粒子当然是无意识的,海森堡不确定性原理就可以进行解释。 但是不确定性的微观物质到宏观的过程中,发生退相干,变成了确定性的。 虽然量子力学告诉你,构成你身体的物质,有极低的概率在一瞬间出现在月球上。但经典力学告诉你,这是不可能的,这就因为你身体中的粒子与集体自由度 耦 纠缠了起来,波函数坍塌了。 从量子力学的角度解释意识,其实是一个热门的方案。 去年(2020年)因发现黑洞的形成是广义相对论的有力预测,而获得诺贝尔物理学奖的著名物理学家彭罗斯,就热衷于用量子力学解释意识。 在他的眼里,意识是通过量子纠缠和量子叠加产生的。 他的逻辑推理如下: 哥德尔不完备定理:一套公理体系中,必然有无法被证明的真理。 人类数学家能理解无法被证明的真理。 人类意识,超出公理之外。 所以这是源于大脑内波函数的坍缩,人的意识是量子力学决定的。 也有一些物理学家尝试通过弦理论来解释意识。 但彭罗斯这样的观念,在科学界也引起了极大的争议,甚至出现了诸多反对的声音。 这里我不进行过多的探讨,毕竟这本身只是彭罗斯一个不成熟的猜想,而且在他的研究领域之外。不过,国内却热衷于这种形而上的研究,甚至成了哲学系某领域的硕士论文。 但无论用量子力学解释意识,还是用弦理论来解释意识,无异于都是把人类意识的解释进行了拔高。 这属于人类的自负。 我不敢妄言彭罗斯是错误的,但人类对于宇宙本源来说,还是太渺小了。 从神经科学的角度来说,我们的神经信号传输,都是有确定需求的。 例如,当你看到一幅美丽的画,你看到的信息,通过视锥细胞、视觉受体,转化成电信号,然后一直传递到你的视觉中枢,这些信息的表达都是准确的,所以你才能明确它的构图、线条,以及颜色。 相反,当你大脑内的信号传递变得不准确之后,你可能会眼花、眩晕,甚至出现错觉,看到从未出现的画面。 又或者,当多巴胺的神经通路出现异常,你可能会发生精神分裂症,出现幻觉、妄想等认知缺陷。 除此之外,莫名其妙的偏头痛,除了2/3是因为动脉搏动外,还有1/3是十分复杂的神经机制,例如脑膜血管内的离子变化,脑干神经核功能异常等,本质上是离子通道和神经信号通路出现了异常。 另外,有大约30%的人会遇到强光打喷嚏。 从神经科学的角度来说,最可能的原因是,控制头面部感觉和运动的三叉神经与视觉神经是紧紧挨在一起的,它们之间有可能存在交叉反应。 当外界的强光突然进入视网膜时,瞳孔会快速收缩,触发视神经反射,这些神经信号可能会错误地传到三叉神经上,并让大脑发出了错误的打喷嚏指令,于是便引起了"光喷嚏反射"的发生。 这个反射是可以遗传的,如果父母中的一方存在光喷嚏反射,那么也有50%的可能发生在孩子的身上。 综上,无论我们大脑的信息感知、信号处理、以及对外的行为,都需要神经通路和信号的准确性。 那么,准确的神经通路,是如何变成复杂的意识的呢? 回答这个问题前,我们先来看看,意识究竟是什么。 人类判断意识的方法,最经典的是镜子测试: 在早先的研究中,人们发现瓶鼻海豚、喜鹊、类人猿,以及大象能够通过镜子测试。这些都是十分聪明的动物,而且看起来也很有自我意识,人们便理所当然地认为它们是有意识的。 后来发现猫、狗、章鱼,这些看起来很聪明的动物,都不能通过镜子测试。 似乎,这说明了它们没有意识。 但后来的研究,就很明显有些被打脸了。 在印度太平洋区域,有一种叫做裂唇鱼的鱼类,因会帮助其他大型的鱼类清理寄生虫,所以又被称为"医生鱼"。 