(jì)80年代，玻姆還從其隱纏序理論出發(fā)，以“整體”或“整體性”、“卷入”與“展出”、“隱序”與“顯序”以及“全運(yùn)動”等為基本概念，對“宇宙”、“時空”、“運(yùn)動”以及“意識”等重大哲學(xué)問題進(jìn)行了深刻的探討。②特別是，在有關(guān)意識的解釋上，玻姆將意識理解為物質(zhì)的全息投影，提出了一種基于隱纏序理論的意識新解釋，我們稱之為意識的序解釋。“從某種意義上，意識(我們認(rèn)為它包括思想、情感、欲望、意志等)應(yīng)該用隱纏序連同作為一個整體的實在來理解。這就是說，隱纏序既適合用來解釋物質(zhì)(有生命的與無生命的)，也適用于解釋意識。”③

隱纏序理論是玻姆量子理論的兩大基石之一(另一個是隱變量理論)，最早由玻姆在其1971年和1973年所發(fā)表的兩篇關(guān)于序思想的論文中提出。④但在文中，玻姆并沒有就隱纏序從理論角度作詳細(xì)闡述，而主要是通過墨水滴-甘油實驗來作相應(yīng)說明。實驗過程是這樣的：在一個有兩個同軸的玻璃筒內(nèi)盛滿甘油，然后將一滴黑色油墨滴入玻璃筒內(nèi)，轉(zhuǎn)動外面的玻璃筒，黑色墨水就會“卷入”到淺色的甘油之中，散開后幾乎看不見。接著反轉(zhuǎn)外面的玻璃筒，原先的墨水滴又奇跡般地從甘油中“展現(xiàn)”出來。⑤玻姆認(rèn)為，當(dāng)墨水滴隨機(jī)分布在甘油中時并不是雜亂無章的，而是以某種序的形式“卷入”或“隱含”在淺色的甘油中，即隱纏序。而當(dāng)反轉(zhuǎn)玻璃筒使得墨水復(fù)現(xiàn)時，隱纏序就變成了顯析序(explicate order)。⑥墨水滴-甘油實驗也由此成為了玻姆解釋其隱纏序(卷入)和顯析序(展出)的一個最形象的比喻。

然而，玻姆是如何從隱纏序理論角度尋找到對意識的序解釋的呢?這就不得不提到引起玻姆靈感的全息攝影。我們知道，在全息攝影的過程中，激光從銀面鏡射入后被分為兩束光：一束光直接經(jīng)銀面鏡投射在全息底片，被稱為參考光；另一束光照射物體，通過物體反射到全息底片，被稱為物光。參考光和物光在全息底片上相互干涉，構(gòu)成了一幅復(fù)雜而又精細(xì)的干涉圖案。全息底片經(jīng)過特殊的沖洗之后，就成為了我們所看到的全息圖。令人驚奇的是，即便全息圖分成許多碎片，我們?nèi)匀豢梢詮拿繅K碎片中看到原物體完整的影像。全息圖的這種“未破碎性的整體”給了玻姆從序觀念解釋意識以靈感。他認(rèn)為，在全息攝影的過程中，實際上就是原物體的結(jié)構(gòu)信息被光“卷入”到運(yùn)動過程中，然后再通過全息圖“展現(xiàn)”出來，使得原物體與全息圖之間形成時空區(qū)域的一一對應(yīng)關(guān)系，即全息圖像的每個時空區(qū)域都“隱含”原物體結(jié)構(gòu)的某種序。因此，當(dāng)我們看物體時，物體的所有結(jié)構(gòu)和信息通過視網(wǎng)膜以一種看不見的序的方式“卷入”到我們的大腦中，以全息形式貯存起來，在全息記錄被激活時還原為“隱含”了所有客體物質(zhì)結(jié)構(gòu)和信息的全息圖，即意識。⑦于是，通過全息攝影的過程，玻姆形象恰當(dāng)?shù)亟忉屃恕耙庾R是物質(zhì)的全息投影”這一基于隱纏序理論的意識新概念。

