陈定学:量子力学能够破解意识之谜吗?

选择字号:   本文共阅读 443 次 更新时间:2018-08-12 09:46:40

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陈定学  

  

   2005年7月1日,在纪念美国《科学》杂志创刊125周年之际,科学家们总结出了125个迄今仍无法破解的科学之谜,并列出其中25个最难破解的科学之谜,"意识的生物学基础是什么?"就是其中之一。 美国亚利桑那大学意识研究中心主任戴维·查尔莫斯认为,意识之谜是世界上最大的谜。

   意识之谜引发了人们的思考与探索,科学家、哲学家和宗教学家们从各个不同的角度探索意识,提出了各种解决方案。近年来随着量子力学的发展,一些科学家试图从量子力学的角度对意识做出解释,他们认为电子的纠缠和塌缩形成了量子意识,所以意识是一种量子力学现象。量子力学是描述微观物质(原子,亚原子粒子)行为的物理学理论,"量子意识"把意识与量子力学联系在一起,观点新颖,造成了不小的影响。那么,量子力学真的能够破解意识之谜吗?电子的纠缠和塌缩真的能够形成意识吗?"量子"真的能够具有意识吗?意识真的是一种量子力学现象吗?在本文中,作者将对这些问题进行深入的分析与探讨,并对"量子意识说"做出评价。

   第一,意识的核心是主观感受性,微观粒子无法产生主观感受性,所以"量子"不可能具有意识。

   研究意识问题,首先必须对意识有一个正确的认识,然而长期以来,由于意识概念缺乏准确、共识的定义,所以人们对意识的理解与认识还存在较大的差异。尽管意识缺乏准确、共识的定义,但是,专门研究意识问题的科学家和哲学家们一致认为,意识具有一个显著的特征,这就是"主观感受性"。什么是主观感受性?主观感受性也叫"意识感受性",例如一个人看到了一朵红玫瑰,他不仅能对红玫瑰产生感觉,而且还能知道是"我"看到了红玫瑰,是"我"感受到了红玫瑰,他的这种主观感受就是"意识感受性"。美国著名心灵哲学家塞尔认为:"有意识的心智状态与过程具有其他自然现象所没有的一个特殊特征:主观性。"[1] 《意识与大脑--多学科研究及其意义》一书的主编、中国科学院生物物理研究所汪云九先生指出,目前人们对意识已经形成了几点共识,其中的第一点共识就是"意识是一种主观体验" [2]根据意识的特征,作者尝试给意识下了一个定义:意识是大脑的一种高级功能,意识是认知主体的主观觉察、觉知、感受或体验。[3]

   意识之所以被称之为意识,根本原因就是因为认知主体产生了主观感受性,主观感受性是意识的核心,也是意识和非意识的分水岭。能够产生主观感受性的认知或信息过程就是意识过程,不能产生主观感受性的认知或信息过程是非意识过程。

   由于对意识缺乏准确的认识,许多人(包括一些科学家、哲学家和宗教学家)把意识泛化了,他们认为所有的认知或信息过程都是意识过程,把许多非意识也当成了意识。最典型的例子就是量子纠缠,有一些物理学家认为,微观粒子能够进行超越时空的信息传递,这种信息传递就是"量子意识"。量子纠缠确实能够实现超时空的信息传递,但是,这种信息传递能够产生主观感受性吗?粒子有主观感受吗?如果不能证明粒子产生了主观感受,那就不能说量子纠缠是意识现象,更不能说"量子"具有了意识。

   二,微观粒子不具备产生意识的物质结构--大脑,所以"量子"不可能具有意识。

   微观粒子为什么不可能产生主观感受性?"量子"为什么不可能具有意识?这是因为意识是高级物质结构突现的产物,它必须产生并存在于高级物质结构。那么,这个高级物质结构究竟是什么呢?现代科学已经证明,这个高级物质结构就是大脑,意识产生于大脑;脱离了大脑,意识就不可能产生。由于人具有最复杂、最高级的大脑,所以人具有最高级、最完备的意识;一些比较高级的动物如黑猩猩等,它们的大脑也比较发达,所以它们也具有意识;低级动物没有复杂的大脑或没有大脑,所以它们还不具备意识;植物以及众多无生命的存在物,由于它们根本就没有大脑,所以它们不可能具有意识。

   一些物理学家认为,微观粒子,甚至所有的存在物都有可能具有意识。这种看法很不准确,微观粒子的结构比较简单,它们没有大脑,没有产生意识的物质结构,所以它们根本不可能具有意识。一般的存在物,如果它们不具备大脑这样高级的物质结构,那它们也不可能具有意识。那些物理学家所说的"量子意识"其实是他们的臆测或虚构,因为"量子"根本就没有产生意识的物质结构--大脑。

   三,大脑的活动过程是物理的、化学的、生物的、神经的和心理的综合过程,而不是量子力学过程。

   随着脑科学或神经科学的发展,人们对大脑的神经结构和工作机理有了较为清晰的认识。脑科学或神经科学发现,大脑的活动过程是物理的、化学的、生物的、神经的和心理的综合过程,而不是量子力学过程。脑科学家或神经科学家们还没有在大脑中发现量子力学过程,所以"量子意识说"很难得到脑科学家或神经科学家们的支持。

   有的朋友提出这样的质疑,虽然大脑的活动过程是物理的、化学的、生物的、神经的和心理的综合过程,但是,大脑的神经结构以及化学分子都是由微观粒子构成的,所以意识过程也有可能是"量子"过程,也有可能通过量子力学进行解释。大脑的神经结构及化学分子确实是由微观粒子构成的,但是,如果把大脑神经结构及化学分子统统分解成微观粒子,那意识就不存在了。这是因为意识是大脑神经结构突现的产物,没有了大脑神经结构,意识也随之消失了。这就像水,水分子确实是由氧原子和氢原子组成的,但是,如果把水分解成氧原子和氢原子,那水就不是水了。水能挽救沙漠中那些干渴将死的人的生命,氧原子和氢原子有这样的作用吗?它们能救活干渴将死的人吗?

