陳 向 群

意識研究的量子力學(xué)方法興起

陳 向 群

（東南大學(xué) 人文學(xué)院，江蘇 南京 211189）

從量子力學(xué)角度來解釋意識問題已經(jīng)成為當前意識研究的主要方法之一，它源于意識和量子力學(xué)在解決量子測量問題過程中的關(guān)聯(lián)。量子物理學(xué)家不僅基于量子理論角度積極尋找人腦內(nèi)的量子效應(yīng)，而且還提出了相當多解釋意識問題的意識理論，為意識問題的量子力學(xué)研究打下了堅實的理論基礎(chǔ)。相較于以往，量子力學(xué)解釋意識問題不再拘泥于復(fù)雜的神經(jīng)計算，不僅極大地突破了原有研究方法的局限性，而且對人工智能研究也具有新的啟示，意識研究的量子力學(xué)方法具有積極的意義。

意識問題；量子力學(xué)；量子理論

在意識科學(xué)不斷發(fā)展的今天，意識研究的方法也發(fā)生了深刻的變革。在以神經(jīng)生物學(xué)方法為主要研究方法的同時，量子力學(xué)方法逐漸興起并發(fā)展成為與神經(jīng)生物學(xué)相競爭的另一研究進路。研究首先是從尋找大腦中的量子效應(yīng)開始的。20世紀60年代以來，以希羅姆·烏姆扎瓦（Hiroomi Umezawa）為代表的一大批物理學(xué)家就積極地從量子理論角度來描述人腦內(nèi)的神經(jīng)生物活動，并提出了各種量子大腦理論假設(shè)，量子大腦動力學(xué)（quantum brain dynamics，QBD）逐漸興起。不僅如此，20世紀80年代以來，戴維·玻姆（David Bohm）、羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）、亨利·斯塔普（Henry Stapp）等量子物理學(xué)家還紛紛提出了各自理解基礎(chǔ)上的意識理論，我們稱之為意識的量子理論（quantum theory of consciousness），為量子力學(xué)解釋意識問題打下了堅實的理論基礎(chǔ)。最終，在世紀之交，量子力學(xué)方法成為包括神經(jīng)科學(xué)家和哲學(xué)家在內(nèi)的大多數(shù)意識研究者所認同和接受的新方法，一種在量子力學(xué)視域下的意識研究路徑在意識研究領(lǐng)域內(nèi)逐漸興起。

一、意識和量子力學(xué)的最初聯(lián)姻

在意識研究領(lǐng)域內(nèi)，量子力學(xué)方法的興起并不是偶然的，而是有著深刻原因的。在量子力學(xué)建立之初，著眼于解決量子測量問題，量子物理學(xué)家們就引進了觀察者這一主觀因素，希望借助觀察者有意識的觀察來坍縮波函數(shù)，以達到調(diào)和宏觀世界和量子世界在描述物質(zhì)狀態(tài)存在相矛盾的目的。而最先提出測量過程中的主觀主義解釋的當屬哥本哈根學(xué)派代表人物之一的馬克斯·波恩（Max Born），他基于對波函數(shù)物理意義考察的基礎(chǔ)上提出了波函數(shù)的概率詮釋，認為波函數(shù)并不是三維空間中的電磁波那樣的真實波，而是多維空間中的概率波，其模的平方（絕對值平方）的大小決定粒子在該處出現(xiàn)的分布密度。玻恩認為，波函數(shù)的演化并不是遵循薛定諤方程（Schr?dinger equation）的U過程，而是遵循著R（Reduction）過程，即波函數(shù)在收到外界觀察和測量時會發(fā)生坍縮，而引起波函數(shù)坍塌的主要原因就在于觀察者的測量。于是，在玻恩對波函數(shù)的概率的詮釋中，他首次提出了測量過程中“觀察者的測量”這一主觀因素，被認為是意識和量子力學(xué)關(guān)聯(lián)的開始。

