量子物理学家提出：意识与宇宙精细结构相连

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大脑意识与宇宙的联系神秘而值得期待。




英国牛津大学物理学家罗杰·彭罗斯在《皇帝的新脑》一书中写道：当我们处于意识状态时，我们似乎必须意识到某种东西，也许是感觉，诸如痛、温暖或者彩色风景、音乐之声；或者我意识到诸如迷惑、沮丧或快乐的感情；或者我可以意识到某些过去经验的回忆；或者理解其他人讲什么或是自己的一个新思想；或者我意识到想发言或采取行动如从座位上站起来。我还可以“后退一步”意识到这些企图、或者自己痛的感觉、或者自己记忆的经验、或者自己获取的理解、甚至只是对自己意识的意识。




传统观念认为，意识是物质之间的一种反应，来源于大脑自动的复杂计算。当身体死亡后，血液、氧气和新陈代谢能量停止了，意识也就终结了。




近年来，美国亚利桑那大学麻醉学和心理学系荣誉教授、意识研究中心负责人斯图亚特·哈梅罗夫和彭罗斯共同提出了一种新观点：编制-客观还原（Orchestrate Objective Reduction）理论，也称Orch-OR理论，认为意识是产生于量子水平的时空结构，其生理基础是神经元内部的“微管”结构。编制（orchestrate）即神经元突触输入端在微管中“精心编制”了量子计算，客观还原是说，意识起始于叠加态，由于意识的自我-坍塌（self-collapse）而使多重世界还原为一个确定的世界。

时空全息与信息获取

美国乔普拉福利中心副主管、内分泌专家迪帕克·乔普拉曾在对哈梅洛夫的一次采访中问他：“大脑位于颅骨中，并没有跑到外面去体验外部的世界，它只是对内部条件，如pH值、电解液、激素、细胞膜离子交换和电脉冲等起反应。大脑是怎样看到外部世界的呢？”





“这个问题可以追溯到几千年前。”哈梅罗夫说，“一些希腊哲学家认为，外部世界只是我们头脑中表现出来的，其实并不存在。笛卡尔也理所当然这么认为，他说能让他确认自己存在的唯一的东西，就是他的意识，‘我思故我在’。因此，我们也不能确切认定，外部世界就是我们所认为的那个样子。有人认为，世界是人们构想出来的，是一种幻觉；另一些人认为，它是一种精确的表现；还有一种混合观点，认知的世界确实有其外部存在，但加入了量子性质时，它就变得不确定了。”




比如人们在看一朵玫瑰，并不是真的看到了玫瑰，其实只是视网膜对光子的反应。哈梅罗夫解释说，很可能光子在它到达眼睛最后面的视紫质之前，就被转换成量子信息了。所以当光子进入眼睛经过视网膜时，量子信息被从中提取出来，以某种更直接的方式传达了玫瑰的基本特征或属性。这也正是意识体验的难题：我们真切地感受到各种特征，如红色、疼痛、悲伤、遗憾、喜悦、幸福，所有这些感觉都是意识觉知。大部分人认为，视网膜就像一架照相机，把图像传到大脑计算机里的某个部位，但看图的是谁？




哈梅罗夫提出，玫瑰的基本属性，如红色、气味及其他特征，哲学家称之为“感受特征”（qualia）的，其实是在非常基本的时空层面上的特定波动。由于时空几何结构由虚空构成，是全息的，所以我们的视网膜和大脑能通过量子过程和玫瑰的本质属性连接，从而在头脑里获取这些信息。通过量子过程，我们得以体验到红色、香味及其他性质，也在意识中以各种形状、各种形式体验着爱、善良、真实等感受特征，在意识中把这些特质理解为是外部世界的。




“从传统唯物主义角度来看，感受特征是大脑中创造的，是经过神经元计算后呈现出来的性质。但我认为不是这样。神经元计算是一种无意识的、自动处理的行为，而感受特征和意识虽然依附于神经元计算，但却并不一样。不同之处就在于与时空几何结构的量子连接。”哈梅罗夫说。




这也正是彭罗斯的观点。宇宙是由原子之间的虚空所构成，如果进入微观，在比原子小得多的多的尺度，随着事物变得越来越小，一切都变得光滑而丧失特征，到了比原子还小25个数量级的尺度，也就是所谓的普朗克尺度，存在着某种图案，或者说粗糙不平、几何结构、信息等。




在这种最基本的量子引力水平，普朗克尺度的结构造成了物理上不可再分的特征，就像质量、自旋和电荷那样。感受特征也是如此。哈梅罗夫和彭罗斯都认为，前意识或意识本身，或许正是嵌在这种普朗克尺度的几何结构中，正像质量、自旋和电荷构成了物质世界一样。换句话说，意识的本质特征就是它是深及宇宙的最基本尺度，并在各个尺度都保留着全部信息，所以大脑中的量子生物过程才能获得各种感受特征。

