麻将导读
哪些是真实?罗杰·彭罗斯在他的《真实之路》一书的推论章中提出这样的指责:“我觉得至今仍未找到一条真正的‘真实之路’。虽然2500年来,尤是近来的几个世纪,人类取得了非凡的成就。但是个别根本性的新看法是必要的……一些人觉得,这条路本身可能就是个海市蜃楼,具有真正客观性质的、不依赖于人们如何去观察它的‘物理真实’,这一概念本身就是一场白日梦。”
2010年,澳洲科学家设计出一种肉眼可见的量子机械,让一个极小的半导体“量子鼓”同时处在震动和不震动的叠加态,进一步缩小了量子热学和我们现实感之间的距离。该研究成果获评《科学》杂志2010年十大科学突破之首。
依照量子热学基本多项式,像电子这样的微观粒子不会同时具有精确的动量和精确的位置,这一不确定性原理限制了人们对微观事物认识的极限,由于存在观测者对观测目标的扰动,主体和客体世界必须被看成是一个不可分割的整体。没有一个独立存在于客观世界的事物,任何事物都只有结合特定的观测手段,才谈得上具体意义。
是否存在独立于观察者的真实事物?
乔普拉:您觉得是否存在独立于观察者的真实事物?
奥尔福德:是的。那个执著地觉得椅子上的水壶依赖于你或我的观察的观点,我并不认可。
乔普拉:我觉得水壶的形状、颜色、质感依赖于神经系统,不同的神经系统对这种信息的感知会完全不同。胡蜂不会体验到(同样的)水壶,蝙蝠会体验到超声波的回声,而鬣蜥的眼珠能以两个不同的轴转动,我很难想像对一只鬣蜥来说,水壶看上去是哪些样子。所以,水壶本身就是作为水壶而存在吗?
奥尔福德:是的。
乔普拉:物质是表象,惟有意识是真实。
这是去年1月29日在曼哈顿菲罗克忒忒斯多学科研究中心举办的一场题为“真实的性质”辩论会的一个片断。彭罗斯的指责给这场论辩提供了主题——物理学和物理能完整描述真实吗?科学家、艺术家和学者们坐在一起阐述主观感知的世界,借以为科学和人文两个迥然不同的世界架起沟通的桥梁。
讨论由乔普拉基金创始人、内分泌学家迪帕克·乔普拉主持,出席者有芝加哥学院巴尔的摩中学文理大学数学院士、夸克研究理论化学学家马克·奥尔福德,佛罗里达学院医大学麻醉学与心理学院士、意识研究中心所长斯图亚特·哈梅罗夫,法国皇家学会化学学家罗杰·彭罗斯等人。
意识怎样形成?
哈梅罗夫支持的观点是,知觉和意识形成于脑部中量子纠缠电子的玻色—爱因斯坦汇聚波函数的崩塌。例如这些倒塌每秒钟40次,而有些受过特殊训练的人达到了每秒80次,感知的速率更快,所感知的世界都会慢出来。
奥尔福德2006年发表于《物理学基础》上的一篇论文中称,化学学“只是覆盖了我们经验世界的有限方面”。但他指责“量子意识”的观点,觉得量子纠缠“通常十分脆弱”并且“难以组织”。化学学家觉得,虽然是对于少量粒子在任意长久期间的纠缠,这也是不大可能的,他说,对于量子微妙性而言,“这些特别脆弱的过程是人类脑部功能的关键特点”,但这“不适用于环境”。他支持对化学学与形而念书之间的联系给与严格的限制。他说:“意识更可能从其他地方升起,根据更传统的科学说法,你不须要抵达这儿;而按最奇怪、最奇特的现代数学的说法,你不须要抵达任何地方。”
而乔普拉作为神秘主义者的一方,表示希望“熟悉科学的限制”。正是奥尔福德指出了这些限制。乔普拉想把奥尔福德的实用主义界限推得更远。他觉得科学以谦卑的方法能够被理解,却未必是打开“终极真实”之门的锁匙。
奥尔福德强调,量子热学早正在20世纪就形成了,也可能有三天被扔掉,正像19世纪末提出的以太概念那样。“如果你太过分依赖当前的科学范式,再过100年,它可能被取代了。你可以用‘量子热学’来启发思路,可以在多个途径使用它。但我不觉得你真的想把它当作基础性的根本原理。”