2019年初的一份研究表明,裂唇鱼是能通过镜子测试。 甚至在2015年,还有一份研究声称,蚂蚁也能通过镜子测试: 虽然蚂蚁的镜子测试,具有一定的争议性。 但从人一直到裂唇鱼,我们不难发现,凡是能通过镜子测试的,无一例外,全部都是群居动物。 而群居动物,具有很强的社会性,它们在族群个体互动的过程中,很有必要分清楚每个个体的身份。 在区分其它成员的过程中,自我的认识也就有了形成的基础。 但人类单纯通过镜子测试来进行判断,其实是有问题的。 我们假设有同样聪明的两种动物,动物A的自我认知有利于通过镜子测试,动物B的自我认知不利于通过镜子测试。 那么人类以镜子测试判断动物是否有自我认知,以及判断哪种动物更聪明时。 直接就会先入为主地判断: A有自我意识,并且更聪明。 B没有自我认识,没有A聪明。 但很明显,对于B的判断,很有可能是错误的。 而现实中也有一个例子,狗虽然并不能通过镜子测试,但也有研究表明,犬类能通过气味进行身份的辨别。 通过镜子测试,对意识下了一个武断结论,正是反映了人类的自负。 即便我们不探讨,乌鸦这种没啥新皮层还十分聪明的动物,我们单纯从哺乳动物新皮层发育的角度来说: 意识,不会突然出现,从老鼠到人类,新皮层不断发展和复杂的过程中。 很有可能早就存在了意识。 我们假设老鼠的分数是1分,人类是100分,那么不能通过镜子测试的猕猴,他的意识可能是59分,而不是零分。 如果说很多时候,我们判断低等动物是否存在意识时,往往在于我们对意识本身的定义。但其实,我们真正关心的,并不是意识的定义,而是这个从1到100的过程。 那么,意识又是怎么从1到100呢? 在脑电领域有一个脑熵(Brain Entropy,BEN)的概念,它表示大脑系统不规则性和信息处理能力。 人类大脑,往往处于活跃的波动状态,熵脑代表的大脑传输信息的能力,也指大脑可以访问的神经状态的数量。 人类大脑的熵,有这些特点: 1、脑熵和意识有着高度关联性。 2、人类大脑的熵大于其他动物(这里不是指混乱度,而是信息总量)。 3、通常情况下,智力更高的人脑熵更高(同上)。 4、人在迷幻状态、快速眼动、精神病发作,以及睡梦癫痫时,表现为熵增。(信息混乱度) 智力更高的人熵更高,这是因为大脑处理信息更多。 精神病人熵更高,则是因为处理的信息更加地混乱。 可以这样说,一样熵高的人,一个人可能是爱因斯坦,一个人却可能是精神病。 迷幻状态下,人会表现出一定的"初级意识"。 例如当你起夜下意识地上厕所,别人叫了你一声,你回应了,但第二天起床,你却什么都记不得。 这就是一种"初级意识"。 人从初级意识的熵增混乱状态,渐渐清醒之后,人的脑熵会表现出一种亚临界状态。 在这个亚临界状态中,我们会表现出足够清醒的意识。 1岁左右的婴儿便有初级意识的表现,而1岁的婴儿表现能力,极有可能比不过同龄的猩猩。(主要原因在于人类婴儿更早产,且性成熟周期更长) 人的心智,拥有自我维护次级意识的能力,能够完善对客观的反应,表现出更加 地 有序化,大脑从而表现出熵减。(也可以认为是有序化程度更高,所以表达同样的信息量时,所需要的附加信息反而更少了)。 总的来说,人的次级意识,取决于大脑组织的连贯性、分层结构,以及系统的处理能力。 人的大脑总是维持在秩序和混乱之间,并保持着严格的平衡。 当人处在次级意识的状态下时,处理外界信息则不那么细致,极易受到情绪、偏见、焦虑,以及欲望的而影响。 