分析玻姆對意識的解釋，即“意識是物質(zhì)的全息投影”，筆者認(rèn)為，玻姆不僅對意識作了量子理論的新詮釋，更重要的是，他還從唯物論角度擴(kuò)展了“意識是物質(zhì)的反映”這一傳統(tǒng)意識觀念。這是因為，在隱纏序觀念中，每個空間和時間區(qū)域都包含著一個“卷入”其中的結(jié)構(gòu)，就如在廣播電視中，視覺形象被無線電波以“隱形”方式從輸入端卷入到圖像處理器中，再經(jīng)電視輸出端“展現(xiàn)”出來。在唯物論中，作為對物質(zhì)的反映的意識，在玻姆看來，實際上是相關(guān)物體的信息和結(jié)構(gòu)經(jīng)由視網(wǎng)膜卷入到大腦的神經(jīng)系統(tǒng)中，再通過一系列的復(fù)雜生理過程而輸出的感官經(jīng)驗。從這個意義上說，物質(zhì)與意識之間是信息“卷入”和“展出”同一實在的兩個方面，就如一塊磁鐵的磁極，無論我們?nèi)绾畏指畲盆F，總會形成新的南北極，它們永遠(yuǎn)共處于同一個磁場中。⑧“如果物質(zhì)和意識一道能這樣用同樣普遍的序的觀念來理解，那么，這就開辟了在某種共同基礎(chǔ)上理解物質(zhì)與意識的關(guān)系的道路。這樣，我們就有了未破碎整體性新觀念的萌芽，在其中意識不再是與物質(zhì)基本上相分離的?！雹?/p>

然而，玻姆關(guān)于意識的序解釋又存在哪些不足呢?筆者認(rèn)為，玻姆將意識與物質(zhì)的關(guān)系理解為“相互卷入”的整體性關(guān)系，過于強(qiáng)調(diào)意識與物質(zhì)之間的聯(lián)系性，而忽略兩者之間的區(qū)別。畢竟意識和物質(zhì)作為我們認(rèn)識世界的兩種方式，是具有相對獨(dú)立性的。如果說，二元論強(qiáng)調(diào)了物質(zhì)與意識之間的區(qū)別，而忽略了兩者之間的聯(lián)系性，那么，玻姆關(guān)于意識的序解釋則剛好與之相反，面臨陷入一元論泥潭的風(fēng)險。不僅如此，玻姆后來將基于序觀念下的意識與物質(zhì)關(guān)系完全推廣到一般意義上的身體和心靈的關(guān)系?！霸陔[纏序中，我們必須說，心靈卷入了一般的物質(zhì)，從而也卷入了特殊的肉體。同樣，肉體不僅卷入了心靈，而且，在某種意義上也卷入了整個物質(zhì)宇宙?！雹膺@樣，玻姆在概念上就混淆了“意識(consciousness)”和“心靈(mind)”、“物質(zhì)(matter)”和“身體(body)”。正如張桂權(quán)所說，“就算玻姆關(guān)于一般物質(zhì)與精神的觀點(diǎn)是成立的，也不能自然而然地推廣到身體與心靈，因為身體與心靈關(guān)系畢竟不能等同于物質(zhì)與精神關(guān)系”(11)。

二

意識是微管中量子引力效應(yīng)的結(jié)果

作為與霍金一同創(chuàng)立現(xiàn)代時空理論的英國杰出數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家、牛津大學(xué)數(shù)學(xué)系名譽(yù)教授羅杰·彭羅斯，不僅在宇宙學(xué)上研究成果碩果累累，而且長時間關(guān)注意識問題。與大多數(shù)神經(jīng)生物學(xué)家從腦的神經(jīng)計算過程中尋找意識的解釋不同，彭羅斯傾向于從量子力學(xué)中尋找解釋意識的線索，并相繼出版了一系列相關(guān)著作。(12)不僅如此，在20世紀(jì)90年代，彭羅斯還與美國亞利桑那大學(xué)麻醉學(xué)系和心理學(xué)系名譽(yù)教授、意識研究中心主任斯圖亞特·哈梅洛夫共同提出了一種基于客觀還原(objective reduction，OR)理論上的意識模型：Orch OR。他認(rèn)為，意識是微管中量子引力所引起的波函數(shù)坍縮的結(jié)果?！拔覀兗僭O(shè)微管蛋白編制量子振蕩，并且‘編排’可能的坍縮(collapse)現(xiàn)象。這樣，我們就把發(fā)生在由微管蛋白相聯(lián)結(jié)的微管(microtubule)中的客觀還原，稱之為‘編制的客觀還原’，而且它是與意識有關(guān)的?！?13)

