O一旦你开始涉足意识研究的领域，你很快就会遇到罗杰·彭罗斯爵士的幽灵，这位著名的牛津物理学家提出了一个关于意识的量子起源的大胆而又极有可能是疯狂的理论。他认为，我们必须超越神经科学，进入量子力学的神秘世界，来解释我们丰富的精神生活。这个理论是由美国麻醉师斯图尔特·汉默若夫(Stuart Hameroff)提出的，没有人确切知道该如何理解它，但传统观点大致是这样的:他们的理论几乎肯定是错误的，但既然彭罗斯如此才华横溢(物理学家李·斯莫林曾说过:“他是我这辈子见过的少数几个毫不保留地称其为天才的人之一。”)，我们就不应该马上否定他们的理论。
彭罗斯现年85岁，是一名数学物理学家，几十年前因在广义相对论方面的开创性工作而闻名于世，后来他与斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)合作，帮助概念化了黑洞和引力奇点(一个密度无限的点，宇宙可能就是从这里形成的)。他还发明了“扭曲理论”，一种将量子力学与时空结构联系起来的新方法。他发现了一些被称为“彭罗斯瓷片”的几何形状——一种巧妙的非重复图案设计——为数学和晶体学的研究开辟了新的方向。
彭罗斯的兴趣非常广泛，这在他最近的书中显而易见宇宙新物理的时尚，信仰和幻想-a密集的500页，挑战物理学中最时尚，但仍然未经证实的理论，从弦理论到大爆炸的第一刻的宇宙通胀中的多个方面。他认为这些理论是幻想和难以置信的。
彭罗斯似乎并不介意被贴上特立独行的标签，尽管他对自己在物理学方面的工作表示异议。但他的意识理论超越了被认为是可信的科学的边缘，并让批评者怀疑他为什么接受一个基于如此少的证据的理论。
大多数科学家认为量子力学与我们对大脑如何运作的理解无关紧要。尽管如此，不难看出为什么Penrose的理论受到关注。人工智能专家几十年来预测某种电脑大脑，迄今为止很少展示。对于神经生物学的所有近期进步，我们似乎没有更接近解决心灵的脑问题而不是一个世纪以前。Even if the human brain’s neurons, synapses and neurotransmitters could be completely mapped—which would be one of the great triumphs in the history of science—it’s not clear that we’d be any closer to explaining how this 3-pound mass of wet tissue generates the immaterial world of our thoughts and feelings. Something seems to be missing in current theories of consciousness. The philosopher David Chalmers has speculated that consciousness may be a fundamental property of nature existing outside the known laws of physics. Others—often branded “mysterians”—claim that subjective experience is simply beyond the capacity of science to explain.
传统观点是这样的:这个理论几乎肯定是错的，但彭罗斯很聪明。
Penrose的理论承诺更深入的解释。他的前提是意识不计算的前提，它超出了神经科学，生物学或物理学现在可以解释的任何事情。“我们需要一场重大革命，了解对物质世界的理解，以适应意识，”Penrose在最近的一次面试中告诉我。“最有可能的地方，如果我们不得不完全走外面的物理，就在这个大不了的内容 - 即造成量子力学的感觉。”
他利用了量子计算的基本特性，即信息的比特(量子位)可以同时处于多种状态，例如处于“开”或“关”的位置。这些量子态是同时存在的，即“叠加”，然后合并成一个单一的、几乎是瞬时的计算。当大量的物质——比如说，一个完整的电子系统——在一个量子态中共同作用时，量子相干性就发生了。