人类大脑在进化过程中,拥有了把熵控制在亚临界点的能力,这有助于促进现实主义、远见、仔细思考,以及识别和克服一厢情愿、执幻想的能力。 当然,克制次级意识的过程,也限制了意识拓展空间。 例如,成年人的大脑,相比起儿童的大脑,总是欠缺想象力。当然,成年人大脑处理信息的总能力更高,脑 熵 自然也更高。 当次级意识被抑制的时候,初级意识就会表现得更为活跃。 通常来说,25岁,是人脑熵的巅峰,信息处理能力也达到了巅峰。 在模拟扔硬币、挑选卡片、投骰子、选择九个圆中的一个、网格上填涂等各类行为下,不同年龄段的脑熵: 该实验显示,人类处理信息的能力,在25岁左右最高,主要集中在中青年阶段。 虽然意识的诞生过程,尚且停在假说阶段,但研究人员极有可能已经找到了意识的开关——中央外侧丘脑。 威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员发现,使用50 Hz电刺激中央外侧丘脑时,处于麻醉状态的猕猴能够苏醒,并出现正常的清醒行为。 猴子睁开眼睛,生命体征出现变化,面部和身体开始运动,并伸手去 拿 附近的物体。 不过,关闭电刺激之后,仅仅几秒钟,猴子便会再次闭上眼睛,回到无意识的状态。 上述实验,必须非常精准才能实现。 50 Hz的电脉冲,只能点击仅仅20纳米的特定位置。 这表明,中央外侧丘脑对意识具有一定的启动作用。 但这个实验,是否可以证明,意识也如同运动、感觉、视觉等中枢皮层有着明显的区域功能呢? 那倒是未必。 积水性无脑畸形儿童,是一种先天性疾病,通常表现为两侧大脑半球缺如(缺少大脑皮层),被薄襄所代替,里面充满脑脊液。除了大脑皮层之外,患儿的脑干、小脑,脑膜健全,有的可能会残存一定的颞叶、枕叶,或额叶。 这些儿童虽然往往早夭,但大多能表现出意识活动。 这足以说明,虽然大脑皮层对意识具有重要的决定作用,但大脑皮层也绝对不是意识产生的必须条件。 从这一条来说,判断没有大脑皮层的更"低等"的动物不会产生意识的推论,也并不成立。 虽然鸟类也有大脑皮层,但实际鸟类的"意识"可以不通过大脑皮层而出现。种种迹象表明,意识的诞生,可能和大脑的整体活动有关。 虽然早期的大脑研究,倾向于分区研究。但学界早就发现了多种神经元耦合体系,并诞生了一门专门的学科-神经元耦合系统的同步动力学。 随着EEG(脑电图,electroencephalo-graph)、核磁共振成像(MRI) 、正电子断层扫描(PET)的飞速发展。近年来,已经发现了大脑间不同区域的跨频耦合网络,以及全脑神经元和神经递质系统的动态耦合。 这些研究表明,大脑在分工协作的同时,也有极强的整体性。 人类的额叶大部分、顶叶、枕叶,以及颞叶皮层称为联合区,这些区域都能够接受多通道的感觉信号,把各个功能区域的神经活动整合在一起。 人类的左右大脑,有90%都属于联合系统。 当大脑左右脑之间的胼胝体断掉,左右脑的意识一开始会出现混乱。 左右大脑会存在有各自的活动,协作消失,正一心二用。 左手画圆,右手画方,对于裂脑人来说,是轻而易举的事情。 但由于左右脑思维不统一,裂脑人的诸多行为,往往表现出难以控制,甚至会出现右脑控制左手攻击人的现象: 此动图应该来源于电影场景,真实情况不会如此夸张,手并非不能被意识控制。 人经常会产生疯狂的一闪念。 这种闪念,往往由右脑控制(人的情感冲动)。 正常情况下,左右脑连接,主管思维逻辑的左脑,会在发生神经信号之前,及时阻止右脑的策略。