“意識是微管中量子引力效應(yīng)的結(jié)果”是Orch OR模型的核心假設(shè)。它主要包含兩個方面的內(nèi)容：(1)意識產(chǎn)生的理論基礎(chǔ)是客觀還原論；(2)意識產(chǎn)生的生物基礎(chǔ)是細(xì)胞中的微管結(jié)構(gòu)?？陀^還原論是由彭羅斯提出的，它是說，在量子系統(tǒng)中，波函數(shù)的坍縮是量子引力所導(dǎo)致的，是自行坍縮?！叭绻覀儗煞N狀態(tài)中分布不均的引力自我能量(self-energy)置于量子線性疊加態(tài)中，那么，引力自我能量也給時間幾何的還原提供了一個選擇?！?14)這與正統(tǒng)量子力學(xué)解釋(哥本哈根學(xué)派解釋)將波函數(shù)坍縮理解為外界觀察所引起(主觀還原)是相反的。而且，彭羅斯還認(rèn)為，在坍縮過程中產(chǎn)生了意識。在彭羅斯提出這一理論之后，哈梅洛夫?qū)⑵渑c腦中細(xì)胞的微管結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，從而給Orch OR模型的建立提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。哈梅洛夫指出，微管有著產(chǎn)生量子效應(yīng)的特殊生物結(jié)構(gòu)。它是長度從幾百納米到幾米不等的空管狀結(jié)構(gòu)，直徑約為25納米。而且，在其表面，還鑲嵌著由α單體(alpha-tublin)和β單體(beta-tublin)組合而成的花生狀的微管蛋白，其內(nèi)部是具有電性或磁性的偶極子。(15)這樣的特殊生物結(jié)構(gòu)使得微管具有產(chǎn)生量子效應(yīng)的客觀條件。那么，到底量子效應(yīng)是如何在微管中出現(xiàn)的呢?哈梅洛夫是這樣解釋的：我們微管和其他分子細(xì)胞一樣，有著自身不停運(yùn)動的特性。而且，微管的自身運(yùn)動類似于一種振蕩運(yùn)動，在這個過程中，鑲嵌其表面上的微管蛋白會沿著某種特殊的螺旋結(jié)構(gòu)相互之間出現(xiàn)構(gòu)像(conformation)上的轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致微管蛋白內(nèi)的偶極子產(chǎn)生運(yùn)動狀態(tài)的耦合態(tài)。哈梅洛夫?qū)⑦@樣的耦合狀態(tài)理解為量子系統(tǒng)中的量子疊加態(tài)或量子比特(qubits)。(16)

于是，在客觀還原論和微管結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，彭羅斯和哈梅洛夫共同構(gòu)建了其解釋意識的Orch OR模型，即在微管內(nèi)，偶極子的耦合態(tài)由于微管自身的振蕩使得各態(tài)在能量分布上產(chǎn)生不均衡，在量子引力達(dá)到一定臨界值時，偶極子的耦合態(tài)(疊加態(tài))就坍縮為之前的單一態(tài)。這樣的還原過程在量子理論的概念下就是波函數(shù)的坍縮過程，即客觀還原發(fā)生在微管中，進(jìn)而導(dǎo)致了我們所謂的意識的出現(xiàn)。不僅如此，哈梅洛夫還指出，在微管客觀還原發(fā)生過程中，微管聯(lián)結(jié)蛋白(microtubule associated protein，MAP)起到了協(xié)調(diào)偶極子的量子振蕩的作用，從而保證了客觀還原過程在微管中有序地進(jìn)行?！霸谶@個模型(Orch OR)中，產(chǎn)生于亞基蛋白(微管蛋白二聚體)中的量子疊加態(tài)將會持續(xù)保持下去，直到達(dá)到一個質(zhì)量—時間和能量(與量子引力有關(guān))的臨界值為止。在這一時刻，量子疊加態(tài)自我坍縮或者說客觀還原突然出現(xiàn)。我們將還原前或量子處于疊加態(tài)的階段等同于原(前)意識過程，并且，將每一個即時的(非計算性的)客觀還原或自我坍縮看成一個具體的意識事件。一系列的客觀還原事件就導(dǎo)致了我們所稱之為的意識流。微管聯(lián)結(jié)蛋白能夠調(diào)整相干疊加態(tài)的量子振蕩。于是，客觀還原是自我發(fā)生的，或者說是精心編制的，也可稱為編制的客觀還原?！?17)