   四,量子纠缠并不是意识

   我们在前面已经初步讨论过量子纠缠,这里再进行深入讨论。一些科学家之所以坚持认为微观粒子具有意识,最重要的根据就是量子纠缠,他们认为量子纠缠就是两个微观粒子意识的反映,量子纠缠就是意识现象。作者认为这种判断难以成立,理由是:第一,意识信息大都是十分复杂的信息,携带、存储这些信息的载体必须具有比较复杂的结构,然而,微观粒子的结构大都比较简单,无法携带、存储复杂的意识信息。第二,我们在前面已经进行过探讨,意识产生于大脑,而微观粒子根本就没有大脑,它们怎么可能产生意识呢?第三,意识的核心是主观感受性,而主观感受性就产生于大脑;微观粒子没有大脑,根本不可能产生主观感受性,所以微观粒子不可能具有意识。

   量子纠缠是微观粒子之间一种特殊的信息传递方式,但它并非是意识现象。

   五,"微管意识说"只是一个未被证实的假说,没有得到科学共同体的承认。

   一些科学家之所以坚持"量子意识"的观点,他们最重要的根据就是"微管意识说"。"微管意识说"的代表人物有英国理论物理学家彭罗斯、美国麻醉学家哈梅罗夫和加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)物理学家Matthew Fisher等人。彭罗斯(Roger Penrose)和哈梅罗夫(Stuart Hameroff)认为,大脑神经元中存在着微管,微管中有大量电子,正是微管中电子的纠缠与塌缩产生了意识。"微管意识说"通过微管中电子的纠缠与塌缩对意识的产生做出了解释,这种观点把意识与量子力学联系在一切,确实比较新颖。

   "微管意识说"真的能对意识做出合理的解释吗?作者从四个方面进行分析与评价:第一,微管是神经细胞中的一种结构,脑科学家们发现,微管的主要功能是:"囊泡和颗粒在胞内的运动、染色体运动、轴索生长、轴浆运输、细胞形状维持和形态发生以及细胞表面受体分布"[4]通过神经科学对微管功能的介绍可以看出,神经科学家们并没有发现微管与意识存在关系,这就是说,微管并不具备产生意识的功能。第二,根据"微管意识说",大脑中存在着大量的电子,正是这些大量电子的纠缠与塌缩产生了意识。但是,脑科学已经对大脑的结构有了比较清楚的认识,人类的大脑是由脑区、系统、神经网络、神经回路、神经元、突触和分子等层次构成的。分子是构成大脑的最小层次,在这个层次中活动着各种生物大分子与小分子,例如蛋白质、氨基酸以及神经递质等。由于生物中不存在游离的化学元素或原子,所以分子层次中最小的物质微粒可能是离子,所谓离子就是原子或原子团得失电子后所形成的带电微粒。这就是说,大脑中最小的独立物质微粒是原子或原子团,并不是电子,所以大脑中根本不存在大量独立的电子。既然大脑中并不存在大量独立的电子,那电子的纠缠与塌缩就不可能发生,自然量子意识也不可能产生。第三,即使大脑中真的发生了电子的纠缠与塌缩,"微管意识说"仍然面临着许多难题,例如这些电子的纠缠与塌缩如何引发神经元、神经结构以及大脑的意识过程?如何产生出主观感受性?意识的信息又存储、记忆在哪里?…… 如果这些问题得不到满意的解决,那"微管意识说"就很难成为科学的理论。第四,科学是实证的,科学理论需要得到实验的检验与验证,"微管意识说"最大的问题就是得不到证实,得不到事实或实验的验证。所以"微管意识说"只是一个未被证实的假说,没有得到科学共同体的承认。[5]

   既然"微管意识说"只是一个未被证实的假说,那它就很难成为"量子意识"的可靠依据,而我们也不能对它盲目相信。

   通过以上探讨,我们就可以对本文开头所提出的问题做出回答:量子的纠缠和塌缩不可能形成意识,"量子"也不可能具有意识,意识并不是量子力学现象,所以通过量子力学恐怕很难破解意识之谜。

   2018年7月24日于郑州

  

   注释:

   [1] [美]约翰·R·塞尔:《心灵的再发现》,中国人民大学出版社2005年版,第81页。

   [2] 汪云九、杨玉芳主编:《意识与大脑--多学科研究及其意义》,人民出版社2003年,第4页。

   [3] 陈定学:《正确认识意识》,爱思想网-哲学-科学哲学。

   [4] 乔治·阿德尔曼主编:《神经科学百科全书》,伯克豪伊萨尔出版社、上海科学技术出版社1992年版,第1224页。

   [5] 汪云九、杨玉芳:《意识与大脑--多学科研究及其意义》,人民出版社2003年版,第15页。

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