<h3><b>【NeuroPrior AI 導(dǎo)讀】</b>或許<b>我們應(yīng)該認(rèn)真看待</b>“量子意識”這個問題，因?yàn)樗|及意識科學(xué)、量子物理和生命本質(zhì)的交叉處。量子效應(yīng)在生命系統(tǒng)中真實(shí)存在，微管、麻醉和量子生物學(xué)為意識研究提供了有趣線索。</h3></br><h3>我一直覺得，意識是科學(xué)中最神秘、也最容易被誤解的問題之一。我們可以記錄神經(jīng)元放電，可以計(jì)算腦區(qū)之間的功能連接，可以用機(jī)器學(xué)習(xí)解碼視覺、動作甚至語言意圖；可是當(dāng)問題變成“為什么這些物理過程會伴隨主觀體驗(yàn)”時(shí)，事情立刻變得困難起來。為什么紅色不只是波長和神經(jīng)編碼，而是“紅的感覺”？為什么疼痛不只是傷害性輸入和腦網(wǎng)絡(luò)活動，而是“疼”？為什么一個系統(tǒng)會有第一人稱視角，那個”我“，而不是單純機(jī)械的執(zhí)行輸入輸出？</h3></br><h3>這個問題正是?David Chalmers?所說的“意識的困難問題”。它并不是問大腦如何識別刺激、如何控制行為、如何報(bào)告體驗(yàn)；那些是可以逐步用神經(jīng)機(jī)制解釋的“容易問題”。困難問題在于：為什么信息處理會有體驗(yàn)的一面。量子意識理論之所以吸引人，正是因?yàn)樗噲D從普通神經(jīng)計(jì)算之外尋找更深的物理基礎(chǔ)。</h3></br><h3>現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)和人工智能長期共享一個基本直覺：大腦是一種信息處理系統(tǒng)。神經(jīng)元接收輸入、整合信號、產(chǎn)生放電，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過突觸權(quán)重、回路結(jié)構(gòu)和動態(tài)活動實(shí)現(xiàn)感知、記憶、預(yù)測和行動。從這個角度看，意識似乎可以被理解為復(fù)雜神經(jīng)計(jì)算達(dá)到某種組織層級后的涌現(xiàn)現(xiàn)象。</h3></br><h3>可是，量子意識理論的支持者認(rèn)為，這個圖景可能還不夠。他們指出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以解釋行為和報(bào)告，卻很難解釋主觀體驗(yàn)本身；經(jīng)典計(jì)算可以模擬很多智能行為，卻不一定產(chǎn)生“有什么感覺”的內(nèi)在狀態(tài)。于是問題被重新表述為：意識是否只是復(fù)雜計(jì)算的副產(chǎn)物，還是依賴某種更基礎(chǔ)的物理過程？</h3></br><h3>這正是?Penrose-Hameroff?的?Orch OR?理論進(jìn)入討論的位置。這個理論并不滿足于說“大腦很復(fù)雜，所以產(chǎn)生意識”；它提出一個更具體、也更有爭議的假說：意識瞬間可能與神經(jīng)元內(nèi)部微管中的量子態(tài)、以及所謂“客觀塌縮”有關(guān)。</h3></br><h3>Orch OR 全稱是 orchestrated objective reduction，通常譯作“被編排的客觀塌縮”。其中“客觀塌縮”來自 Penrose 的想法：量子疊加并非只是因?yàn)橛^察才坍縮，而可能由于時(shí)空幾何本身的不穩(wěn)定性，在某個物理閾值處自發(fā)塌縮。Hameroff?則把這個思想放進(jìn)神經(jīng)元內(nèi)部，認(rèn)為微管可能是大腦中承載量子信息的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。</h3></br><h3> <h3>微管由?tubulin?蛋白組成，是細(xì)胞骨架的重要組成部分。它們不是神經(jīng)元里可有可無的支架，而是參與細(xì)胞形態(tài)維持、胞內(nèi)運(yùn)輸、樹突結(jié)構(gòu)、軸突穩(wěn)定和細(xì)胞分裂等基本過程。<br></br></h3></br> <h3>Orch OR?理論進(jìn)一步提出：微管中的tubulin?構(gòu)象、芳香族氨基酸網(wǎng)絡(luò)和可能的量子相干過程，或許可以構(gòu)成一種亞細(xì)胞層面的信息處理系統(tǒng)。