筆者認(rèn)為，相比于傳統(tǒng)將意識理解為神經(jīng)計算的結(jié)果，Orch OR模型作為一種基于量子物理學(xué)的意識理論，通過量子坍縮效應(yīng)來解釋意識，一定程度上避免了神經(jīng)計算的復(fù)雜性，對意識的解釋更加直白明了。不僅如此，在Orch OR模型中，意識是波函數(shù)坍縮的結(jié)果，而且坍縮的頻率是非?？斓?18)；這使得意識與神經(jīng)活動之間沒有絕對的時間差，從而對因本杰明·里貝特(Benjamin Libet)的心智實驗(19)所導(dǎo)致的意識副現(xiàn)象論提出了反駁，客觀上為自由意志的存在作了新的辯護(hù)。(20)然而，在筆者看來，Orch OR模型對意識的解釋卻顯得過于模糊。原因在于，Orch OR模型沒有具體清楚說明意識產(chǎn)生的因果關(guān)系，而僅僅是簡單地將其描述為“意識是微管中量子引力引起的波函數(shù)坍縮的結(jié)果”。對于為何波函數(shù)坍縮會導(dǎo)致意識的產(chǎn)生?意識的活動機(jī)制及其相關(guān)特點(diǎn)又是什么?Orch OR模型卻沒有給出進(jìn)一步說明?；蛟S正如查爾莫斯所言，“這個理論(Orch OR)或許在某種程度上指出了腦過程與意識的關(guān)聯(lián)性，但對于這些過程如何產(chǎn)生意識經(jīng)驗卻保持沉默。事實上，對于任何建立在物理過程之上的意識理論，都存在這一問題?！?21)

三

意識是對頂層編碼的選擇

美國加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授，著名量子物理學(xué)家亨利·斯塔普雖然長期在勞倫斯伯克利國家物理實驗室從事量子力學(xué)及其相關(guān)基礎(chǔ)研究，但他對意識研究的成果也相當(dāng)豐富，先后發(fā)表多篇從量子力學(xué)角度闡釋意識的論文。在其1993年所編輯的論文集《精神、物質(zhì)和量子力學(xué)》(Mind，Matter and Quantum Mechanics)中，斯塔普提出了一種心理物理理論(the psychophysical theory)，他認(rèn)為，意識行為就是對頂層編碼(top-level code)的選擇。

斯塔普之所以選擇從量子力學(xué)角度來解釋意識問題與其長期對量子力學(xué)的基礎(chǔ)研究是分不開的。在量子力學(xué)正統(tǒng)解釋(哥本哈根解釋)看來，量子波函數(shù)只有在一個有意識的觀察者的觀察下才會坍縮，否則，物理實在將不存在。斯塔普從哥本哈根解釋出發(fā)，認(rèn)為意識是量子測量中的關(guān)鍵因素，量子波函數(shù)的坍縮過程實際上是意識從多種量子態(tài)中選擇其中的一種。斯塔普還指出，經(jīng)典物理學(xué)由于其邏輯性、決定性和機(jī)械性的原則難以描述意識之類具有非定域性、非邏輯性和非還原性的活動，意識必須依靠量子力學(xué)的方法來解釋。這是由量子力學(xué)本身的特點(diǎn)所決定的。在量子系統(tǒng)中，量子具有不確定性、糾纏性和非定域性的活動特征，而這恰好與人腦中神經(jīng)細(xì)胞的概率性、整體性和分化性活動特征相似。(22)