量子意识理论

哈梅罗夫认为，从本质上说，意识就是一种量子过程。比如在“看”的过程中，你能看到颜色、动作、形状——所有这些性质都属于一个目标。这些不同的属性在不同的脑区被处理，时间上也略有差异，但以某种方式被结合在一起成为对该目标的意识认知：一只鸟、一架飞机、一只风筝或无论什么东西。这不是一串特征，它们是同一件事物。伽马同步（gamma synchrony）与这种整合有关，但还不能完全解释它。如果意识是量子，那些不同的属性是结合的、纠缠在一个量子叠加系统中，然后在一个意识瞬间自行坍塌，将这些属性统一起来。





为了解释量子力学中所谓的测量问题，哥本哈根解释是几种可能之一。波函数表示某事物的一种量子态，即粒子可以同时处于叠加位置，多种状态或多个位置。在某个情况下，波函数坍塌了，所有的可能性变成了一种确定的真实。但这一解释把意识排除在了科学之外。另一种解释即多重世界解，实际也是量子叠加态能持续多久、达到多大的问题。按照多重世界的观点，如果你有一个同时存在两种可能性的量子系统，每种可能性都会发展演变成它自己的整个新宇宙。宇宙在最基本水平发生分裂，我们有无数个这种重叠宇宙。




彭罗斯的观点有点倾向于多重世界解。他认为分裂的宇宙并不稳定，由于一种客观临界值的限定，也会在特定时间还原，或自身坍塌为特定状态——这叫做客观还原（objective reduction），或称OR理论。而意识起始于叠加，一个非常简单的关于不确定原理的方程，E=h/t，确定了一次意识事件的波场。基于这个方程而发生了自身坍塌，当坍塌发生时，就产生了量子化的意识瞬间（conscious moment）。




意识瞬间是自身坍塌的结果，它们是不连续的，但发生速度非常快，给人一种连续的感觉，一般来说大约每秒钟40次。在哈梅罗夫和彭罗斯的模型中，意识瞬间与伽马射线同步脑电图是一致的。但不一定是40次。威斯康辛州戴维德森实验室曾研究过几位西藏僧人的禅修情况，发现他们的同步性（synchrony）不是40次，达到了每秒80~100次之间。所以他们在禅修状态中，意识瞬间比其他人更多，也比他们禅修前更多。这些意识瞬间，或者称为意识量子，很像电磁波谱里的光子。在电磁波谱中，你能发现高能、迅速、高频的光子，如紫外线；也能发现更慢、更长的波，如红外线。而意识事件也有一种频谱。




哈梅罗夫说，比如在禅修时，我们会转换到更高频率，这样意识瞬间更多，体验强度也会更高。就像从红光变为紫外光，意识的转变也类似于此。当意识发生时，外部世界慢慢在脑海中呈现出来。比如在汽车遇到事故突然急转弯时，人们会感觉外部世界变慢了，因为人的意识瞬间从每秒40次提升到了80次，相对于感知增强，外部世界就显得慢了。著名橄榄球运动员乔·纳马斯曾说，当他在比赛中处于巅峰状态时，好像每一件事情都慢了下来。有一次当他触地得分时，数千名观众在欢呼，而他看到每一件事都是慢动作，整场都安静下来，没有一点声音。迈克尔·乔丹也说过，当他发挥良好时，会感觉对方运动员的动作变慢了。很可能他们把意识瞬间从每秒40次提升到了100次，所以外界慢下来，甚至几乎停止。

“微管”连接意识与量子时空
哈梅罗夫与彭罗斯联合提出，意识是产生于量子尺度的时空结构，在普朗克尺度的时空结构中，可能有某种东西和宇宙信息相连接，而神经元内部的“微管”结构是它的生物终端。


哈梅罗夫说：“20世纪70年代，我在医学院的时候，最早对细胞分裂中的微管产生了兴趣。那时我才发现神经元中还有微管。而在那之前，电子显微镜的固定剂把微管给溶解了，使细胞内部看起来就像是水。但随后人们意识到，那里还有着森林般的结构。大约在那时，X射线晶体摄影术显示了微管的结构，是一种圆柱形的格子框架，差不多就像晶体那样。”




那时哈梅罗夫正在学计算机。所以在他看来，微管就像一种计算机开关网络，其中每个微管蛋白亚单位的状态就代表着某种类似比特的东西，如一个1或一个0。如果真是这样，就意味着细胞内部在进行着大量的信息处理。大部分人将大脑视为1000亿个神经元，每个神经元是一个开关，一个1或0的比特。神经元之间的每个突触几毫秒变换一个比特。但如果看看每个神经元的内部，会看到速度更快、更加密集的微管信息处理器。在头脑中，微管处理信息的速度大约是每秒1027次。