</h3></br><h3>在這個理論中，神經(jīng)元放電、突觸活動和腦網(wǎng)絡(luò)振蕩并不被否定，而是被重新放置在更高一層：它們“編排”微管量子過程，使許多分散的微觀事件形成一個統(tǒng)一的意識瞬間。這個設(shè)想非常大膽，因?yàn)樗噲D同時(shí)解釋兩個問題：為什么意識具有統(tǒng)一性，以及為什么意識不是普通算法計(jì)算。</h3></br><h3>當(dāng)然，Orch OR?目前仍是高度爭議理論。它最大的困難是：怎樣證明微管中的量子過程不僅存在，而且對意識是必要的？怎樣證明這些過程可以在溫暖、潮濕、充滿噪聲的大腦中維持足夠長的時(shí)間？怎樣把量子塌縮與具體體驗(yàn)內(nèi)容、注意、工作記憶、麻醉、睡眠和意識障礙一一對應(yīng)起來？這些問題還遠(yuǎn)沒有解決。</h3></br><h3>過去，人們常說生命系統(tǒng)太熱、太濕、太嘈雜，不可能支持有功能意義的量子效應(yīng)。這個判斷現(xiàn)在已經(jīng)不能簡單成立。量子生物學(xué)的發(fā)展告訴我們，生命并不是純粹的經(jīng)典機(jī)器。光合作用中的激子能量傳遞、酶促反應(yīng)中的隧穿效應(yīng)、鳥類磁感受中的自由基對機(jī)制、某些分子識別和嗅覺模型，都提示生物系統(tǒng)可以在特定結(jié)構(gòu)中利用量子效應(yīng)。</h3></br><h3>這并不神秘。所有化學(xué)鍵、電子軌道、光吸收和能級躍遷本來就需要量子力學(xué)描述。真正有趣的是，某些生命系統(tǒng)可能不僅“服從”量子規(guī)律，而且在功能上“利用”量子效應(yīng)。換句話說，自然界可能在漫長進(jìn)化中學(xué)會了如何在噪聲環(huán)境中保護(hù)、調(diào)制或利用短暫的量子相干。</h3></br><h3>在我看來，量子意識理論中最值得嚴(yán)肅對待的切入點(diǎn)，不是“宇宙意識”或“心靈感應(yīng)”，而是麻醉。因?yàn)槁樽硎且庾R科學(xué)最接近實(shí)驗(yàn)開關(guān)的現(xiàn)象之一：一個人可以在藥物作用下失去主觀體驗(yàn)，隨后又可逆地恢復(fù)。全身麻醉并不簡單等于關(guān)閉所有生命活動；很多反射、代謝和局部神經(jīng)活動仍然存在。這說明麻醉可能抓住了意識所依賴的某些關(guān)鍵機(jī)制。</h3></br><h3> <h3>近年來，有研究報(bào)道微管穩(wěn)定劑?epothilone B?可以延遲異氟烷誘導(dǎo)的大鼠無意識狀態(tài)。這類結(jié)果很有意思，因?yàn)樗盐⒐軤顟B(tài)和麻醉敏感性連接起來，為“微管參與意識相關(guān)過程”提供了可實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的入口。若后續(xù)研究能夠證明不同麻醉劑以效價(jià)相關(guān)方式改變微管的振動、能量轉(zhuǎn)移或相干性質(zhì)，并且這種改變與意識喪失有因果關(guān)系，那么這個方向?qū)⒎浅Ｖ匾?lt;/h3></br><h3>但目前還不能把這條線索解釋成“麻醉證明意識來自微管量子計(jì)算”。麻醉機(jī)制非常復(fù)雜，涉及?GABA_A?受體、NMDA?受體、鉀通道、膜性質(zhì)、腦干喚醒系統(tǒng)、丘腦-皮層通訊和全腦網(wǎng)絡(luò)動力學(xué)。微管可能是其中一層調(diào)制機(jī)制，也可能間接影響神經(jīng)元興奮性和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。要把它上升為意識本體理論，還需要跨尺度因果證據(jù)。</h3></br><h3>如果意識依賴量子過程，那么個體意識是否可能不是封閉在頭骨中，而是與宇宙的量子結(jié)構(gòu)相連？</h3></br> <h3>有研究者確實(shí)聲稱在活體人腦?MRI?信號中觀察到“非經(jīng)典”或類似糾纏的跡象。例如?Kerskens?與López-Pérez?的工作提出，某些腦信號可能提示意識相關(guān)的非經(jīng)典過程。然而，這類研究仍處于爭議階段，解釋并不唯一，距離“證明大腦存在可用于意識的量子糾纏”還有很長距離。