当左右脑尚且连接的时候,充满矛盾的策略,往往只会保留一个。 但对于裂脑人来说,两个策略可能同时保留。 例如正常人,大脑出现自残的一闪念时,另一半大脑直接就阻止了,不会再发生什么。 但是对于裂脑人来说,阻止则会发生在行动之后。 "我"的意识,本身就是左右半球大脑的二位一体。 当然,由于大脑还能通过其他部分连接,对于裂脑人来说,意识还是整体的,而非真正的分裂。 人在进行理智与情感的纠结犹豫时,何尝不是左右大脑的一场场较量。 那么,你经常是左脑胜,还是右脑胜呢? 当然,大脑也具有非凡的适应能力,并不是所有裂脑人都会有严重的生活影响。 胼胝体缺如的儿童,大脑会通过其他脑区重新分配信号,例如通过中脑和前脑之间的沟通,保证左右脑之间的交流。虽然没有胼胝体,大脑功能只是小有所影响,但这充分展示了大脑的可塑性。 从一些挖掉脑组织,以及枪击头部存活下来,失去不少脑组织,甚至有失去了半个脑袋,但意识没有受到太大影响的案例。 可以看出,大脑的可塑性,远非普通人想象。 而这种可塑性,绝非大脑功能分区所能解释的。 新皮层虽然仅仅只有薄薄的三毫米,却有六层结构: 为了处理各种复杂的信息,人类新皮层形成了不同的区域,这些区域主要归类为三个区:初级感觉区、初级运动区,以及联络区: 感觉区包括:听觉、视觉、躯体感觉等等;人类同时还具有专门的语言区,有时候又把语言区归为联络区的一部分 初级感觉区和初级运动区的神经细胞高度特异性,直接接受感受器的神经信号,并与枕叶、颞叶、中央前后回相联系,形成相应的联络区。 大脑皮层的初级反射活动,是绝大部分哺乳动物都具备的,但低等哺乳动物的联络区并不发达,它们的意识主要以初级意识为主。 灵长总目这一支,演化到猿类之后,皮层联络区才开始飞速发展,有了形成高级意识的基础。 除了语言区外,联络区还包括: 对自我身体看法、信念和以及情感态度相关的顶枕联络区; 具有多种感觉整合,概念构思的颞叶联络区; 负责判断、预见,以及人格属性的前额叶联络区。 除了前额叶区,各部分区,同时包含视觉、听觉,以及躯体感觉联络区 为什么人类的大脑皮层就演化得更加复杂了呢? 人类新皮层不仅占大脑皮层的94%,甚至占据了整个大脑的70%以上。 新皮层与记忆、学习,甚至意识形成高度相关。 从早期哺乳动物到灵长类,最大的变化,在于生活技巧、运动能力、感官能力的演化。这些综合原因,促进了大脑联络区的发展,令新皮层折叠出了更多、更深的沟回。 只有新增加的新皮层表面积越多,也能支撑复杂的大脑活动。 意识的产生从来不能归因到某个单一的因素,虽然新皮层能很好地解释人类的高级意识,但对于没啥(相对人类来说极少)新皮层的乌鸦来说,研究它们的意识,很明显需要更多地考虑其它的因素。 总的来说,从老鼠到人类,意识从1到100的过程,其实是比较清晰的。 只不过从0到1,什么时候发生,怎么发生,可能我们依旧还需要漫长的时间去了解。 但无论怎么样,随着脑科学的不断发展,关于意识,我们已经越来越接近真相。 PS:虽然现在有很多人诟病,现在的人工智能并非真正的人工智能,但其实,随着人工智能系统变得越来越复杂,虽然它的每一个信息单元都像一条神经通路一样是准确的,但随着神经网络的活动越来越具有不规则性,那么意识的产生也几乎是必然。当前现今的人工智能都还太简单了,未来第一个产生真正高级意识的,也必然是一台超级计算机(甚至是一个超级计算机矩阵)。