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量子物理學能解釋意識的產生嗎?

2024-03-23科學

從古至今,哲學家、科學家乃至普通人都在試圖解答一個根本性的問題:意識是如何產生的?這個問題植根於人類的文明之中,直到20世紀初,量子物理學的誕生為這個古老的問題帶來了新的視角。

量子物理學的奇異世界

量子物理學揭示了物質世界的奇異本質,在量子的層面,粒子不再表現出經典物理學中的確定性,而是呈現出一種統計學的可能性。

粒子如電子,可以同時表現出波和粒子的性質。雙縫實驗中,單個電子被發射透過兩個縫隙,結果顯示電子既能透過縫隙,還能與自己幹涉,形成波動圖案,這表明電子以波的形式透過縫隙,同時又以粒子的形式被探測器探測到。

進一步,當兩個量子系統進入纏結狀態,它們的量子態將不再獨立,無論這兩個系統相隔多遠,對一個系統的測量將即時影響到另一個系統的狀態,這種現象甚至讓愛因斯坦都感到不可思議,稱之為「鬼魅般的遠距作用」。

另外,一個量子系統的狀態在沒有被觀察之前,是一系列可能性的疊加。而進行觀察時,這些可能性塌縮成一個確定的狀態,這意味著觀察者的行為在某種程度上決定了量子事件的結果。

量子世界,充滿了反直覺的現象,為人類提供了一種全新的視角來看待世界的基本構造。

意識的量子解釋

意識的量子解釋嘗試從量子物理學的角度探討意識產生的根源,其中最著名是英國理論物理學家羅傑·潘洛斯和美國心理學家史都華·哈默洛夫提出的「協調客觀還原」模型,簡稱:Orch OR。

該模型認為意識是在神經元內部的量子水平上產生的,而非傳統觀點所認為的意識是神經元之間連線的產物。該機制的核心是一種被稱為客觀還原的量子過程,基於神經元內微管之間的協調作用。

神經元中的微管,一種細胞內部的蛋白質結構,對細胞形狀和分裂等有著重要作用,是量子計算的場所。

微管內的量子態能夠保持一定時間的相幹性,直到被環境幹擾而發生客觀塌縮。這一塌縮過程不是隨機的,而是「有序的」,由此產生的瞬間意識體驗是一種非計算性的過程,是意識的基礎。同時,量子塌縮並不只是量子系統由疊加態轉變為單一狀態的過程,而是一個連線物理世界與意識體驗的橋梁。

Orch OR模型中,意識的產生與量子物理學中的基本原理,如量子疊加、量子纏結和量子非定域性緊密相關。

盡管Orch OR模型提供了一個大膽和創新的視角來解釋意識,但也面臨著諸多不足,主要是關於大腦環境下量子態相幹效能否持續,以及如何與神經生物學過程相結合等問題。

例項探討:量子現象與意識體驗

植物沒有大腦,但展示出了能夠感知並響應環境變化的能力,這種能力在某種程度上類似於意識行為。更為驚奇的是,植物之間透過根系和菌絲網絡相互傳遞資訊,這種現象被稱為「菌根網絡」。

植物透過這個網絡分享營養、發送警報訊號,甚至協調對外界威脅的響應。這種資訊傳遞的復雜性和效率,讓人聯想到量子纏結現象。

盡管將植物的這種資訊傳遞直接比作量子纏結過於簡化,但卻提供了一個有趣的視角,讓我們思考意識形式可能並不局限於具有復雜神經系統的生物。

如果量子過程,特別是那些在量子纏結和非定域性中體現的過程,能在不同層次和尺度上發揮作用,那麽它們是否可能在不同生命形式中以不同的方式貢獻於「意識」的產生和體驗?

透過植物的這一例項,可以看到,量子現象與意識體驗之間的關系可能遠比我們想象的要復雜和廣泛。

超越物理:意識的深層意義

量子物理學為理解意識提供了一種全新的途徑,同時也暗示意識可能並非只是大腦物理過程的副產品。例如,量子纏結和非定域性提供了一種理論,說明即便在空間上分離的系統也能即時相互作用,這似乎為心靈感應等超常現象提供了一種可能的物理解釋。

更進一步,量子物理學中的觀察者效應挑戰了傳統的客觀現實觀,提出觀察者的意識活動能夠影響物質狀態的實驗結果。暗示了意識和物質世界之間可能存在著某種基本的聯系,這種聯系可能是人類理解宇宙、生命和意識本質的關鍵。

量子物理學能解釋意識的產生嗎?這個問題並沒有簡單的答案。盡管Orch OR模型提供了一種可能的解釋框架,但意識仍然是科學中最大的未解之謎之一。