每日熱文：沒有意識的粒子，為什么堆積起來就能成為有意識的生命？

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粒子當然是無意識的，海森堡不確定性原理就可以進行解釋。

(資料圖片僅供參考)

但是不確定性的微觀物質到宏觀的過程中，發生退相干，變成了確定性的。

雖然量子力學告訴你，構成你身體的物質，有極低的概率在一瞬間出現在月球上。但經典力學告訴你，這是不可能的，這就因為你身體中的粒子與集體自由度耦糾纏了起來，波函數坍塌了[1]。

從量子力學的角度解釋意識，其實是一個熱門的方案。

去年（2020年）因發現黑洞的形成是廣義相對論的有力預測，而獲得諾貝爾物理學獎的著名物理學家彭羅斯，就熱衷于用量子力學解釋意識。

在他的眼里，意識是通過量子糾纏和量子疊加產生的。

他的邏輯推理如下：

哥德爾不完備定理：一套公理體系中，必然有無法被證明的真理。

▼

人類數學家能理解無法被證明的真理。

▼

人類意識，超出公理之外。

▼

所以這是源于大腦內波函數的坍縮，人的意識是量子力學決定的。

也有一些物理學家嘗試通過弦理論來解釋意識。

當彭羅斯這樣的觀念，在科學界也引起了極大的爭議，甚至出現了諸多反對的聲音。

這里我不進行過多的探討，畢竟這本身只是彭羅斯一個不成熟的猜想，而且在他的研究領域之外。不過，國內卻熱衷于這種形而上的研究，甚至成了哲學系某領域的碩士論文，有興趣翻翻的見參考文獻[2]。

但無論用量子力學解釋意識，還是用弦理論來解釋意識，無異于都是把人類意識的解釋進行了拔高。

這屬于人類的自負。

我不敢妄言彭羅斯是錯誤的，但人類對于宇宙本源來說，還是太渺小了。

從神經科學的角度來說，我們的神經信號傳輸，都是有確定需求的。

例如，當你看到一幅美麗的畫，你看到的信息，通過視錐細胞、視覺受體，轉化成電信號，然后一直傳遞到你的視覺中樞，這些信息的表達都是準確的，所以你才能明確它的構圖、線條，以及顏色。

相反，當你大腦內的信號傳遞變得不準確之后，你可能會眼花、眩暈，甚至出現錯覺，看到從未出現的畫面。

又或者，當多巴胺的神經通路出現異常，你可能會發生精神分裂癥，出現幻覺、妄想等認知缺陷。

除此之外，莫名其妙的偏頭痛，除了2/3是因為動脈搏動外，還有1/3是十分復雜的神經機制，例如腦膜血管內的離子變化，腦干神經核功能異常等，本質上是離子通道和神經信號通路出現了異常。

另外，有大約30%的人會遇到強光打噴嚏。從神經科學的角度來說，最可能的原因是，控制頭面部感覺和運動的三叉神經與視覺神經是緊緊挨在一起的，它們之間有可能存在交叉反應。

當外界的強光突然進入視網膜時，瞳孔會快速收縮，觸發視神經反射，這些神經信號可能會錯誤地傳到三叉神經上，并讓大腦大腦發出了錯誤的打噴嚏指令，于是便引起了“光噴嚏反射”的發生。

