最新研究：意識或是一種量子現象，思維隨機性根源於量子隨機性

2017-08-30 由 存在之輕 發表于科學

自20世紀下半葉以來,有關從大腦中尋找量子效應的研究就從未停止過。在科學家看來,人腦內包含著大量的生物分子和原子,由它們所構成的人腦就如量子系統,也同樣遵循著量子力學規律。例如,有人從腦量子場論出發,將記憶等意識現象理解為大腦皮層場中能量子的能量交換的結果。 科學家認為,神經細胞膜中的量子在電荷振盪過程中，會凝聚成具有量子相干性的同種狀態,即玻色—愛因斯坦凝聚態。腦量子場中皮層子和玻色子的運動就是量子信息的傳遞過程,它最終導致腦皮層中的量子相干態的形成。這些研究都從量子相干態或疊加態角度,將人腦內的神經活動描述為相應的量子活動。從而也向我們表明,意識不僅是單純的生物性現象,它還和量子力學極為有關,同樣可以從量子力學角度得到合理的解釋。

20世紀90年代初,科學家就通過實驗發現,神經傳遞分子沿著軸突的末端，從一個神經細胞傳遞到另一個神經細胞的樹突前端時,其傳遞值並不是等於1的整體事件,而是小於1的概率性事件,它就如量子的不確定性機制,是一種具有量子活動規律的概率性事件。由此認為,之所以人會具有自由意志或精神意圖這樣的特殊意識現象,恰是由單個神經傳遞分子具有概率性的傳遞機製造成的。數量龐大的量子傳遞行為,這必然會導致精神現象的隨機性和自由性,即所謂的自由意志。 那麼,量子力學解釋意識問題的理論又是什麼呢?科學家提出了一種新的意識理論:調諧的客觀還原理論（OR）,該理論認為,意識是微管中量子引力所引起的波函數坍縮的結果。在科學家看來,意識是量子時空結構中的產物,它和宇宙緊密聯繫,而描述意識和宇宙之間關係的理論就是OR理論。

然而,OR理論也面臨著一個非常棘手的問題,那就是,微管中量子疊加態持續的時間是否足夠引起意識。我們知道,量子疊加態是非常脆弱的量子現象,只要稍微受到外界的干擾,就會發生坍縮而引發退相干。而我們大腦是個又熱又濕的生物環境,勢必時刻干擾著微管中的量子疊加態。而且,在OR理論中,量子疊加態持續的時間僅僅為10—13秒,這麼短的時間如何能引起意識呢? 科學家推測,與自然界中原子的原子核具有自旋性質一樣,磷原子核也同樣如此。由於原子核自旋的方向並不是一致性的,那麼,相鄰波斯納分子內的磷原子在原子核的自旋過程中就會產生量子糾纏態。

而波斯納分子集群內就存在著更為複雜和數量龐大的糾纏態,當它們參與到大腦內的化學反應過程中時,就會影響神經元信號的傳遞行為,進而影響我們的思維和記憶等意識現象。不僅如此,近年來,還不斷有新的研究表明生物過程中也包含著較長時間的量子相干性。總之，對量子意識的研究我們還需給予更多的期待。