2017-04-26 由 哲學園 發表于科學 作者簡介：陳向群(1983- )，男，江西九江人，東南大學人文學院博士研究生，研究方向為認知科學哲學、意識哲學。

摘要：長期以來，意識是神經計算產物似乎已經成為意識研究領域內大多數學者的共識。然而，一種量子意識模型——Orch OR模型——主張意識是大腦神經元微管中量子引力效應的結果，則將我們對意識的研究目光引向了量子力學領域。Orch OR模型的量子意識解釋機制雖然遭受到了來自多方面的質疑和批評，但其創立者彭羅斯和哈梅洛夫都從相關角度給予了反駁，試圖從理論上維護該模型的合理性。透過對Orch OR模型的分析，我們發現，該模型在有著積極的哲學意義的同時，對意識解釋還存在著某些不足，有待進一步探討。 作為與霍金一起創立現代時空理論的英國著名物理學家、牛津大學數學系名譽教授羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)就宇宙問題提出了諸如扭量理論、宇宙審查假說和量子引力理論等一系列理論，為人們在量子層面認識宇宙提供了精彩紛呈而又令人興奮的解釋。同樣地，彭羅斯認為，作為人類至今尚未完全破解的意識難題在量子水平的時空結構下也可以得到合理的說明。於是，在20世紀90年代，他與美國亞利桑那大學麻醉學和心理學系榮譽教授、意識研究中心負責人斯圖亞特·哈梅洛夫(Stuart Hameroff)共同提出了一種量子意識模型：編制的客觀還原模型(Orchestrated Objective Reduction Model，以下簡稱Orch OR模型)，指出意識是微管中量子引力效應的結果，從而將意識研究的觸角延伸到量子力學領域，大大拓寬了意識研究的疆域。那麼，何為Orch OR模型?對來自各方面的批評和質疑，彭羅斯和哈梅洛夫又是如何去反駁的?從哲學上我們又該如何對Orch OR模型進行分析?Orch OR模型在解釋意識上又面臨著哪些問題?本文將圍繞這些問題展開論述。

一、關於Orch OR模型

何為Orch OR模型?概括來說，Orch OR模型是指客觀還原①(Objective Reduction，OR)發生在神經細胞微管(microtubule)中並由此產生意識的一種量子意識模型。與先前神經科學家們將意識視為腦神經元群活動的結果不同，Orch OR模型將人腦視為一個量子腦，認為意識是微管中量子引力所導致的波函數坍塌(wave function collapsed)的結果。「我們假設聯結微管的微管聯結蛋白質(Microtubule Associated Protein，MAP)編制量子振盪，並且『編排』可能的坍塌現象。這樣，我們就把發生在由微管聯結蛋白質相聯結的微管中的客觀還原稱之為『編制的客觀還原』(Orch OR)，而且它是與意識是有關的。」[1]457

1.Orch OR模型的核心假設

「意識是微管中量子引力效應的結果」是Orch OR模型的核心假設。彭羅斯認為，微管中存在著「精心編制」的量子計算，微管蛋白(tubulin)的自身振盪會使得其表面形成量子效應的疊加態②(superposition state)。而當各態的質量和能量分布不均時，會影響各自的時空幾何曲率，在量子引力達到一定的臨界值時，疊加態的波函數就會坍塌。在坍塌的那一時刻，微管中就產生了意識瞬間。而連續不斷的意識瞬間則匯集成了我們所稱之為的意識流(stream of consciousness)。[1]476不同於正統量子理論(哥本哈根解釋)對量子測量問題的解答，即認為波函數坍塌是外界觀察所引起的(主觀還原)，彭羅斯則認為量子波函數的坍塌是量子引力所導致的，是自行坍塌，所以是客觀還原。[2]客觀還原理論是Orch OR模型建立的一個理論基礎，它為Orch OR模型提供了量子結構下的意識產生機制。在客觀還原理論的基礎上，哈梅洛夫將其與自己對微管的研究結合起來，從而恰當地解釋了大腦中的量子效應為何能產生意識。關於波函數坍塌所導致的意識瞬間，或稱為意識量子，哈梅洛夫還指出，它們如同電磁波譜里的光子，即有像紫外線那樣的高頻光子，也有像紅外線那樣的慢波。意識事件在很大程度上就類似於一種光譜。它們雖然不是連續的，但由於發生的速度非常快(以大約每秒鐘40次)卻給人一種連續的感覺。而且，意識瞬間的頻率也不是固定的，時快時慢。相關研究表明，一些西藏僧人在禪修時，他們的意識瞬間就快很多，達到了每秒80到100次之間。[3]

注釋：

①客觀還原是量子力學中描述波函數坍塌的理論，最先由彭羅斯提出，其主要是說量子系統中波函數的坍塌不是由於主觀觀察和外界測量所導致的，而是由於量子引力所引起的，所以是自行坍塌，以此區別於哥本哈根解釋關於波函數的主觀坍塌解釋。

②在早期的Orch OR模型中，哈梅洛夫將這種由微管振盪運動而在管壁所形成的偶極子的耦合態或疊加態稱之為玻色愛因斯坦凝聚態(Bose-Einstein condensate)，後來又改稱為弗羅利希凝聚態(Frhlich condensate)。

③量子退相干，指的是量子系統內各狀態間相互干涉的性質隨著時間逐步喪失的現象，也俗稱「波函數坍塌效應」。

參考文獻：

[1]HAMEROFF S,PENROSE R.Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules:a model for consciousness[J].Mathematics and computers in simulation,1996,40.

[2]PENROSE R.On gravitys role in quantum state reduction[J].General relativity and gravitation,1996,28(5):581-600.

[3]量子物理學家提出：意識與宇宙精細結構相連[EB/OL].中國航空新聞網，(2014-09-23).http://www.cannews.com.cn/2014/0923/105624.shtml.