這個反射是可以遺傳的，如果父母中的一方存在光噴嚏反射，那么也有50%的可能發生在孩子的身上。

綜上，無論我們大腦的信息感知、信號處理、以及對外的行為，都需要神經通路和信號的準確性。

那么，準確的神經通路，是如何變成復雜的意識的呢？

回答這個問題前，我們先來看看，意識究竟是什么。

人類判斷意識的方法，最經典的是鏡子測試：

在早先的研究中，人們發現瓶鼻海豚、喜鵲、類人猿，以及大象能夠通過鏡子測試。這些都是十分聰明的動物，而且看起來也很有自我意識，人們便理所當然地認為它們是有意識的。

后來發現貓、狗、章魚，這些看起來很聰明的動物，都不能通過鏡子測試。似乎，這說明了它們沒有意識。

但后來的研究，就很明顯有些被打臉了。

在印度太平洋區域，有一種叫做裂唇魚的魚類，因會幫助其他大型的魚類清理寄生蟲，所以又被稱為“醫生魚”。

2019年初的一份研究表明，裂唇魚是能通過鏡子測試的[3]。

甚至在2015年，還有一份研究聲稱，螞蟻也能通過鏡子測試[4]：

雖然螞蟻的鏡子測試，具有一定的爭議性。

但從人一直到裂唇魚，我們不難發現，凡是能通過鏡子測試的，無一例外，全部都是群居動物。

而群居動物，具有很強的社會性，它們在族群個體互動的過程中，很有必要分清楚每個個體的身份。

在區分其它成員的過程中，自我的認識也就有了形成的基礎。

但人類單純通過鏡子測試來進行判斷，其實是有問題的。

我們假設有同樣聰明的兩種動物，動物A的自我認知有利于通過鏡子測試，動物B的自我認知不利于通過鏡子測試。

那么人類以鏡子測試判斷動物是否有自我認知，以及判斷哪個動物更聰明時。

直接就會先入為主地判斷：

A有自我意識，并且更聰明。

B沒有自我認識，沒有A聰明。

但很明顯，對于B的判斷，很有可能是錯誤的。

而現實中也有一個例子，狗雖然并不能通過鏡子測試，但也有研究表明，犬類能通過氣味進行身份的辨別。

通過鏡子測試，對意識下了一個武斷結論，正是反應了人類的自負。

即便我們不探討，烏鴉這種沒啥新皮層還十分聰明的動物，我們單純從哺乳動物新皮層發育的角度來說：

意識，不會突然出現，從老鼠到人類，新皮層不斷發展和復雜的過程中。

很有可能早就存在了意識。

我們假設老鼠的分數是1分，人類是100分，那么不能通過鏡子測試的獼猴，他的意識可能是59分，而不是零分。

如果說很多時候，我們判斷低等動物是否存在意識時，往往在于我們對意識本身的定義。但其實，我們真正關心的，并不是意識的定義，而是這個從1到100的過程。

那么，意識又是怎么從1到100呢？

在腦電領域有一個腦熵（Brain Entropy,BEN）的概念，它表示大腦系統不規則性和信息處理能力。

人類大腦，往往處于處于活躍的波動狀態，熵腦代表的大腦傳輸信息的能力，也指大腦可以訪問的神經狀態的數量。

人類大腦的熵，有這些特點：

1、腦熵和意識有著高度關聯性。

2、人類大腦的熵大于其他動物（這里不是指混亂度，而是信息總量）。

3、通常情況下，智力更高的人腦熵更高（同上）。

4、人在迷幻狀態、快速眼動、精神病發作，以及睡夢癲癇時，表現為熵增。（信息混亂度）

智力更高的人熵更高，這是因為大腦處理信息更多。

精神病人熵更高，則是因為處理的信息更加的混亂。

可以這樣說，一樣熵高的人，一個人可能是愛因斯坦，一個人卻可能是精神病。

迷幻狀態下，人會表現出一定的“初級意識”。

例如當你起夜下意識地上廁所，別人叫了你一聲，你回應了，但第二天起床，你卻什么都記不得。

這就是一種“初級意識”。

人從初級意識的熵增混亂狀態，漸漸清醒之后，人的腦熵會表現出一種亞臨界狀態。

在這個亞臨界狀態中，我們會表現出足夠清醒的意識。

1歲左右的嬰兒便有初級意識的表現，而1歲的嬰兒表現能力，極有可能比不過同齡的猩猩。（主要原因在于人類嬰兒更早產，且性成熟周期更長）

人的心智，擁有自我維護次級意識的能力，能夠完善對客觀的反應，表現出更加的有序化，大腦從而表現出熵減[5]。（也可以認為是有序化程度更高，所以表達同樣的信息量時，所需要的附加信息反而更少了）。

總的來說，人的次級意識，取決于大腦組織的連貫性、分層結構，以及系統的處理能力。

人的大腦總是維持在秩序和混亂之間，并保持著嚴格的平衡。

當人處在次級意識的狀態下時，處理外界信息則不那么細致，極易受到情緒、偏見、焦慮，以及欲望的而影響。

人類大腦在進化過程中，擁有了把熵控制在亞臨界點的能力，這有助于促進現實主義、遠見、仔細思考，以及識別和克服一廂情愿、執幻想的能力。

當然，克制次級意識的過程，也限制了意識拓展空間。

例如，成年人的大腦，相比起兒童的大腦，總是欠缺想象力。當然，成年人大腦處理信息的總能力更高，腦熵自然也更高。

當次級意識被抑制的時候，初級意識就會表現得更為活躍。

通常來說，25歲，是人腦熵的巔峰，信息處理能力也達到了巔峰。

在模擬扔硬幣、挑選卡片、投骰子、選擇九個圓中的一個、網格上填涂等各類行為下，不同年齡段的腦熵[6]：

該實驗顯示，人類處理信息的能力，在25歲左右最高，主要集中在中青年階段。

雖然意識的誕生過程，尚且停在假說階段，但研究人員極有可能已經找到了意識的開關——中央外側丘腦。

威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員發現，使用50 Hz電刺激中央外側丘腦時，處于麻醉狀態的獼猴能夠蘇醒，并出現正常的清醒行為。