菲罗克忒忒斯之伤
本次辩论在菲罗克忒忒斯多学科构想研究中心举办,将科学家、艺术家和学者们集中到一起,以圆桌大会的方式进行科学阐述,旨在于在科学与人文两个迥然不同的世界之间架起沟通的桥梁,通过整体和跨学科的途径来理解创新和想像过程。
菲罗克忒忒斯是特洛伊战争中的角色,被一条蛇咬了脚,创口感烫发出恶臭的味道,同伴将他困在利姆诺斯岛以避免气味。辛运的是,他还有他大力神父母留下的弩箭。当时法国人从预言中获知,假如没有大力神的弓弩,她们不可能在特洛伊战争中获胜,所以她们被迫重返现姆诺斯岛,请求菲罗克忒忒斯返回参战。
以“伤者和弓弩”的形象出现的菲罗克忒忒斯,在科学探求中所彰显的并非最初神话的蕴意。文学评论家爱德蒙·威尔逊将创口比喻为精神外伤量子物理学中最有名的人物,弓弩比喻为当他考量艺术怎样从痛楚中升起的时侯,因为洞察真相而获得的恢复力量。
真实是哪些?在物理框架中,真实可能永远得不到一个完整的最终描述,科学探求者正如受了伤的菲罗克忒忒斯。自然世界中,不依赖于主观观测的客观真实是否存在?在当前的数学学和物理范式中探求心理过程与意识,能够完整地展现真实?迄今仍未发觉的未来的化学或物理是否有这个能力?
当人们把眼神转向认知的主体时,却发觉量子力学这一解释客观世界的理论与主观意识运行这么紧贴。量子意识理论觉得,精典热学未能完整解释意识,意识是一种量子热学现象,如量子纠缠和叠加作用。脑部中存在海量的处于量子纠缠态的电子,意识正是从这种电子的波函数的周期性坍塌中形成。这一假说在解释脑部功能方面占有重要地位,产生了解释意识现象的基础。
目前有几种不同的量子意识理论。代表人物有大卫·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大卫·查尔默斯、罗杰·彭罗斯与斯图亚特·哈梅罗夫等人。
01
大卫·玻姆(DavidBohm)
上世纪50年代,大卫·玻姆发表了他的第一本书《量子理论》,成为该领域的一部精典教科书,他成功建立了一个隐函数体系。粒子拥有确定的位置和动量,周围弥漫着直至宇宙尽头的“量子势”,以维护爱因斯坦的“上帝不掷色子”观点。观测仪器会和量子势发生作用进而使粒子改变它的行为模式。
玻姆觉得,量子理论和相对论之间的矛盾,暗示了在自然宇宙中存在一种更基本的层面。无论是量子理论还是相对论,都指向这一更深层的理论。而这些更基本的层面,代表了一种不可分割的整体和一种蕴涵的秩序,在此之上才形成了我们对这个经验宇宙的解释秩序。
玻姆的蕴涵秩序除了适用于物质也适用于意识,它能解释物质和意识三者之间的关系。蕴涵秩序代表更基本的真实,精神和物质被看作是这一更基本真实在我们的解释秩序中的一种投射。
玻姆用听音乐的经验来讨论意识的性质。他觉得,对运动和变化的体会构成了人们的音乐经验。刚才过去的和当下的体会在脑部中同时呈现量子物理学中最有名的人物,刚过去的成为对当下的解释,这是一种转化而不是记忆。玻姆觉得,这正是意识从蕴涵秩序中的浮现。
玻姆把对运动、变化、流动,以及相关类似的经验,如听音乐作为一种蕴涵秩序的彰显。他称支持这一观点的证据来自简·皮亚盖特对小孩的研究。那些研究显示,儿童必须学习时间和空间,由于这是解释秩序的部份,而他也有一个“硬件”来理解运动,这是蕴涵秩序的部份。他觉得句型产生了脑部中的“硬件”。但玻姆未曾提出任何具体的脑部机制,将他的蕴涵秩序和意识联系上去。
02