然而，斯塔普又是如何從腦中尋找量子效應(yīng)進(jìn)而找到對意識的解釋的呢?斯塔普首先分析了神經(jīng)生物學(xué)對人腦結(jié)構(gòu)的研究。在神經(jīng)生物學(xué)家看來，我們的大腦是一個具有多重神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型，從表層到里層分別為腦皮質(zhì)層系統(tǒng)(cerebral cortex)，腦緣系統(tǒng)(limbic system)以及腦核系統(tǒng)(central core)。這些神經(jīng)系統(tǒng)不僅在神經(jīng)結(jié)構(gòu)上是相互連接的，而且每個神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部又包含多重相互獨(dú)立且自我維持的(self-sustaining)神經(jīng)發(fā)放模式，它們的整合或分化對意識的產(chǎn)生起了關(guān)鍵的作用。(23)在意識產(chǎn)生的多重神經(jīng)發(fā)放模式基礎(chǔ)上，斯塔普將其與量子效應(yīng)的疊加性相結(jié)合，從量子理論的多態(tài)性特征出發(fā)，提出了其基于量子力學(xué)的意識理論，即心理物理理論。該理論的主要內(nèi)容是說，大腦中的每種神經(jīng)發(fā)放模式就是量子系統(tǒng)中的單一量子態(tài)，而多重神經(jīng)發(fā)放模式的同時發(fā)放行為就是量子態(tài)的疊加效應(yīng)。根據(jù)量子理論的波函數(shù)坍縮理論，意識在物理學(xué)圖景中就是從同時發(fā)放的多重神經(jīng)發(fā)放模式中選取其中的一種?！靶睦砦锢砝碚摰淖詈诵牡乃枷刖褪菍⒛撤N選擇行為，即從多重相互獨(dú)立且自持的神經(jīng)發(fā)放模式中選擇其中一種，作為物理世界中的圖景和量子理論關(guān)于意識的一個創(chuàng)造性行為?！?24)

不僅如此，斯塔普還從計算機(jī)模擬人腦的認(rèn)知過程中得到啟發(fā)，將人腦中的神經(jīng)發(fā)放模式理解為電腦中的編碼，從而進(jìn)一步擴(kuò)展了其心理物理理論。于是，在其心理物理理論中，每種編碼就是單一量子態(tài)，而多重編碼的同時運(yùn)行就是量子疊加效應(yīng)，意識在物理學(xué)角度下，就是從這些編碼中選取其中最高水平的編碼(頂層編碼)(25)。同樣，對于意識“困難問題”即感受性問題，斯塔普認(rèn)為，我們也可以通過心理物理理論來解釋?！凹僭O(shè)每種主觀經(jīng)驗就是引起人類認(rèn)知行動的意識行為，它是由在物理描述下的頂層編碼的選擇所引起的，那么，每種人類主觀經(jīng)驗的功能特性及其指稱也可以表現(xiàn)在物理世界中?！?26)斯塔普指出，意識主體對諸如顏色、聲音和氣味等所具有的不同感受性質(zhì)，是由大腦中不同類型的頂層編碼所代表的。不同的感受特征實際上就是從這些頂層編碼中選取其中相應(yīng)的那種?！耙环N疼痛經(jīng)驗的物理解釋就是，選擇一種能夠啟動身體損傷部位進(jìn)行意識行為的編碼?！?27)