猴子睜開眼睛，生命體征出現變化，面部和身體開始運動，并伸手去拿附近的物體。

不過，關閉電刺激之后，僅僅幾秒鐘，猴子便會再次閉上眼睛，回到無意識的狀態。

上述實驗，必須非常精準才能實現。

50 Hz的電脈沖，只能點擊僅僅20納米的特定位置。

這表明，中央外側丘腦對意識具有一定的啟動作用。

但這個實驗，是否可以證明，意識也如同運動、感覺、視覺等中樞皮層有著明顯的區域功能呢？

那倒是未必。

積水性無腦畸形兒童，是一種先天性疾病，通常表現為兩側大腦半球缺如（缺少大腦皮層），被薄襄所代替，里面充滿腦脊液。除了大腦皮層之外，患兒的腦干、小腦，腦膜健全，有的可能會殘存一定的顳葉、枕葉，或額葉。

這些兒童雖然往往早夭，但大多能表現出意識活動。

這足以說明，雖然大腦皮層對意識具有重要的決定作用，但大腦皮層也絕對不是意識產生的必須條件。

從這一條來說，判斷沒有大腦皮層的更“低等”的動物不會產生意識的推論，也并不成立。

雖然鳥類也有大腦皮層，但實際鳥類的“意識”可以不通過大腦皮層而出現。[7]

種種跡象表明，意識的誕生，可能和大腦的整體活動有關。

雖然早期的大腦研究，傾向于分區研究。但學界早就發現了多種神經元耦合體系，并誕生了一門專門的學科-神經元耦合系統的同步動力學。

隨著EEG（腦電圖，electroencephalo-graph）、核磁共振成像(MRI) 、正電子斷層掃描(PET)的飛速發展。近年來，已經發現了大腦間不同區域的跨頻耦合網絡，以及全腦神經元和神經遞質系統的動態耦合。[8]

這些研究表明，大腦在分工協作的同時，也有極強的整體性。

人類的額葉大部分、頂葉、枕葉，以及顳葉皮層稱為聯合區，這些區域都能夠接受多通道的感覺信號，把各個功能區域的神經活動整合在一起。

人類的左右大腦，有90%都屬于聯合系統。

當大腦左右腦之間的胼胝體斷掉，左右腦的意識一開始會出現混亂。

左右大腦會存在有各自的活動，協作消失，真一心二用。

左手畫圓，右手畫方，對于裂腦人來說，是輕而易舉的事情。

但由于左右腦思維不統一，裂腦人的諸多行為，往往表現出難以控制，甚至會出現右腦控制左手攻擊人的現象：

此動圖應該來源于電影場景，真實情況不會如此夸張，手并非不能被意識控制

人經常會產生瘋狂的一閃念。

這種閃念，往往由右腦控制（人的情感沖動）。正常情況下，左右腦連接，主管思維邏輯的左腦，會在發生神經信號之前，及時阻止右腦的策略。當左右腦尚且鏈接的時候，充滿矛盾的策略，往往只會保留一個。

但對于裂腦人來說，兩個策略可能同時保留。

例如正常人，大腦出現自殘的一閃念時，另一半大腦直接就阻止了，不會再發生什么。

但是對于裂腦人來說，阻止則會發生在行動之后。[9]

“我”的意識，本身就是左右半球大腦的二位一體。

當然，由于大腦還能通過其他部分連接，對于裂腦人來說，意識還是整體的，而非真正的分裂。

人在進行理智與情感的糾結猶豫時，何嘗不是左右大腦的一場場較量。

那么，你經常是左腦勝，還是右腦勝呢？

當然，大腦也具有非凡的適應能力，并不是所有裂腦人都會有嚴重的生活影響。

胼胝體缺如的兒童，大腦會通過其他腦區重新分配信號，例如通過中腦和前腦之間的溝通，保證左右腦之間的交流。雖然沒有胼胝體，大腦功能只是小有所影響，但這充分展示了大腦的可塑性。[10]