哈梅罗夫的想法是在微管中发生量子相干，脑内部内部的蛋白质结构。你问的是微管？它们是在真核细胞（部分细胞骨架）内的管状结构，其在确定细胞的形状以及其运动中起作用的作用，其包括在有丝分裂期间染色体的细胞分裂分离。Hameroff表明微管是PenRose在他的理论中寻找的量子装置。在神经元中，微管有助于控制突触连接的强度，它们的管状形状可能保护它们免受较大神经元的周围噪音。微管对称性和晶格结构对PenRose特别感兴趣。他相信“这reeuls的东西机械。”
不过，要想对意识产生任何影响，你需要的不仅仅是连续不断的量子相干的随机时刻。这个过程需要以某种方式进行组织或协调，这样我们才能做出有意识的选择。在Penrose-Hameroff的“协调客观还原”理论(又称orc - or)中，这些有意识的意识时刻是由我们大脑中的微管协调的，他们相信，这些微管具有存储和处理信息和记忆的能力。
“客观还原”指的是彭罗斯关于量子引力的观点——叠加如何应用于不同的时空几何——他认为这是物理学中一个尚未发现的理论。所有这些都是彭罗斯对宇宙深层结构(从量子力学到相对论)的思考，是一个雄心勃勃的理论。正如斯莫林所说，“罗杰所有的思想都是相互关联的……Twistor理论，他的哲学思想，他关于量子力学的想法，他关于大脑和心灵的想法
这是一个令人兴奋的酿造，但对批评者毫不符合。大多数科学家认为大脑过于温暖和潮湿的量子状态，对神经元活动产生任何影响，因为量子相干性似乎可能在高度保护和寒风环境中。Massachusetts技术研究所的物理学教授来自Max Tegmark，该批评最多来自Max Tegmark，他们计算出在100英镑的秒后的微管内的任何量子效应会破裂。“对于我对Quantum Computation对应的思想，他们需要在干式踢进来之前完成，因此我需要能够快速思考，每秒都有10,000,000,000,000次思考，”Tegmark在他的2014年书中写道我们的数学宇宙：我对终极本质的追求．“也许罗杰·彭罗斯能想得那么快，但我肯定不能。”甚至彭罗斯的老合作伙伴史蒂芬·霍金也持怀疑态度。“当人们，尤其是理论物理学家谈论意识时，我感到不安，”他写道。“他的论点似乎是，意识是一个谜，量子引力是另一个谜，所以它们肯定是相关的。”彭罗斯驳斥了霍金的批评，称他们的分歧实际上是关于量子力学的本质。
lAST年度我在瑞士卢塞恩的意识一日地会议上看到了PenRose。这是一个有趣的各种各样的发言者，包括神经科学家Christof Koch，佛教僧侣Matthieu Ricard，物理的陶作者Fritjof Capra，甚至是Ayahuasca专家。然后有PenRose，谁在外观上略微皱起了一部分的无人牛津，具有巨大的幽默感。他在舞台上建立了两个架空投影机，然后在这些机器之间来回飞行，铺设了一系列透明胶片，填充了他自己的手写笔记和神经元和微管的图纸，比萨斜塔，浮动宇航员和浮动宇航员- 我回忆起 - 小美人鱼，一切都在努力解释厄运或意识理论。现代科学可能是一个高科技游戏，但这是一款令人眼花缭乱的表现艺术，溢出的观众喜欢它。
汉默若夫也参加了会议，结果发现他们的酒店房间就在我的大厅下面。在我与他们短暂的交流中，我感觉到汉默若夫扮演了一个自愿帮助者的角色——不仅吹捧罗杰爵士的天才，还在行程安排甚至到达会议地点方面照顾彭罗斯。汉默若夫也可能是为他们的理论辩护的好斗的斗牛犬(在小组讨论中，他就大脑活动的各种细节向科赫提出了质疑)。
马文·明斯基(Marvin Minsky)曾告诉我，对意识的研究是“人们在20世纪浪费时间的事情”。
今年3月，当我打电话给牛津的彭罗斯时，他解释说，他对意识的兴趣可以追溯到他在剑桥大学读研究生时发现的Gödel的不完全性定理。Gödel的定理，你可能还记得，表明了数学中的某些主张是正确的，但无法被证明。“对我来说，这绝对是一个惊人的发现，”他说。“它告诉我，在我们的理解中发生的任何事情都不是计算性的。”
他还被伟大的物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)关于量子力学的一系列讲座所震撼。和其他许多人一样，彭罗斯也在与量子理论的怪异作斗争。正如Schrödinger和他那只同时死和活的可怜的猫清楚地指出的那样，他故意提出这一点，以表明为什么他自己的等式不能是全部事实。他或多或少是在说:“胡说八道。’”彭罗斯认为，量子理论中没有什么东西是合理的:“Schrödinger对此感到非常不安，狄拉克和爱因斯坦也是如此。量子力学的一些主要人物可能比我更沮丧。”