如果說玻恩只是提出了測量過程中的主觀因素，而在玻恩之后，圍繞著“薛定諤的貓”（Schr?dinger’s cat）所引發(fā)的爭論則正式將測量問題的解決指向了意識（consciousness）這一人類特有的精神現(xiàn)象。“薛定諤的貓”是由奧地利著名物理學(xué)家薛定諤（Erwin Schr?dinger）在1935年所提出的著名思想實驗。薛定諤認為，波函數(shù)的物理意義并不是將其作概率波解釋，因為它是永遠處于疊加態(tài)的物質(zhì)波。鑒于此，薛定諤假設(shè)了這樣一個思想實驗。在這個實驗中，有一只貓、一瓶毒藥、一個錘子和一個開關(guān)共同存在一個密封的箱子里。其中，錘子位于毒藥瓶的上方，它由開關(guān)所控制，如果開關(guān)打開，錘子下落，毒藥瓶被打碎，貓就必死無疑。相反，開關(guān)不打開，貓則安然無恙。而更為關(guān)鍵的是，開關(guān)的打開與否是由具有概率性放射的原子衰變來控制的，其衰變與不衰變的概率均為50%。［1］42這樣，根據(jù)玻恩對波函數(shù)的概率詮釋，箱子里的貓則時刻處于“既死既活”的疊加態(tài)中。這樣就產(chǎn)生了一個佯謬，即箱子里的貓所可能存在的“既死既活”的狀態(tài)，它在現(xiàn)實中我們卻永遠無法觀察到。難道量子力學(xué)是不完備的理論嗎？它只適用于微觀世界？

然而，也正是基于解答這個問題，物理學(xué)家魏格納正式將波函數(shù)坍縮的最終原因歸結(jié)為了觀察者的意識。在其論文《關(guān)于心身關(guān)系問題的評論》中，他提出了另一個思想實驗“魏格納的朋友”（Wigner’s friend），試圖通過其朋友的觀察來告訴我們，觀察者的意識是貓波函數(shù)的坍縮的根本原因。魏格納假設(shè)，他有一個朋友戴著防毒面具，在箱子里觀察薛定諤那只頑皮的貓，而魏格納本人則在箱子外面觀察整個箱子里的情況。在一段時間以后，如果你問他朋友箱子里貓的狀態(tài)，他朋友一定會告訴你只看見了一只“要么死，要么活”的貓，而非“既死既活”的貓，原因就在于他朋友的意識坍縮了貓的波函數(shù)，即在其朋友觀察貓之前，他頭腦里已經(jīng)早已預(yù)設(shè)了貓的狀態(tài)。［2］然而，源于休·埃弗雷特（Hugh Everett）的相關(guān)態(tài)解釋（relative state interpretation）的多世界解釋（many worlds interpretation）理論則否認意識坍塌了波函數(shù)，而是認為，在測量過程中，包括觀察者、被測系統(tǒng)和測量儀器在內(nèi)的復(fù)合系統(tǒng)的波函數(shù)分裂成了多個分支態(tài)，形成多個平行的世界，而造成波函數(shù)分裂的原因同樣是觀察者的意識。就如狄維特所說：“不可避免的是，在測量后通常不再是個單一的狀態(tài)。而是由疊加狀態(tài)所組成的復(fù)合系統(tǒng)，其中的每一個分子都包含了一個確定的觀察者狀態(tài)和一個確定的物體系統(tǒng)狀態(tài)?！保?］10這樣，在多世界解釋理論看來，之所以我們在現(xiàn)實當中觀察不到薛定諤那只頑皮的貓，原因就在于觀察者的意識使得貓的波函數(shù)發(fā)生了分裂，以至于我們只能觀察到自己世界中的貓狀態(tài)。

因此，通過玻恩關(guān)于波函數(shù)的概率詮釋以及圍繞著如何拯救薛定諤那只頑皮的貓所引起爭論，我們可以看出意識才是解決測量問題的主要因素。這樣，著眼于解決量子測量問題，意識和量子力學(xué)發(fā)生了關(guān)聯(lián)，成為日后量子物理學(xué)家從量子力學(xué)角度來尋求解答意識問題的依據(jù)。對此，現(xiàn)紐約大學(xué)著名哲學(xué)家教授大衛(wèi)·查爾莫斯就說：“我之所以頻繁地提到意識和量子力學(xué)之間的聯(lián)系在于這樣一個事實，一個有意識的觀察者的測量要求引起波函數(shù)的崩潰。按照這一解釋，意識在物理學(xué)理論中起著核心作用?！保?］149

二、尋找大腦中的量子態(tài)