“想一下草履虫，那些单细胞生物。它们游来游去，寻找食物和配偶，它们交配、学习，它们能从毛细管中迅速逃脱。而它们没有神经元，没有突触，它们做到这些全靠它们的微管。它们能做到这一点，一个神经元应该也能聪明地运用自身的微管。”哈梅罗夫说，“据我计算，在每个神经元的微管中，信息处理速度约为每秒1015次，这还只是大脑中一个神经元微管的信息处理能力。大脑的全部能力更强得多，达到每秒1027次。”




哈梅罗夫解释说，微管是细胞骨架的一部分，在细胞内部类似于骨骼的支架。它们的作用是在细胞有丝分裂时分离染色体，在神经发育中推进轴突、树突和突触向前生长，调整突触参与记忆活动。如果它们断裂，人们会得老年痴呆症。

微管是中空的圆柱，由单个的花生形状的蛋白质——微管蛋白构成。微管蛋白能自行组装成细胞的结构和外形。神经元中的微管最多。当一个神经元发育时，微管自行组装并沿一定的方向生长。就像印度人玩的绳索戏法，表演者向上扔出一根绳索，然后自己爬上去。微管差不多就是这样形成了细胞，然后最终形成突触。当细胞形成后，微管好像就能处理信息、组织行动了。





人工智能完全是建立在唯物主义前提的基础上，人脑就是一台计算机，与硅芯片制造的计算机并无差别，而意识和感受特征都是从复杂的计算中自然出现的性质。物质是与时空结构有关的东西，到了时空基本结构的层面，我们需要进一步探索物质的起源，是否也是意识的起源。




乔普拉认为，在东方智慧传统中，在主体与客体的分离之前也有意识，那种意识就是前意识（proto-consciousness）。有一种底层的东西分裂成了主观和客观。还原主义科学就建立在这种主观和客观的分离上，是人为的，而本质是一。




哈梅罗夫说，二元论者认为物质与意识是各自独立的，唯心主义者认为意识产生了物质，唯物主义者认为是物质产生了意识，而泛心论者认为物质和意识差不多是一回事。但我认为，或许理解意识和物质的最合理方式是，更多地按照西方中立一元论（West neutral monism）提出的路线，有一种底层的东西，既能产生物质，又能产生意识。这在东方智慧传统中，是不二论。




如果你把这种底层的东西看作是与基本时空结构相关的量子叠加态，然后根据该系统的坍塌方式，你就会既能得到完全的物质，又能得到与意识相伴的物质——通过彭罗斯的客观还原，这发生在每个意识瞬间。 所以，站在西方中立一元或东方不二论的立场，我们的解释非常符合这种底层的本质。

非定域的意识可能再生吗？

哈梅罗夫认为，他们的理论确实能解释意识，意识就像涟漪，是在宇宙基本水平逐渐扩散的，这可能就是阿卡西场、玻姆的隐含秩序、普朗克尺度的几何结构。这许多描述说的几乎都是同一个事物。





如此一来，我们是谁？我们的意识是非定域的吗？我们也是非定域的生物，而在转世获得肉体的时候被局限了吗？对此，哈梅罗夫说，从量子物理学角度考虑，生物间通过量子纠缠而互相连接在一起。“当我们以这个身体生存时，意识几乎都被局限在大脑中。我们和世界上的其他人都有着量子纠缠，或许在另一种状态下、以某种非定域分布的形式存在。或许当我们死后，神经元内微管中的量子信息以某种更广大的形式存在于宇宙中，仍保持着纠缠。换句话说，就是我们仍保持着某种自我认知，知道我们是谁，或许这就是‘灵魂’。所以当人们死后，离体的量子信息——‘灵魂’可能存在于普朗克尺度的时空，并可能再生。”




乔普拉说：“东方宗教传统认为，当我们死后，会返回到一种纯潜在性的状态，这就是我们的纯意识。甚至以可能性叠加的形式保留着记忆。这里我是用现代语言来解释，他们可能会说，转世再生实际上是那些可能性场域被再一次定域化。我们是一个更大的可能性场域的一部分，这种场域叫作阿卡西场（Akashic field）。它是永恒的。”




死亡时，时空中的量子信息不会消灭，而是可能漏出来，或弥散成一种更加全息式的分布，但仍然保持纠缠。这种理论可以解释一些人出现的濒死经历。哈梅罗夫在纪录片《科学频道—穿越虫洞》中表示：“心脏停止跳动，血液停止流动，微管失去了它们的量子态，但微管内的量子信息并没有遭到破坏，也无法被破坏，离开肉体后重新回到宇宙。如果患者苏醒过来，这种量子信息又会重新回到微管，患者会说‘我体验了一次濒死经历’。如果没有苏醒过来，患者便会死亡，这种量子信息将存在于肉体外，这也许就是“灵魂”的形式。”