從一些挖掉腦組織，以及槍擊頭部存活下來，失去不少腦組織，甚至有失去了半個腦袋，但意識沒有受到太大影響的案例。[11]

可以看出，大腦的可塑性，遠非普通人想象。

而這種可塑性，絕非大腦功能分區所能解釋的。

新皮層雖然僅僅只有薄薄的三毫米，卻有六層結構：

為了處理各種復雜的信息，人類新皮層形成了不同的區域，這些區域主要歸類為三個區：初級感覺區、初級運動區，以及聯絡區：

感覺區包括：聽覺、視覺、軀體感覺等等；人類同時還具有專門的語言區，有時候又把語言區歸為聯絡區的一部分

初級感覺區和初級運動區的神經細胞高度特異性，直接接受感受器的神經信號，并與枕葉、顳葉、中央前后回相聯系，形成相應的聯絡區。

大腦皮層的初級反射活動，是絕大部分哺乳動物都具備的，但低等哺乳動物的聯絡區并不發達，它們的意識主要以初級意識為主。

靈長總目這一支，演化到猿類之后，皮層聯絡區才開始飛速發展，有了形成高級意識的基礎。

除了語言區外，聯絡區還包括：

對自我身體看法、信念和以及情感態度相關的頂枕聯絡區；

具有多種感覺整合，概念構思的顳葉聯絡區；

負責判斷、預見，以及人格屬性的前額葉聯絡區。

除了前額葉區，各部分區，同時包含視覺、聽覺，以及軀體感覺聯絡區

為什么人類的大腦皮層就演化得更加復雜了呢？

人類新皮層不僅占大腦皮層的94%，甚至占據了整個大腦的70%以上。

新皮層與記憶、學習，甚至意識形成高度相關。

從早期哺乳動物到靈長類，最大的變化，在于生活技巧、運動能力、感官能力的演化。這些綜合原因，促進了大腦聯絡區的發展，令新皮層折疊出了更多、更深的溝回。只有新增加的新皮層表面積越多，也能支撐復雜的大腦活動。

意識的產生從來不能歸因到某個單一的因數，雖然新皮層能很好地解釋人類的高級意識，但對于沒啥（相對人類來說極少）新皮層的烏鴉來說，研究它們的意識，很明顯需要更多的考慮其它的因素。

總的來說，從老鼠到人類，意識從1到100的過程，其實是比較清晰的。

只不過從0到1，什么時候發生，怎么發生，可能我們依舊還需要漫長的時間去了解。

但無論怎么樣，隨著腦科學的不斷發展，關于意識，我們已經越來越接近真相。

PS：雖然現在有很多人詬病，現在的人工智能并非真正的人工智能，但其實，隨著人工智能系統變得越來越復雜，雖然它的每一個信息單元都像一條神經通路一樣是準確的，但隨著神經網絡的活動越來越具有不規則性，那么意識的產生也幾乎是必然。當前現今的人工智能都還太簡單了，未來第一個產生真正高級意識的，也必然是一臺超級計算機（甚至是一個超級計算機矩陣）。

參考

^量子理論認為. 宏觀物體的退相干與量子宇宙的經典約化.

^左承承. 彭羅斯對意識的量子力學探索及其心靈哲學意義[D]. 華中師范大學, 2016.

^Cleaner wrasse pass the mark test. What are the implications for consciousness and self-awareness testing in animals?

^ARE ANTS (HYMENOPTERA, FORMICIDAE) CAPABLE OF SELF RECOGNITION?

^Carhart-Harris R L , Leech R , Hellyer P J , et al. The entropic brain: a theory of conscious states informed by neuroimaging research with psychedelic drugs[J]. Frontiers in Human Neuroscience, 2014, 8:20.

^Gauvrit N , Zenil H , Soler-Toscano F , et al. Human behavioral complexity peaks at age 25[J]. PLoS Computational Biology, 2017, 13(4):e1005408.

^鳥有大腦皮層,那它有意識嗎?|斯塔克

^PNAS：全腦神經元和神經遞質系統的動態耦合｜頂刊導讀41期

^ Pearce J . The "split brain" and Roger Wolcott Sperry (1913–1994)[J]. Revue Neurologique, 2019, 175(4).

^天生缺少了胼胝體的兒童：人類大腦的驚人可塑性

^美“半腦哥”成網絡紅人