如果說在量子力學(xué)建立之初，意識參與了量子理論的構(gòu)建，成為了人們從量子力學(xué)角度來解釋意識問題的初衷。那么，從20世紀60年代開始，就不斷有量子物理學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家試圖從人腦中尋找相關(guān)的量子效應(yīng)，則可以看作量子意識研究從最初的構(gòu)想到實踐研究的開始。其中比較典型的有，日本量子物理學(xué)家烏姆扎瓦（Hiroomi Umezawa）從量子場論的角度來理解人腦，將記憶等意識現(xiàn)象理解為能大腦皮層場中能量子的能量交換過程；神經(jīng)生物學(xué)家弗洛里希（H. Fr?hlich）提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的量子相干波概念；神經(jīng)生物學(xué)家吉布（Mari Jibu）和雅蘇（Kunio Yasue）則認為，腦量子場中皮層子和玻色子運動所形成的量子相干態(tài)伴隨著細胞內(nèi)的量子信息轉(zhuǎn)換過程。這樣，在烏姆扎瓦、弗洛里希、吉布和雅蘇等人的努力下，量子大腦動力學(xué)理論逐漸興起，為之后量子物理學(xué)家建立意識的量子理論提供了生物基礎(chǔ)。

量子大腦動力學(xué)的興起最先源于日本物理學(xué)家烏姆扎瓦從量子場論角度來解釋人腦內(nèi)神經(jīng)元細胞的量子相干過程。在烏姆扎瓦看來，記憶就如量子場中的全息圖片，它是個非定域性的整體性活動。在1967年到1979年的長達10多年的時間內(nèi)，烏姆扎瓦先后與他人合作發(fā)表了三篇關(guān)于腦的量子場論的論文，最終將記憶等意識現(xiàn)象理解為大腦皮層場（cortical field）中皮層子（corticons）的發(fā)放和吸收的動態(tài)過程。烏姆扎瓦認為，人腦是個非常復(fù)雜的生物系統(tǒng)，既有位于微管蛋白質(zhì)以及細胞膜內(nèi)的電子所組成的亞微觀系統(tǒng)，也有神經(jīng)元生物分子及其電化學(xué)傳遞所組成的微觀系統(tǒng)，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所組成的宏觀系統(tǒng)。而位于亞微觀系統(tǒng)內(nèi)部電子的振蕩運動所形成電偶極矩（electric dipole moment）則組成了具有量子相干性的皮層場（cortical field），其內(nèi)部的電子則稱為皮層子（corticons）。但皮層場不是孤立的場，它通常會與其他的能量場（微觀分子系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)宏觀系統(tǒng)）發(fā)生能量交換，最終導(dǎo)致皮層子的發(fā)放和吸收，而意識就產(chǎn)生于這個能量交換過程中?！拔覀冋J為，皮層子和光子的創(chuàng)造和消失動態(tài)過程就是意識的物理過程，它可以通過量子真空態(tài)來實現(xiàn)，即能量從神經(jīng)和樹突網(wǎng)絡(luò)的宏觀系統(tǒng)傳遞到絲狀的蛋白質(zhì)分子的微觀系統(tǒng)所形成的物理狀態(tài)?！保?］182

幾乎與烏姆扎瓦提出腦量子場概念的同時，弗洛里希在相關(guān)研究基礎(chǔ)上也提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的量子相干波概念。他認為，生物分子的細胞膜中由于存在著電勢差，使得多余的能量聚集而形成類似于波色—愛因斯坦凝聚態(tài)（Bose Einstein Condensation）的同一態(tài)。在其中，存在著電子的偶極矩（dipole moment）或相干矩（coherent moment），而處于偶極態(tài)的電子兩極會以大約每秒1011～1012赫茲（Hz）頻率發(fā)生振動進而產(chǎn)生量子相干波。弗洛里希認為，這種量子相干態(tài)不僅存在于細胞膜中，而且還存在于生物分子的化學(xué)鍵尤其是氫鍵（hydrogen bonds）以及一些非定域性的電子區(qū)域內(nèi)。不僅如此，弗洛里希還通過對酶（Enzymes）分子的實驗，進一步證實了細胞膜內(nèi)所存在的量子相干效應(yīng)及其振蕩行為。