應(yīng)該如何看待斯塔普基于量子效應(yīng)的意識解釋呢?在筆者看來，斯塔普對意識的解釋顯得過于片面，即沒有從具有普遍意義的量子理論基礎(chǔ)上來解釋意識。例如，在其心理物理理論中，他將每種神經(jīng)編碼理解為單一量子態(tài)，多重神經(jīng)編碼的同時運(yùn)行則理解為量子疊加效應(yīng)，意識行為就是從多種編碼中選取其中的一種。那么，在這個過程中，引起量子坍縮的原因是什么?斯塔普并沒有給出合理的說明。而且，關(guān)于多重神經(jīng)編碼在大腦中是如何產(chǎn)生疊加態(tài)的量子效應(yīng)，我們從其理論中似乎也難以找出答案。這些都表明，斯塔普對意識的解釋并沒有從普遍意義上遵從量子力學(xué)的基本原則。正如丹柯·喬吉夫(Danko Georgiev)所認(rèn)為的那樣，“意識在斯塔普的模型中沒有真正意義上的波函數(shù)，但卻可以通過虛擬的觀察者來作用于大腦，其顯然是不符合標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)解釋的。因為，在這個模型中，我們可以通過虛擬觀察者將心靈與腦中任何地方聯(lián)結(jié)起來共同作用于量子系統(tǒng)。因而斯塔普的模型并不是建立在普遍的物理原則基礎(chǔ)之上的，而是對普遍物理原則的否定”(28)。

從古希臘時期人們對于“靈魂居所”的追問，到笛卡爾的身心二元論，再到弗朗西斯·克里克等人所倡導(dǎo)的物理主義“還原論”，人類對意識問題的探索已經(jīng)幾千年。即便如此，意識謎團(tuán)仍未完全厘清?？梢哉f，量子物理學(xué)家們之所以從量子力學(xué)角度來尋求解釋意識問題的答案，很大部分原因是基于當(dāng)前意識研究方法的某些局限性，我們不敢斷言這樣的物理學(xué)方法就一定能破解意識所有難題，但卻可以留給我們深刻的啟迪。

一方面，量子物理學(xué)家將人腦理解為量子腦，將神經(jīng)細(xì)胞理解為量子，意識就是人腦中量子的活動過程。而量子是微觀世界中具有實在性的實體粒子，因此，意識就有了實在性的一面，進(jìn)而突破了我們對意識等精神現(xiàn)象的固有認(rèn)知；另一方面，在玻姆意識的序解釋中，“意識是物質(zhì)的全息投影”，意識與物質(zhì)之間的關(guān)系，就如全息攝影中被投射物與全息圖之間的信息時空對應(yīng)關(guān)系一樣，是一種相互“卷入”的關(guān)系。這樣的意識解釋不僅削弱了傳統(tǒng)哲學(xué)中的意識與物質(zhì)的二元分裂思維，更是超越了物質(zhì)與意識誰是第一性、誰是第二性這樣的古老哲學(xué)難題。再者，按照量子物理學(xué)家們對意識的理解，意識依賴于具有量子效應(yīng)的量子腦。而現(xiàn)有的人工智能以“機(jī)器腦”來模擬人腦神經(jīng)計算過程，其無論如何都不可能具有量子腦的結(jié)構(gòu)和功能。因此，要使得人工智能能真正具有人類的智能，人工智能的研究者們或許可以借鑒量子物理學(xué)家對意識的研究，依照科學(xué)的方法構(gòu)建一個具有量子特征的量子腦，不愧為一種候選的研究方法。

然而，作為一種全新的意識研究方法，從量子力學(xué)視角來解釋意識也遭受了來自多方面的質(zhì)疑。英國倫敦國王學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)家約翰·泰勒(John G.Taylor)就指出，即便量子疊加態(tài)能出現(xiàn)在我們?nèi)四X中，但由于人腦是個又熱又粘的生物系統(tǒng)，量子疊加態(tài)很快就會坍縮，根本無法維持產(chǎn)生意識所需的足夠時間。泰勒的質(zhì)疑也得到了美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)教授馬克斯·泰格馬克(Max Tegmark)的支持，他通過實驗計算得出，人腦中的量子退相干時間僅為10[-20]秒到10[-10]秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Orch OR模型中維持意識所需的量子退相干時間10[-2]秒到10[-1]秒。(29)生物學(xué)家克里斯托夫·科赫(Christof Koch)和克勞斯·赫布(Klaus Hepp)更是通過雙眼競爭的認(rèn)知實驗得出，大腦中根本不存在量子效應(yīng)的結(jié)論，試圖為其意識的神經(jīng)科學(xué)解釋辯護(hù)。(30)不僅如此，美國著名神經(jīng)科學(xué)家安東尼奧·達(dá)馬西奧(Antonio R.Damasio)還從方法論上對意識的量子力學(xué)解釋提出質(zhì)疑。他指出，彭羅斯和斯塔普對意識的解釋也許與物理學(xué)基礎(chǔ)有關(guān)，但他們并沒有將焦點(diǎn)集中在意識問題上，而是集中在并不重要的心理過程的生物學(xué)基礎(chǔ)上，所以，從量子力學(xué)角度來解釋意識的方法并不是一個真正意義上的物理學(xué)方法。(31)以上種種質(zhì)疑也向我們表明，要使從量子力學(xué)角度來解釋意識的方法能被全面接受和認(rèn)同，量子物理學(xué)家們還有很長的一段路要走。