但我又问，这和意识有什么关系呢?“你看，我的论点很拐弯抹角。我想这就是人们不愿追随我的原因。他们稍后会接受它，或者拒绝它，但他们不会遵循争论。”彭罗斯随后开始批评为什么计算机，尽管它们有着强大的计算能力，却对自己在做什么一无所知。他说:“我想说的是——这是我的想象力的飞跃，这让人们感到困惑——我想说的是，大脑中发生的事情肯定不仅利用了量子力学，还利用了它出错的地方。”“这是量子力学需要被取代的地方。”所以我们需要一门还不存在的新科学?“这是正确的。没错。”
在我们谈到20分钟后，我指出，他仍然没有提到生物学或广泛认为意识是大脑的紧急财产。“我知道，我知道，”他笑了，然后告诉我为什么他感到强迫写作他的第一本书，皇帝的新思想该书于1989年出版。这是在他听到BBC对人工智能之父马文·明斯基(Marvin Minsky)的采访之后。明斯基曾说过，人类的大脑“只是一个肉做的电脑”。明斯基的声明迫使彭罗斯写作皇帝的新思想，争论人类思维永远不会被机器模仿。这本书有一个关于意识的非算法性质的扩展思想实验的感觉，以及为什么只能与哥特的定理和量子物理学理解。
去年去年去世的米斯基代表了对潘克罗斯寻求揭开意识的根源的比较鲜明对比。“我可以完全理解计算机如何运作，虽然我对晶体管的工作原因非常模糊，”在几年前在采访时告诉我。Minsky称为意识是一个“手提箱字”，缺乏科学概念的严谨性。“我们必须通过”反思“和”决定“和”决定“和大约十几件事更换。”“所以所以不谈论意识的神秘，让我们谈谈涉及的20或30个非常重要的心理过程。当你完成的时候，有人说，'好吧，意识呢？“你说，'哦，这就是人们在20世纪浪费了他们的时间。”
但意识研究并没有像明斯基所希望的那样发展。现在，它已经成为神经科学实验室的家庭手工业，也是世界各地大思想会议的主要内容。汉默若夫是目前这股热情背后的推动力量之一。多年来，他和查尔默斯举办了两年一次的“走向意识科学”会议，会上有几十位演讲者，从铁杆科学家到新时代大师Deepak Chopra和清醒梦专家Stephen LaBerge。汉默若夫和彭罗斯的关系也可以追溯到几十年前。他第一次联系彭罗斯是在阅读之后皇帝的新思想，这表明他可能拥有弥补彭罗斯关于意识物理学观点的缺失的生物学成分。
意识科学似乎陷入了困境，这里有一个理论——尽管是推测的——它提出了一条可能的前进之路。
彭罗斯回忆说:“我读完这本书的时候，根本不知道自己在做什么。“斯图尔特给我写了一封很好的老式信，信中说，‘看来你不了解微管。’”当他们在牛津相遇时，彭罗斯意识到微管最有可能在他所见过的任何东西中介导大脑中的大规模量子相干。从那以后，彭罗斯和汉默若夫就一直在兜售他们的理论。然后在2013年，日本科学家宣布他们在微管中检测到振动，据彭罗斯和汉默若夫说，这似乎表明，对于微妙的量子活动来说，大脑并不会过于温暖和嘈杂，这引发了关于奥尔或理论的新一轮辩论。
在某些方面，彭罗斯和汉默罗芙是科学界的一对奇怪的夫妇。汉默若夫在他的精神观点上很坦率，他公开谈论灵魂在死后存在的可能性。彭罗斯是一个无神论者，他称自己是“一个非常唯物主义和物理主义的人”，他对新时代的人感到困扰，这些人抓住了关于非局部性和纠缠的量子理论来支持他们的超自然信仰。
我问他对汉默若夫关于无实体意识的遥远观点有何看法。“好吧，我得给他自由，”他说。“这确实让我有点担心。我的意思是，他比我想的要走得更远。”不过，他承认意识是一个巨大的谜。老实说，我甚至不确定物质主义是什么意思。人们认为量子力学的表现方式肯定与我们过去的观点不一致。”
正如我们探讨了PenRose关于意识理论的更深入的影响，并不总是清楚地在他思考的科学和哲学维度之间划分的地方。考虑，例如，在量子理论中的叠加。在打开盒子之前，Schrödinger的猫既可以死亡，还有活力吗？“每当在宇宙中做出决定时，会发生原始意识的元素，”他说。“我不是在谈论大脑。我在谈论一个物体，它被置于两个地方的叠加。说它是一块灰尘，你一次进入两个地点。现在，在一秒钟的一小部分中，它将成为一个或另一个。它变成了？好吧，那是一个选择。 Is it a choice made by the universe? Does the speck of dust make this choice? Maybe it’s a free choice. I have no idea.”