在弗洛里希之后，神經(jīng)生物學(xué)家吉布和雅蘇基于烏姆扎瓦的腦量子場論基礎(chǔ)上提出了神經(jīng)信號的量子轉(zhuǎn)換假設(shè)。在他們看來，大腦內(nèi)量子場中的玻色子和皮層子的長距量子相干波伴隨著細胞內(nèi)量子信息的轉(zhuǎn)換機制，它們能對因玻色子的運動所形成的熱能量具有抵消作用，從而使得大腦中長時間保持量子相干態(tài)，對意識的產(chǎn)生極為重要?！皬睦碚摻嵌葋碚f，由玻色子運動所引起的細胞內(nèi)量子信息轉(zhuǎn)換的全局性系統(tǒng)是實現(xiàn)大腦動態(tài)的非定域性對稱性的關(guān)鍵。沒有量子場論的長距信息轉(zhuǎn)換，大腦也就無法長時間保持導(dǎo)致意識出現(xiàn)的對稱性的動態(tài)機制。”［6］不僅如此，吉布和雅蘇還認為，具有非定域性的長距量子信息轉(zhuǎn)換并不局限在人腦中，它還遍布于我們身體的各個生物器官內(nèi)，實現(xiàn)著人的全身信息的流通。因而，一旦細胞內(nèi)的量子信息轉(zhuǎn)換受阻，信息無法在身體內(nèi)順利互動，我們就失去了意識，這或許也就很好地解釋了麻醉的作用。

這樣，在烏姆扎瓦等量子物理學(xué)家的努力下，量子大腦動力學(xué)理論逐漸興起，極大地推動了意識研究的向前發(fā)展。從此以后，人們不再僅僅是從神經(jīng)科學(xué)的角度將人腦內(nèi)的神經(jīng)元活動理解為單純的神經(jīng)生物過程，量子效應(yīng)也被認為是其中可能存在的現(xiàn)象，從而在某種程度上扭轉(zhuǎn)了人們對大腦活動的固有認知。近年來，美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的卡維里理論物理研究所（Kavli Institute for Theoretical Physics）教授馬修·費舍爾（Matthew Fisher）從波斯納分子群（posner molecules）中尋找量子效應(yīng)就可以看作是量子大腦動力學(xué)理論的延伸。費舍爾認為，波斯納分子群中的磷原子核的自旋狀態(tài)就是一種量子糾纏現(xiàn)象，可能會影響我們的記憶和思維。［7］

三、量子力學(xué)解釋意識的主要理論

與神經(jīng)科學(xué)家解釋意識建立了各種精彩紛呈的意識理論一樣，量子物理學(xué)家在研究意識過程中也同樣建立了各種意識理論，我稱之為意識的量子理論（quantum theory of consciousness）。意識的量子理論興起于20世紀80年代，并最終在世紀之交成為多數(shù)意識研究者所接受和認同的意識理論。與意識的神經(jīng)科學(xué)理論對意識的神經(jīng)過程解釋不同，意識的量子理論著眼于量子理論，從人腦內(nèi)尋找相關(guān)的量子機制來解釋意識，并最終將意識理解為量子活動的結(jié)果。在所有的意識的量子理論中，比較典型的有意識的序解釋、Orch OR模型、心理物理理論、心腦相互作用二元論、“量子自我”理論等等，這些理論的提出得益于之前量子物理學(xué)家們對大腦中量子效應(yīng)的研究，同時也促進了相關(guān)研究的向前發(fā)展。這里我們不妨選取其中幾個主要的意識的量子理論作簡要闡述，來看看它們究竟是如何來解釋意識問題的。

1.意識的序解釋：意識是腦內(nèi)神經(jīng)元對腦外物質(zhì)的全息投影

1980年，戴維·玻姆（David Bohm）在其《整體性與隱纏序：卷展中的宇宙與意識》一書中，提出了從隱纏序（implicate order）理論角度來解釋意識問題的新方法。玻姆認為，我們大腦中的神經(jīng)元就如量子，它們在大腦內(nèi)的運動具有隱纏序規(guī)律，而意識就是腦內(nèi)神經(jīng)細胞對腦外物質(zhì)的全息投影。具體來說，當我們看物體時，物質(zhì)通過視網(wǎng)膜以量子信息的方式“卷入”到我們大腦的神經(jīng)細胞內(nèi)以全息形式儲存起來，一旦全息記錄被激活就在大腦中形成了神經(jīng)全息圖，它隱含了腦外物質(zhì)的所有信息特征，而這個神經(jīng)全息圖就是意識。在這里，物質(zhì)的信息特征隱含在神經(jīng)細胞內(nèi)并在一定時刻展現(xiàn)出來的過程就是一個隱纏序過程。［8］105可以看出，玻姆關(guān)于意識的序解釋是建立在全息腦理論基礎(chǔ)上的，它將意識理解為腦內(nèi)神經(jīng)細胞對腦外物質(zhì)的全息投影也為我們從整體性角度去看待意識及其特征提供了一個很好的借鑒，從某種程度上也反駁了傳統(tǒng)身心關(guān)系的二元論。