*本文在寫作過程中，得到了美國亞利桑那大學(xué)意識研究中心主任斯圖亞特·哈梅洛夫教授的幫助，而且，在科學(xué)哲學(xué)討論課中，東南大學(xué)人文學(xué)院劉婷老師和張學(xué)義老師都提出了寶貴的修改意見，在這里對他們表示衷心感謝!

注釋：

①隱變量理論是一種量子力學(xué)解釋，由玻姆在20世紀(jì)50年代提出，主要在于彌補(bǔ)正統(tǒng)量子力學(xué)理論(哥本哈根解釋)對物理實在描述的不完備性。雖然這一理論在量子物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)飽受爭議，但由于得到了愛因斯坦等人的支持，使得其長期在眾多量子力學(xué)解釋中占據(jù)一席之地，與哥本哈根解釋、多世界解釋、范·弗拉森(Van Franssen)量子力學(xué)模態(tài)解釋等共同構(gòu)建起了量子力學(xué)理論大廈。

②張桂權(quán)：《玻姆的隱纏序理論》，《自然辨證法通訊》1998年第5期。

③⑦⑨⑩戴維·玻姆：《整體性與隱纏序：展卷中的宇宙與意識》，洪定國、張桂權(quán)、查有梁譯，上?？萍冀逃霭嫔纾?013，第215～216頁；第217～218頁；第217頁；第230頁。

④具體參考D.Bohm,Quantum Theory as an Indication of a New Order in Physics,Part A.,The Development of New Orders as Shown Through the History of Physics,Foundations of Physics,1(4),1971,D.Bohm,Quantum Theory as an Indication of a New Order in Physics,Part B.Implicate and Explicate Order in Physical Law,Foundations of Physics,3(2),1973.

⑤D.Bohm,Quantum Theory as an Indication of a New Order in Physics,Part B.Implicate and Explicate Order in Physical Law,Foundations of Physics,3(2),1973,p.148.

⑥在玻姆的序觀念中，顯析序是與隱纏序相對的概念，由于本文主要是闡述玻姆從隱纏序角度來解釋意識，故文中沒有對顯析序著過多筆墨。關(guān)于顯析序，亦可參考上述1971年和1973年所發(fā)表的兩篇關(guān)于序思想的論文。

⑧D.Bohm,A New Theory of the Relationship of Mind and Matter,Philosophical Psychology,3(2),1990,pp.284～285.

(11)張桂權(quán)：《玻姆自然哲學(xué)研究》，中央編譯局出版社，2014，第139頁。

(12)主要包括：The Emperor's New Mind:Concerning Computers,Minds,and the Laws of Physics,Oxfrod University Press,1989; Shadows of the Mind:A Search for the Missing Science of Consciousness,Oxfrod University Press,1994:The Large,The Small and the Human Mind,Cambridge University Press,1997.

(13)S.Hameroff,R.Penrose,Orchestrated Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubles:A Model for Consciousness,Mathematics and Computers in Simulation,40,1996,p.457.

(14)R.Penrose,Shadows of the Mind:A Search for the Missing Science of Consciousness,Oxford University Press,1994,p.344.