</h3></br><h3>至于更加科幻的“意識場”“集體意識影響隨機(jī)數(shù)”“遠(yuǎn)程感知”“死后量子信息延續(xù)”“意識粒子”等說法，我會非常謹(jǐn)慎，甚至大部分不應(yīng)被當(dāng)作可靠科學(xué)結(jié)論。它們可以作為哲學(xué)想象或科幻敘事的素材，但如果寫成事實(shí)，就會越過證據(jù)邊界?？茖W(xué)探索最忌諱的不是提出大膽假說，而是過早把假說包裝成已被證實(shí)的真理。</h3></br><h3>量子意識討論中，最容易被誤解、也最常被神秘化的例子，就是雙縫實(shí)驗(yàn)和量子測量問題。很多流行說法會這樣描述：粒子在沒人看到的時(shí)候像波一樣同時(shí)穿過兩條縫；一旦有人觀察，它就變成粒子，只走其中一條縫。于是有人進(jìn)一步推論：意識導(dǎo)致波函數(shù)塌縮，甚至意識創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)。這個說法很有吸引力，但如果不把實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)講清楚，它會把一個嚴(yán)肅的物理問題誤讀成一種神秘主義敘事。</h3></br><h3>要把雙縫實(shí)驗(yàn)作為一個思想入口，我們必須先把最關(guān)鍵的一點(diǎn)說清楚：在量子物理中，所謂“觀察”并不等于一個有意識的人用眼睛看見。真正關(guān)鍵的不是“有沒有人知道”，而是“系統(tǒng)中是否留下了可區(qū)分的路徑信息”。只要粒子經(jīng)過哪條縫的信息被探測器、散射光子、空氣分子、記錄裝置或環(huán)境自由度物理地記錄下來，兩條路徑之間的量子相干性就會被破壞，干涉條紋就會消失。這個過程不需要人類意識參與。</h3></br><h3>先看最經(jīng)典的雙縫實(shí)驗(yàn)。假如我把電子、光子、中子、原子，甚至更大的分子，一個一個地發(fā)射向帶有兩條狹縫的擋板，后面放一塊屏幕。如果我不探測粒子到底從哪條縫經(jīng)過，屏幕上最后積累出來的不是兩條簡單亮帶，而是一組明暗相間的干涉條紋。奇怪的是，每一次粒子到達(dá)屏幕時(shí)，只留下一個局部點(diǎn)；但大量粒子逐個積累后，整體分布卻像波一樣呈現(xiàn)出干涉結(jié)構(gòu)。</h3></br><h3>這說明，微觀粒子的行為不能被簡單理解為“它一定走左縫或者右縫其中之一”。在量子力學(xué)中，到達(dá)屏幕某一點(diǎn)的概率，不是先分別計(jì)算“走左縫的概率”和“走右縫的概率”，再把兩個概率相加；而是先把“經(jīng)左縫到達(dá)該點(diǎn)的概率振幅”和“經(jīng)右縫到達(dá)該點(diǎn)的概率振幅”相加，再取模平方。正是這兩個概率振幅之間的相位關(guān)系，產(chǎn)生了明暗相間的干涉條紋。只要兩條路徑在物理上不可區(qū)分，它們就會保持相干，屏幕上就會出現(xiàn)干涉。</h3></br><h3> <br></br></h3></br><h3>沒有路徑信息時(shí)，兩條路徑的概率振幅保持相干，屏幕上出現(xiàn)干涉條紋。</h3></br><h3>但一旦在雙縫旁邊放上探測器，實(shí)驗(yàn)邏輯就改變了。此時(shí)裝置試圖回答一個經(jīng)典問題：粒子究竟走了哪條縫？只要這個問題在物理上有了可區(qū)分的記錄，兩條路徑就不能再像同一個量子過程的兩個相干分支那樣相互干涉。屏幕上不再出現(xiàn)清晰的干涉條紋，而是更接近“上縫一團(tuán)、下縫一團(tuán)”的兩帶分布。</h3></br><h3>更嚴(yán)格地說，原來粒子的狀態(tài)可以粗略寫成“左路徑?+?右路徑”的疊加；放入路徑探測器后，粒子路徑會與探測器狀態(tài)糾纏在一起，變成“左路徑對應(yīng)左記錄”與“右路徑對應(yīng)右記錄”的聯(lián)合狀態(tài)。如果這兩種記錄狀態(tài)可以被區(qū)分，那么從粒子自身的可觀察分布來看，干涉項(xiàng)就會消失。這里的核心不是心理知曉，而是物理記錄。</h3></br><h3>這就是為什么一個從未被人類讀取的數(shù)據(jù)文件，也可以破壞干涉。只要探測器已經(jīng)把路徑信息寫入某個宏觀狀態(tài)，比如電流脈沖、熒光信號、硬盤記錄或環(huán)境散射模式，那么粒子與測量裝置之間的相干性已經(jīng)發(fā)生變化。