2. Orch OR模型：意識是微管內(nèi)量子引力所引起的波函數(shù)坍縮的結(jié)果

Orch OR模型是由羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）和斯圖亞特·哈梅洛夫（Stuart Hameroff）在20世紀90年代所共同構(gòu)建的一種量子意識模型。它主要由兩個部分所構(gòu)成，分別是OR和Orch，前者是指客觀還原論，后者是“Orchestrated”的縮寫，指的是對微管中的客觀還原進行精心編制或諧調(diào)。在彭羅斯看來，量子系統(tǒng)中并不是意識坍縮了波函數(shù)，而是波函數(shù)坍縮導(dǎo)致了意識的產(chǎn)生。而且，彭羅斯還認為，波函數(shù)的坍縮是由量子引力所引起的客觀坍縮，所以稱之為客觀還原，以區(qū)別于哥本哈根解釋的主觀還原。在此基礎(chǔ)上，彭羅斯結(jié)合哈梅洛夫的微管結(jié)構(gòu)理論，認為客觀還原所發(fā)生生物場所就在微管結(jié)構(gòu)中。這是因為，微管表面的微管蛋白內(nèi)的電子會在倫敦力（London forces）的作用下形成具有量子特征的耦合態(tài)，它們會在量子引力達到一定閾值時發(fā)生坍縮，而意識就源于電子耦合態(tài)的坍縮過程中。［9］不僅如此，哈梅洛夫認為，客觀還原在微管中的量子活動就如樂隊進行編曲一樣，是精心編制（Orchestrated）的過程。由此，在彭羅斯和哈梅洛夫共同努力下一起建立了基于OR理論和微管結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的意識的量子理論，即Orch OR模型。

3.心理物理理論：意識是對頂層神經(jīng)編碼的選擇

著名量子物理學(xué)家亨利·斯塔普（Henry Stapp）認為，意識不僅是心理層面的，而且還是個物理過程?；诙嗄甑牧孔游锢韺W(xué)研究并結(jié)合神經(jīng)科學(xué)對意識研究基礎(chǔ)上，他在20世紀90年代末提出了一種心理物理理論（the psychophysical theory），認為意識就是對人腦頂層神經(jīng)編碼的選擇。斯塔普提出心理物理理論是基于他對人腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)深刻認識基礎(chǔ)上的，在他看來，物體的不同特征對人腦的刺激會導(dǎo)致人腦內(nèi)出現(xiàn)多重神經(jīng)發(fā)放模式，而當這些發(fā)放模式最終協(xié)調(diào)集合為某種統(tǒng)一發(fā)放模式（通常是40赫茲）時整體性的意識就會出現(xiàn)，那么，意識事實上就是對導(dǎo)致意識出現(xiàn)的最高興奮水平的神經(jīng)發(fā)放模式的選擇。如果每重神經(jīng)發(fā)放模式就是一種神經(jīng)編碼，那么，意識就是對頂層神經(jīng)編碼的選擇。［10］107-108不僅如此，斯塔普還從心理物理理論角度對意識的感受性做了解釋。在他看來，之所以不同意識主體對相同物體特征的感受性千差萬別，是因為表征這些特征神經(jīng)信息在人腦內(nèi)所注冊的神經(jīng)編碼不一樣。

以上簡單介紹了幾個意識的量子理論，并闡述了它們是如何從量子理論角度來解釋意識在人腦中產(chǎn)生的?？偟膩碚f，它們對意識的解釋都是在借鑒量子力學(xué)的相關(guān)機制如疊加性、糾纏性基礎(chǔ)上來說明的，可以說為我們從物理學(xué)的新視角來看待意識問題提供了很好的理論說明。有了意識的量子理論，量子力學(xué)解釋意識問題就有了堅實的理論基礎(chǔ)。從此以后，從量子視域下來解釋意識問題不再只是泛泛而談，而是有了可靠的理論依據(jù)。