(15)(16)S.Hameroff,R.Penrose,Consciousness in the Universe:A Review of the 'Orch OR' Theory,Phys.of Life Rev.,11(1),2014,p.43,p.48.

(17)S.Hameroff,Penrose R.Conscious Event as Orchestrated Space-Time Selections,Journal of Consciousness Studies,1(1),1996,p.10.

(18)在Orch OR模型中，關(guān)于波函數(shù)坍縮所導(dǎo)致的意識瞬間的頻率通常是不固定的，以伽馬同步來計算，約為每25毫秒40赫茲，即平均每秒約40次。而且，哈梅洛夫還指出，意識瞬間的頻率還與外界環(huán)境干擾有關(guān)，干擾越少，頻率越快。例如，一些西藏僧人在禪修時，他們的意識瞬間就快很多，達(dá)到了每秒80到100次之間。詳細(xì)可參考Stuart Hameroff,Roger Penrose,Consciousness in the Universe:An Updated Review of the 'Orch OR' Theory, Biophysics of Consciousness:A Foundational Approach,R.R.Poznanski,J.A.Tuszynski and T.E.Feinberg(eds.),2016,pp.48～50.

(19)20世紀(jì)80年代，神經(jīng)科學(xué)家本杰明·里貝特所做的一個心智實驗引起了人們的廣泛關(guān)注。在這個實驗中，他發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)備電位(readiness potential)在被試者自由地執(zhí)行某個動作(action)前的550毫秒前已經(jīng)出現(xiàn)，而對實施那個動作的有意識的意志(conscious will)則在行動前的150毫秒才出現(xiàn)。由于實驗使得意識從主導(dǎo)者的角色淪為觀察者，從而對自由意志的存在提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。具體可參考Benjamin Libet,Mind Time:The Temporal Factor in Consciousness,Harvard University Press,1988.

(20)S.Hameroff,How Quantum Brain Biology Can Rescue Conscious Free Will?,Frontiers In Integrative Neuroscience,6(93),2012,pp.1～14.

(21)D.Chalmers,The Puzzle of Conscious Experience,Scientific American,273(6),1995,p.82.

(22)H.Stapp,Mindful Universe:Quantum Mechanics and the Participating Observer,Springer,2007,pp.153～160.

(23)神經(jīng)生物學(xué)家們認(rèn)為，意識在人腦中的產(chǎn)生依賴于各重神經(jīng)系統(tǒng)之間的相互協(xié)作行為。具體來說，當(dāng)物體通過視網(wǎng)膜對大腦神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生刺激時，各重神經(jīng)系統(tǒng)會相應(yīng)產(chǎn)生神經(jīng)信號發(fā)放行為，只有當(dāng)不同頻率的神經(jīng)發(fā)放模式相互協(xié)調(diào)，最后形成相同信號發(fā)放頻率時，意識事件才會產(chǎn)生。在《驚人的假說：靈魂的科學(xué)探索》一書中，神經(jīng)生物學(xué)家弗朗西斯·克里克(Francis Crick)的“40赫茲假說”就很好地解釋了整個過程，也可以參考杰拉德·埃德爾曼、朱利奧·托諾尼：《意識的宇宙：物質(zhì)如何轉(zhuǎn)化為精神》，顧凡及譯，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004。

(24)(25)(26)(27)H.Stapp,Mind,Matter and Quantum Mechanics,Mind,Matter and Quantum Mechanics,Springer,2009,p.103,pp.107～108,p.108,p.109.

(28)D.Georgiev,Mind Efforts,Quantum Zeno Effect and Environmental Decoherence,NeuroQuantology,10(3),2012,pp.374～388.

(29)M.Tegmark,The Importance of Quantum Decoherence in Brain Processes,Phys.Rev.E.,61(4),1999,pp.4194～4206.

(30)C.Koch,K.Hepp,Quantum Mechanics in the Brain,Nature,440(7084),2006,p.612.

(31)安東尼奧·達(dá)馬西奧：《感受發(fā)生的一切：意識產(chǎn)生中的身體和情緒》，楊韶剛譯，教育科學(xué)出版社，2007，第261頁。