近几年来，越来越多的濒死体验研究发现，人在死亡时会突然爆发强烈的、有组织的脑活动。

死亡脑活动是“灵魂”的信号吗？


很多经历过濒死体验（NDEs）后生还的志愿者报告称，他们的意识觉知好像从大脑和物质身体中分离出来。他们所描述的现象也相当一致，比如见到白光、身处隧道，安详的气氛、已故的爱人，往事重现，等等。还有些案例中，志愿者还说他们漂浮在自己身体外面，这称为出体体验（OBEs）。而在各种形式的禅修、心灵创伤事件中，志愿者也报告过大量类似体验。据盖洛普民意调查估计，约1000万美国人有过濒死或出体体验。一种叫作克他命（ketamine）的离解麻醉剂，也能产生志愿者所说的体外意识觉知，还有许多其他的精神性药物，也有这种效果。




2010年，奥永.DB等人在《麻醉与无痛》杂志上发表论文，描述了三位脑损伤病人的案例。他们虽然脑伤严重，但从技术上讲濒危脑死亡。撤去生命支持支前，病人的BIS值（注：利用现代科学手段检测与意识有关的脑电活动，比如用高频同步脑电描记法即伽马同步和BIS监测仪、SEDline监测仪等）在40或以下，其中一个接近0；撤去生命支持后不久，接近心脏死亡时，三位病人的BIS值都突然跳到近80，并维持了30到90秒，然后数值才突然返回到接近0。

对这种死亡脑活动的可能解释是，这是一种非功能性的，一般性的神经元去极化。但这无法解释全脑有组织的相干性同步。意识现象涉及多脑区信息处理的整合，让我们能把周围环境形成一个统一的体验，而不是一个个分离的感觉印象。不同脑区的同步活动表示它在把各个方面的感觉特征结合在一起。





哈梅罗夫和乔普拉认为，虽然还不能证明，但死亡脑活动很好地代表了濒死/出体体验，这些现象在志愿者当中非常一致，通常是愉悦的感受，并被描述为生命的改变和有益的。即使那些怀疑濒死体验是超自然、“灵魂”事件人，也同意这些体验对于生还者来说是有益的，有价值的。如果死亡脑活动确实与濒死/出体体验、“灵魂”离体有关，那么死亡病人也会经历。死亡脑活动或许正是一种“灵魂”的信号。




人死后仍有的意识觉知（conscious awareness），或可称之为“灵魂”，这是东西方宗教几千年来的固有观点。传统观念认为，身体死亡后，血液、氧气和新陈代谢能量停止了，这种意识觉知也就终结了。

死亡是意识创造的幻觉吗？


同样认可“多重世界解释”的还有美国北卡罗来纳州韦克福雷斯特大学医学院的罗伯特·兰扎。他认为，按照生物中心主义理论，我们所了解的死亡是一种我们的意识创造出来的幻觉。





兰扎在网站上写道：相信这个世界是一种客观的、不依赖于观察者的独立存在，是我们传统思维方式的基础。但大量实验显示，事实恰恰相反。我们认为，生命只是碳运动和分子混合——我们暂时生存，很快又回归黄土。




我们相信，人固有一死。也因为我们将自己与身体联系在一起，身体的死亡就意味着故事的结束。但生物中心主义理论认为，死亡也许并不像我们想象的那样具有终结性。生命和生物对现实具有控制力，是生命创造宇宙，而不是相反。这就是说，人的意识决定宇宙中物体的形状和大小。




从生物中心主义者的视角看宇宙，空间和时间并不是以意识告诉我们的那种明确而不容改变的方式在运行。简言之，空间和时间“仅仅是我们精神的工具”。一旦这种认为空间和时间是精神之构想的理论被接受，就意味着死亡和不死的理念存在于一个没有空间或线性边界的世界中。




我们一般拒绝像《星际迷航》那样的科幻故事中所说的多元宇宙，但结果证明，这种普遍猜测只比科学真实多迈了一小步。量子物理学一个广为人知的方面是，观察无法做出绝对预测，而是每个可能的观察位置都有一个不同的概率。对于“多个世界”，主流的解释是，每个可能的观察都对应一个不同的宇宙（多元宇宙）。有无限多个宇宙，每件事可能偶然发生在某个宇宙中。在这些背景下，死亡在实际意义上并不存在。所有可能的宇宙同时存在，不管其中一个发生了什么。




这就意味着死亡不可能“在真正意义上”存在。在我们死后，我们的生命就变成“一朵多年生的花，在多重宇宙中重新开花”。

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编辑：Zero

原文地址：今日头条