我想知道彭罗斯的理论是否与自由意志和决定论之间长期存在的哲学争论有关。许多神经科学家认为，决定是由不受意识思维支配的神经过程引起的，这使得自由意志的整个概念过时了。但量子理论固有的不确定性表明，在有意识的大脑中，因果关系会崩溃。彭罗斯是在为自由意志辩护吗?
他说:“还不完全是这样，不过目前看来是这样。”“看起来这些选择是随机的。但自由意志是随机的吗?”就像他的很多想法一样，这里有一个“是的，但是”。他的主张颇具煽动性，但往往是暂时的。他关于自由意志的观点也是如此。“在成长过程中，我一直认为宇宙是确定性的。然后我说，‘好吧，也许它是确定的，但它是不可计算的。“但是还有比这更微妙的东西吗?”是更深的几层吗?如果它是我们用于意识理解的东西，它将比直接的、不可计算的确定性物理学要深刻得多。 It’s a kind of delicate borderline between completely deterministic behavior and something which is completely free.”
很难知道如何理解这些声明。即使你对彭罗斯关于意识的论点持怀疑态度，也很容易支持他。意识科学似乎陷入了困境，这里有一个理论——尽管是推测的——它提出了一条可能的前进之路。彭罗斯对我们提出了如此多的要求，不仅要求我们接受微管中的量子相干，还要求我们接受他认为意识只能由尚未发现的物理定律来解释的论点，这一事实可能太过深远，无法成为一个新的科学理论的基础。还有另一个问题。假设从现在起20或200年后，orc - or的大致轮廓得到了证实。我们是否解释了意识——或者只是把心脑问题推入了一个更深层次的谜题，量子心身问题?我们能在物质世界和非物质世界之间架起桥梁吗?
正如我想知道为什么潘克罗斯在这几年后一直在抨击他的意识理论，我问他是否认为宇宙中存在任何固有的意义。他的回答让我感到惊讶。“不知何故，我们的意识是宇宙在这里的原因。”那么他认为有聪明的生活或意识 - 宇宙中的其他地方吗？“是的，但它可能非常罕见。”但如果意识是这整个谢信的重点，你不会期望找到它超越地球的证据吗？“好吧，我不太确定我们自己的宇宙是有利地倾向于意识的，”他说。“你可以想象一个拥有更多意识的宇宙，这些意识都在这个地方有胡椒。为什么我们不是那些而不是这个，而不是这个似乎是一个相当罕见的活动？
“所以，是的，我们希望看到它的目的。我不知道。也许它会归咎于错误的词。目的 - 这是什么意思？“他笑了。
史蒂夫保尔森是威斯康星州公共收音机的行政制作人，据我们所知，威斯康星州公共收音机的全国综合展示。他是作者原子与伊甸园:宗教与科学的对话。您可以订阅Ttbook的播客在这里．
铅照片拼贴：凡妮莎Penrose / Caroline Davis2010 / Flickr