古斯塔夫·波洛伊德()
波洛伊德觉得玻姆的“隐含—解释”理论架构说明了神经过程和意识之间的关系。2005年,波洛伊德发表论文详尽阐述了这一过程的数学基础。文章的主要观点是,量子相干是由和神经过程有关的一种足够长的离子通道支撑。他提出,这些通道能和周围的液体、蛋白质以及同一细胞膜中的其他通道形成纠缠。离子通道控制着整个神经轴突膜的电势差,在脑部的信息处理过程中起着核心作用。
他研究了封闭状态下的钾离子通道,并勾画了原子波谱。离子通道有一个过滤区域,能让钾离子步入而将其他离子挡在外边。研究显示,该过滤区是一种由5套四个氧原子组成的结构,是周围多肽分子中羟基群的一部份,如同连着的口袋,称为附囊()。两个钾离子被困在封闭离子通道的选择过滤器中。每位离子都和其他两套(8个)氧原子或附囊产生静电联系。
波洛伊德的研究阐明了一种的生理结构,在离子通道中可能形成量子相干。借此为出发点,他和合作者进一步提出,离子通道中钾离子的行为与逻辑状态有关,钾离子和附囊中的氧原子是两个量子纠缠的亚系统,等同于一种量子估算映射。离子从通道中排出,是给氧原子的状态进行编码。不同的离子通道也会相互纠缠。
03
大卫·查尔默斯(David)
新加坡国立学院脑意识研究中心所长、哲学家大卫·查尔默斯提出了多种量子热学方法来解释意识,他觉得,倒塌的动力机制为互相作用论者的解释提供了开放余地。
查尔默斯觉得:“问题在于我们怎么解释。我们想晓得的不仅仅是关联,我们想要解释——大脑过程怎样形成意识,为何形成意识?这才是神秘之处。”
“最有可能的解释是,在意识状态不可能被叠加的条件下,意识状态和系统的整体量子状态有关。脑部作为意识的化学系统,在非叠加的量子状态中,该系统的化学状态和精神现象互相关联。根据薛定谔多项式,对叠加的外部系统进行观测时,将造成外部观测系统与脑部互相作用,导致了大脑状态的叠加,通过精神化学相关导致意识状态的叠加。但是意识叠加不可能发生,所以意识必须选择某个状态,结果造成了一种确定的脑部状态和对观测目标的被选择的确定状态。”
04
罗杰·彭罗斯(Roger)与斯图亚特·哈梅罗夫()
理论化学学家罗杰·彭罗斯和麻醉学家斯图亚特·哈梅罗夫合作完善了广受争议的“和谐客观还原模型(Orch-OR模型)”。彭罗斯和哈梅罗夫分别成立了各自的理论,彭罗斯从物理和歌德尔定律出发,而哈梅罗夫从他的疾病研究和麻醉学出发,后来她们合作建立了Orch-OR模型。
歌德尔定律是这一理论的核心。1931年,歌德尔证明了,若果一个方式理论足以容纳自然数的5条公理而且无矛盾,它必将是不完备的,进一步,任何一个相容的物理方式化理论中,只要它强到足以在其中定义自然数的概念,就可以在其中构造在体系中既不能否认也不能证伪的命题
彭罗斯从歌德尔定律发展了自己的理论,觉得人脑有超出公理和即将系统的能力。在他第一部有关意识的书《皇帝新脑》中提出,脑部有某种不依赖于计算法则的额外功能,这是一种非估算过程,不受计算法则驱动;而算法却是大部份化学学的基本属性,计算机必须受计算法则的驱动。对于非估算过程,量子波在某个位置的崩塌,决定了位置的随机选择。波函数塌缩的随机性,不受算法的限制。
人脑与笔记本的根本差异,可能是量子热学不确定性和复杂非线形系统的混沌作用共同导致的。人脑包含了非确定性的自然产生的神经网路系统,具有笔记本不具备的“直觉”,正是这些系统的“模糊”处理能力和效率极高的表现。而传统的图灵机则是确定性的串行处理系统,尽管也可以模拟这样的“模糊”处理,而且效率太低下了。而正在研究中的量子计算机和计算机神经网路系统才真正有希望解决这样的问题,达到人脑的能力。