四、相關(guān)的積極意義分析

當前，意識研究雖然面臨著不少困境，但這并不表明意識研究就應(yīng)該停滯不前。而量子力學(xué)方法的興起不僅為我們突破當前困境提供了新的希望，而且具有積極的意義。具體來說，它不僅使得意識研究方法有了新的突破，而且避免了傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)所堅持的神經(jīng)計算方法的復(fù)雜性，更是為當前人工智能研究提供了新的啟示。

首先，彌補了意識和物理學(xué)在研究疆域上的界限，彌補了意識研究方法的不足。在以往，人們都認為，意識作為一種描述人類心智活動的精神現(xiàn)象，它與描述自然界中物質(zhì)運動規(guī)律的物理學(xué)是不相關(guān)聯(lián)的。然而，隨著量子力學(xué)的誕生，意識研究的疆域不再局限在哲學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，它還拓寬至物理學(xué)領(lǐng)域。這是因為，量子力學(xué)作為20世紀所興起的一門新物理學(xué)，它與傳統(tǒng)物理學(xué)有著很大的不同。它不再只是從決定論和機械論的觀點來看待我們所生活的世界，而是基于非定域性、不確定性、概率性、糾纏性等“反常性”觀念來理解微觀世界中的粒子運動規(guī)律。而量子力學(xué)的這些“反常性”特征都與人腦內(nèi)的神經(jīng)元細胞活動具有某些相似性，自然，從量子力學(xué)角度來解釋意識就變得有了可能性。而隨著量子力學(xué)方法加入到意識研究中來，意識研究的方法也必將更加豐富多彩。

其次，避免了傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)方法在解釋意識上的復(fù)雜性，使得意識解釋更加簡單明了。神經(jīng)科學(xué)在意識解釋上堅持神經(jīng)計算解釋，即將意識理解為腦內(nèi)神經(jīng)元細胞之間神經(jīng)信息的加工計算的結(jié)果。這樣的意識解釋是復(fù)雜的，這是因為，一方面，人腦是個非常復(fù)雜的生物系統(tǒng)，其內(nèi)部存在超過幾百億個神經(jīng)元，即便可以通過實驗儀器去觀察神經(jīng)元的發(fā)放活動，但我們也不能精確計算出各神經(jīng)通路之間的信息值；另一方面，意識本身也是復(fù)雜多樣的，不僅同一個物體的不同顏色、大小、形狀，大腦神經(jīng)元的反應(yīng)各異，而且不同物體對大腦的相同腦區(qū)的神經(jīng)刺激也存在不同，我們又如何去計算這些復(fù)雜意識的神經(jīng)信息值呢？而不同于神經(jīng)科學(xué)對意識的解釋，量子力學(xué)將意識本質(zhì)上理解為腦內(nèi)量子活動的結(jié)果，這樣的意識解釋根本不用考慮神經(jīng)信息之間的神經(jīng)傳遞值，而只須根據(jù)量子的活動機制來描述意識的產(chǎn)生過程，必將大大避免神經(jīng)計算的復(fù)雜性。

再次，對當前人工智能研究具有啟示意義。當前人工智能研究是建立在神經(jīng)科學(xué)的計算主義基礎(chǔ)上的，它以認知主義和聯(lián)結(jié)主義為理論基礎(chǔ)來模仿人腦的運動規(guī)律，希望以此達到真正具有人的智能能力。然而，從目前情況來看，當前人工智能研究雖然具有一定的突破，但是其所具有的局限性也是顯而易見的，它并不能具有人腦所具有的邏輯性、對語義的分析性以及對文化的認知性，更不能具有人的感受性和意向性。究其原因，主要在于人腦是個生物腦，是長時間進化而來的，而人工智能腦是個由金屬材料和塑料等組合而成的機器腦，因而其無論如何都不可能具有人的意識。而根據(jù)Orch OR模型，人腦是具有高強度相干態(tài)的量子腦，意識產(chǎn)生于神經(jīng)元微管結(jié)構(gòu)的量子過程。人工智能研究或許可以借鑒Orch OR模型對意識的研究，將意識理解為腦內(nèi)量子活動，構(gòu)建一個具有量子特征的量子腦來模擬人的意識或許是一種候選的方法。