人后來是否打開文件、是否意識到結(jié)果，并不是干涉消失的必要條件。</h3></br><h3> <br></br></h3></br><h3>一旦路徑信息被記錄，即使人并未讀取記錄，干涉也會消失。</h3></br><h3>量子測量里的觀察，更接近一個物理概念：系統(tǒng)是否通過相互作用，把某種量子信息放大、記錄并擴(kuò)散到環(huán)境中。一個光電探測器、一個熒光屏、一束散射光子、一團(tuán)空氣分子，甚至一個沒有意識的自動記錄系統(tǒng)，都可以成為測量鏈條的一部分。從實(shí)驗(yàn)物理角度看，人類意識不是測量成立的必要條件。人可以成為測量鏈條末端的信息讀取者，但不是干涉消失的根本原因。</h3></br><h3> <br></br></h3></br><h3>量子語境中的“觀察”不是“看見”，而是信息被物理地記錄。</h3></br><h3>還有一個常見誤解是：是不是測量儀器“撞擊了粒子”，所以干涉消失？這個想法只說對了一部分。在某些實(shí)驗(yàn)中，為了知道粒子從哪條縫經(jīng)過，確實(shí)需要讓它和光子或探針發(fā)生相互作用，因此會帶來動量擾動或能量交換。但量子力學(xué)更深的結(jié)論是：真正決定干涉能否存在的關(guān)鍵，不只是經(jīng)典意義上的機(jī)械擾動，而是路徑信息是否變得可區(qū)分。</h3></br><h3>如果兩條路徑完全不可區(qū)分，干涉最強(qiáng)；如果兩條路徑部分可區(qū)分，干涉變?nèi)?；如果兩條路徑完全可區(qū)分，干涉消失。這就是互補(bǔ)性：你越清楚粒子走哪條路，就越難看到波動干涉；你越想保留干涉，就越不能保留哪條路徑信息。量子擦除實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明，如果路徑信息以適當(dāng)方式被“擦除”到不可區(qū)分，在相應(yīng)的后選擇數(shù)據(jù)中，干涉可以重新出現(xiàn)。這里被擦除的不是人的記憶，而是物理上可用的路徑區(qū)分信息。</h3></br><h3>退相干理論把這個過程講得更現(xiàn)代一些。退相干不是說波函數(shù)被人的意識神秘地抹掉，而是說原本可以相干疊加的不同分支，與環(huán)境發(fā)生糾纏后，彼此之間幾乎無法再發(fā)生可觀察的干涉。對局部觀察者來說，系統(tǒng)看起來就像從量子疊加過渡到了經(jīng)典概率混合。宏觀世界之所以顯得穩(wěn)定、確定和經(jīng)典，很大程度上正是因?yàn)榄h(huán)境不斷“偷走”相位信息，把微觀疊加迅速擴(kuò)散成不可逆的宏觀記錄。</h3></br><h3> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">相干疊加與退相干的對比：前者保留相位關(guān)系并產(chǎn)生干涉，后者因環(huán)境/測量耦合而呈現(xiàn)確定而經(jīng)典的結(jié)果。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">不過，把干涉消失解釋清楚，并不等于完全解決了量子測量問題。測量問題真正尖銳的地方在于：量子力學(xué)似乎有兩套描述。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">第一套是薛定諤方程，它描述孤立系統(tǒng)的波函數(shù)如何連續(xù)、確定、可逆地演化；</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">第二套是測量規(guī)則，它告訴我們一旦測量發(fā)生，系統(tǒng)會從多個可能結(jié)果中給出一個具體結(jié)果。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">問題是，測量儀器本身也是由量子粒子組成的，為什么系統(tǒng)、儀器和環(huán)境的整體演化不會只是在更大尺度上形成一個巨大疊加，而是讓我們經(jīng)驗(yàn)到一個確定結(jié)果？</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">不同量子解釋正是在這里分道揚(yáng)鑣。