目前彭罗斯又提出了一种波函数塌缩理论,适用于不与环境互相作用的量子系统,却可能自行塌缩。他觉得,每位量子叠加有自身的时空曲率,当它们距离超过普朗克宽度(10的-35次方米)时才会塌缩,称为客观还原()。
彭罗斯觉得,客观还原所代表的既不是随机,也不是大部份化学所依赖的算法过程,而是非估算的,受时空几何基本层面的影响,在此之上形成了估算和意识。
1989年彭罗斯在撰写第一部关于意识的书《皇帝新脑》时,还缺少对量子过程在脑部中怎样作用的详尽描述。此后,哈梅罗夫读了彭罗斯的书,提出了微管结构作为对脑部量子过程的支持。她们在上个世纪90年代初期共同构建了Orch-OR理论。
支持神经元的细胞骨架蛋白主要由一种微管构成,而微管由微管蛋白二聚体亚单元组成,其功能包括传输分子、联系神经突触的神经传导素、控制细胞生长等。每位微管蛋白二聚体都有一些憎水囊,彼此宽度约8纳米,上面富含离域π电子。微管蛋白还有更小的非极性域,富含π电子富集吡啶环,相隔约2纳米。哈梅罗夫觉得这种电子之宽度离很近,足以形成量子纠缠。
哈梅罗夫进一步提出,这种电子能产生一种玻色—爱因斯坦汇聚态,但是一个神经元中的汇聚态能通过神经元之间的间隙接点(gap)扩充到其他多个神经元,由此在扩充脑区产生宏观尺度的量子特点。当这些扩充的汇聚波函数倒塌时,就产生了一种非估算性的影响,而这些影响与植根于时空几何中的物理理解和最终意识体验有关。
而这些汇聚态的活动性导致了脑部中的伽玛波同步(gammawave),传统神经科学觉得这些同步与意识和间隙接点的功能有关。
另一位神经科学家丹柯·乔治伍接受彭罗斯的大部份观点,却不同意哈梅罗夫的解释。他觉得,在微管表面的量子相干过程是通过突触前骨架蛋白扩充到突触的,这既能影响突触放电,也能从突触间隙传到其他神经元。
05
亨利·斯塔普(HenryStapp)
日本化学学家亨利·斯塔普1993年出版了专著《精神、物质和量子热学》,他的解释更为客观,结合了自行倒塌理论、波函数的确定性演化,非确定性崩塌被看作是两个真实的、本体上迥然不同的现象。脑部中发生的崩塌风波,即脑部意识的观察或检测愈发尤其重要。他觉得崩塌是一个精神过程,是脑部状态的自然演变。他的解释是哲学和二元论的结合。
崩塌从各类可能性中选择了一个确定存在,这也许是个选择的过程,而不是随机掷色子。他的解释涉及到时间诱因。根据块区宇宙论,未来依赖于当前的决策,不是已经存在,而是有主观参与的演化宇宙,如同怀海特的形而念书。
斯塔普觉得,意识对脑部神经亢奋进行最高水平的控制。量子脑部风波发生在整个脑部,是从大范围的脑部激动中进行选择。神经亢奋被看做一种编码,每一个意识经历都是来自这一编码的选择。据此理论,脑部是个以记忆为输入数据的自行编程的计算机,记忆本身是来自过往经验的编码。
这一过程造成了意识选择有多种可能性。意识行为是选择一条顶尖编码,之后对神经亢奋电压加以控制。斯塔普觉得,这一过程是脑部活跃性的最中级,涉及信息搜集、计划、执行监控。按照这一理论,意识风波能把握整个活动形式,因为意识的整体性,才能为“统整问题”提供解决方案。
斯塔普的脑部意识观点,是一种内部决定系统,不能代表外部系统,对于其余的自然宇宙部份,外部表现降低了根据定理确切预知未来风波的知识。他的理论证据须要找到能提供顶尖编码的神经元,以及记忆转到额外顶尖编码的过程。