結(jié)語

以上，自20世紀初，意識和量子力學(xué)發(fā)生關(guān)聯(lián)以來，量子物理學(xué)家基于量子理論角度來描述人腦內(nèi)的神經(jīng)生物活動，量子大腦動力學(xué)興起。在此基礎(chǔ)上，量子物理學(xué)家建立各種意識的量子理論，為意識的量子力學(xué)研究打下了堅實的理論基礎(chǔ)。這樣，在世紀之交，一種在量子力學(xué)視域下的意識研究新路徑在意識科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)逐漸興起。不僅如此，量子力學(xué)方法作為研究意識的新思路和新方法，它不僅突破了意識和物理學(xué)之間固有的研究界限，避免了原有方法的復(fù)雜性，而且為當前人工智能研究提供了新啟示。然而，作為研究意識的新方法，量子力學(xué)方法也同樣具有不少缺陷，如它將意識理解為腦內(nèi)量子活動的結(jié)果，但并沒有就量子意識所具有的特點作具體說明，因而使得其在解釋意識產(chǎn)生的因果性上過于模糊。不僅如此，量子力學(xué)方法在解釋意識上還極大地依賴于腦的神經(jīng)活動，其在理論構(gòu)建上顯然并不是完全物理意義上的。再者，最主要的是，相關(guān)理論并沒有得到實驗強有力的證實，這恐怕是量子力學(xué)方法遭受各方面質(zhì)疑的最主要原因。但不可否認的是，量子力學(xué)方法作為研究意識的一種新方法它極大地推動了意識研究的向前發(fā)展，值得我們關(guān)注和學(xué)習(xí)。

［1］李宏芳. 量子實在與“薛定諤的貓佯謬”［M］. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［2］Winger E P. Remarks on the mind-body question［J］. Springer Berlin Heidelberg，1995，6（6）.

［3］DeWitt B S，Graham N. The many- worlds interpretation of quantum mechanics［M］. Princeton University Press，Princeton，1973.

［4］大衛(wèi)·查爾莫斯.有意識的心靈：一種基礎(chǔ)理論研究［M］.朱建平，譯.北京：中國人民大學(xué)出版社，2012.

［5］Jibu M，Yasue K. Quantum brain dynamics and consciousness：an introduction［M］. John Benjiamins Pubulishing Company，1995.

［6］Jibu M，Yasue K. Intracellular quantum signal transfer in umezawa’s quantum brain dynamics［J］. Cybernetics &Systems，2007，24（1）.

［7］Matthew. Quantum cognition：the possibility of processing with nuclear spins in the brain［J］. Annals of Physics，2015，（362）.

［8］Bohm D. The Essential David Bohm［M］. London：Routledge，2003.

［9］Hameroff S，Penrose R. Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules：a model for consciousness［J］. Mathematics and Computers in Simulation，1996，（40）.

［10］Stapp H. Mind，Matter and Quantum Mechanics［M］. Springer，2009.

［責(zé)任編輯：楊雅婕］

The Use of Quantum Mechanics in Consciousness Research

CHEN Xiang-qun
( School of Humanities, Southeast University, Nanjing Jiangsu 211189, China )

To explain consciousness from the perspective of quantum mechanics has become one of the main methods of current consciousness research, which derives from the relationship between consciousness and quantum mechanics in solving the quantum measurement problems. Quantum physicists are not only actively finding the quantum effects in our brains based on the quantum theory, but also putting forward many relevant theories to explain consciousness, laying a solid theoretical basis for quantum mechanics research. Compared with the past, the complicated neural calculation is not the only way to explain consciousness problems under the quantum mechanics now, which greatly breaks the limitation of the original research method. Moreover, the breakthrough is useful for artificial intelligence research, so the use of quantum mechanics in consciousness research is of great significance.

consciousness problem; quantum mechanics; quantum theory

B842.7

A

2095-7068(2017)03-0024-06

2016-12-10

10.19563/j.cnki.sdjk.2017.03.004

陳向群（1983— ），男，江西九江人，東南大學(xué)人文學(xué)院博士研究生，主要從事意識哲學(xué)、認知科學(xué)哲學(xué)研究。