2017-09-19 由 探索貓 發表于科學

前言：人類所有的思想和認知，都來源於「意識」的結果。從科學的層面深刻揭示意識的物理機制，是意識科學的目的。不同於傳統的關於意識的哲學思辨，因為今天已經到了具有從物理機制上揭示意識的起源、發生機制的基礎。另外國際和國內腦科學都已經開始做巨大投入，腦科學的未來一定是意識科學。

當今幾種主流關於意識科學的理論

當今比較知名的量子意識理論是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)在20世紀90年代，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。 Orch OR模型是指客觀還原(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，其核心思想是：意識是微管中量子引力效應的結果。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(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)。不同於正統的哥本哈根詮釋中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。 如圖，假設意識體驗就是屏幕上放映的內容，而產生意識體驗的主體或你的意識主體就是這個屏幕。很多學者認同的泛靈論認為所有物質都有現象屬性，而現象屬性都可產生意識體驗，因此它們都有可能成為意識主體。只不過認為普通物質的意識或許是碎片化的，等效於無意識。即所有物質都可用於做「屏幕」，但普通物質做「屏幕」的「解析度」太低了，或「屏幕」尺寸太小了。學術界給出兩種解決方案：第一種是將這些小「屏幕」拼接成大「屏幕」，或將普通物質的現象屬性組合成我們的意識。第二種是直接找一塊大「屏幕」，這樣就不用組合了。

有關意識的物理主義（physicalism）認為意識是能夠在特定物理系統中發生的過程。它們的存在將表明意識是一種「湧現現象」（emergent phenomenon），其複雜行為是從很多簡單的相互作用中湧現出來的。阿蘭·圖靈（Alan Turing）有過一個著名的證明：所有足夠先進的計算機都能相互模仿。 神經學家朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）把這個想法推向了具體和實用，得出了一個令人信服的論點：信息處理系統若要有意識，它的信息必須被整合為一個統一的整體。換句話說，系統必須不可能被分解為幾乎獨立的部分才行，否則那些部分感覺起來就會像是彼此分離的意識實體。托諾尼及其同事將這一思想融入了一個複雜的數學理論，稱之為整合信息理論（integrated information theory，縮寫為IIT）。 然而，最近荷蘭科學家的裂腦人實驗發現，即便左右腦基本分開，之間幾乎無任何信息交流，但左右腦仍可表現為同一個意識整體，如果這個實驗正確的話，對信息整體論及其它幾個意識理論將是個致命打擊，因為根據信息整體論這裡應有兩個獨立的意識才對。

就像彭羅斯一樣，許多物理學家認同意識是種浮現現象，不過美國心理學之父威廉-詹姆斯通過嚴密的論證認為物質的現象屬性無法組合，或意識不可分。這就是意識科學裡著名的「組合問題」。即小的「屏幕」根本無法組成大的「屏幕」；除非「屏幕」一開始就足夠大。目前，沒有人能夠從嚴格的邏輯上駁倒他，但大多學者只是認為實在無法想像自然界存在如此大的「整屏」，也無法想像如何將這個「整屏」穩定於我們大腦中。因此，許多人認為「屏幕」拼合而成或許更符合常識。