哥本哈根解釋強(qiáng)調(diào)測量語境和經(jīng)典描述；多世界解釋認(rèn)為所有結(jié)果都保留在不同分支中，我們只處在其中一個分支；客觀塌縮理論認(rèn)為塌縮是真實(shí)的物理過程；Bohm 理論則引入隱變量和確定軌跡。這些解釋在許多實(shí)驗(yàn)預(yù)測上高度一致，卻對“為什么我只看到這一個結(jié)果”給出不同回答。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">雙縫實(shí)驗(yàn)真正證明的是：微觀世界不能被經(jīng)典粒子軌跡充分描述；路徑信息、概率振幅、相干、糾纏和退相干之間存在深刻關(guān)系。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">真正值得認(rèn)真對待的，是量子信息如何被產(chǎn)生、保存、放大和丟失；是系統(tǒng)如何從可相干的疊加態(tài)過渡到看似經(jīng)典的結(jié)果。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">量子意識討論常常引用雙縫實(shí)驗(yàn)和測量問題：粒子在被測量前以疊加態(tài)存在，測量后出現(xiàn)確定結(jié)果，于是有人進(jìn)一步說“意識導(dǎo)致波函數(shù)塌縮”或“意識創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)”。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">現(xiàn)代量子物理中，“觀察”并不一定指有意識的人在看。測量可以理解為量子系統(tǒng)與儀器、環(huán)境之間發(fā)生不可逆相互作用；退相干理論也說明，環(huán)境耦合足以讓量子疊加在宏觀尺度上表現(xiàn)為經(jīng)典結(jié)果。不同量子解釋對測量問題有不同理解，但沒有主流共識認(rèn)為人類意識是波函數(shù)坍縮的必要條件。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">未來的實(shí)驗(yàn)需要更精細(xì)地連接分子、細(xì)胞、回路和行為。例如，在活體神經(jīng)元中同時(shí)測量微管狀態(tài)、局部場電位、神經(jīng)元放電和意識相關(guān)行為；使用特異性微管調(diào)控工具，而不是廣泛擾動細(xì)胞骨架；比較不同麻醉劑和非麻醉類似物；建立可以被其他實(shí)驗(yàn)室重復(fù)驗(yàn)證的光譜、成像和行為指標(biāo)。只有這樣，量子意識理論才可能從哲學(xué)性猜想走向?qū)嶒?yàn)科學(xué)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">我們平常把意識當(dāng)作理所當(dāng)然：醒來，看見世界，感到自己存在?？墒侵灰晕⑼Ｏ聛硐胍幌耄蜁l(fā)現(xiàn)這件事幾乎不可思議。一個由原子、分子和細(xì)胞組成的身體，竟然能產(chǎn)生“我在這里”的感覺；宇宙中的物質(zhì)，竟然能回過頭來思考宇宙本身。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">經(jīng)典神經(jīng)計(jì)算還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有解釋意識的全部奧秘。生命不是簡單的機(jī)械裝置，分子尺度的相干、隧穿、能量轉(zhuǎn)移和信息結(jié)構(gòu)可能比我們過去想象得更重要。微管、麻醉和腦內(nèi)非經(jīng)典信號，確實(shí)值得繼續(xù)研究。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">量子意識理論或許最終會被證明是錯誤的，但也是大物理學(xué)家泡利所說的一種正確的錯，一種可能的結(jié)果是它會在某些局部層面改變我們對大腦的理解。但無論結(jié)果如何，它都迫使我們重新追問一個最深的問題：意識到底是大腦制造出的幻覺，還是宇宙認(rèn)識自身的一種方式？</p> <a href="https://mp.weixin.qq.com/s/7tg8ywM4M7phw5VMsUEUcA" >查看原文</a> 原文轉(zhuǎn)載自微信公眾號,著作權(quán)歸作者所有