另一问题,仅靠鼓励权益市场融资来增加企业融资成本可行吗?只能解决部份问题。像英国这样直接融资比重较高的国家,房贷利率上涨同样很重要,尤其对于消费个贷、住房按揭、中小企业房贷等。再看中国,直接融资比重远高于间接融资,今年上市公司通过股市融资0.8万万元,仅占全社会融资总额的5%、GDP的1.3%,而个贷市场占我国社会融资总额的70%,因而仅凭鼓励权益市场融资来增加企业融资成本达到稳下降的目标很难。再加之,6月暴跌后,IPO停止,股市融资冻结,经济指标全面下降,推动个贷市场放松更是迫在眉睫。
量子脑部动力学(brain)
量子脑部动力学最起床始于上世纪60年代,其代表人物是化学学家和赫伯特·弗洛里希。近几六年来,这一观点得到进一步发展,主要支持者有马利·吉布(MariJibu)、KunioYasue和朱塞佩·维泰罗()等人。依照量子脑部动力学理论,占脑部70%的水份子有两个电极,构成了量子场,称为皮层场。皮层场中的量子被称为皮层子。皮层场和生物分子形成的量子相干波互相作用,在神经元和神经网路中传播。
弗洛里希最早提出了神经网路中会形成量子相干波,他觉得,因为生物系统中生化过程波动的搅乱,尚不清楚是哪些顺序支持。他觉得,可以通过神经细胞膜上的电势差来观察量子次序。他的研究觉得,在热浴中有一种电荷回落,许多量子会汇聚到同一状态,即玻色—爱因斯坦汇聚态。
这些汇聚状态使两极之间形成长距关联。进一步,生物分子被觉得是顺着肌动蛋白纤维(细胞骨架蛋白的一部份)排列,随着量子相干波在肌动蛋白上形成两极回落。目前,已有个别实验证据的支持,证明具有高电偶极矩的生物分子有着周期性回落。
维泰罗觉得,生物组织中化学反应次序链不须要某种量子次序也会倒塌,这在量子脑部动力学理论中被称为量子场论。他还从生理结构上提供证据来支持自己的观点,包括放射效应对细胞生长的影响研究、外部剌激反应、非线性通道、膜蛋白中相关原子核运动、生物系统中的光学相干、孤立子和相干激动的能量转化等。
量子脑部动力学觉得皮层场除了相互作用,并且会扩充到对整个神经网路的控制。它觉得生物分子波顺着肌动蛋白纤维在细胞膜区域和神经树形突细胞传播,波从储存于细胞膜中的ATP(三乙酸腺苷)分子中获得能量,控制离子通道,反过来控制讯号流向神经突触。维泰罗觉得,量子脑部动力学不须要将量子回落持续到退相干。
量子脑部动力学觉得皮层场除了相互作用,并且会扩充到对整个神经网路的控制。它觉得生物分子波顺着肌动蛋白纤维在细胞膜区域和神经树形突细胞传播,波从储存于细胞膜中的ATP(三乙酸腺苷)分子中获得能量,控制离子通道,反过来控制讯号流向神经突触。维泰罗觉得,量子脑部动力学不须要将量子回落持续到退相干。
一些量子意识的证据
许多实验力图证明神经过程与量子状态有关。2003年到2009年之间,埃里克·康特等人做了一系列实验,来证明人类在感知和认知模糊数字的过程中,其精神状态中存在量子相干效应,并取得了证据,为剖析认知主体的时间动力学提供了理论支持。
近几年的研究显示,在光合蛋白中有一种实用的量子相干。恩格尔2007年在这一领域发表了权威论文,克里尼等人2010年证明了蛋白质中的这些相干能在温度下存在。这种系统退相干的时间和脑部蛋白质的时间相符。
加利福尼亚学院伯克利校区化学学家觉得,她们发觉了生物系统中量子相干的证据:红色动物为了捕获太阳光能,在光合作用中表现出了量子估算的能力。
2010年日本牛津学院在《物理评论快报》发表论文称,一种意大利知更鸟能敏锐感知主要磁场的微小变化,这是“叠加和纠缠在生物系统中持续100毫秒,超过了最好的人造分子系统所持续的时间”的证据,作者并因此建立了一个简单的模型。