意识问题的量子力学解释及其哲学研究

在以往只是作为哲学、心理学和神经科学所研究议题的意识问题在今天与量子力学相遇。然而,两者的相遇并不是偶然的,从理论层面来看,量子力学自其诞生之初就离不开意识的参与,它需要借助意识的选择作用来解决量子测量问题。无论是量子力学正统理论哥本哈根解释,还是在冯·诺依曼和魏格纳等人对测量问题的解释以及多世界理论解释中,意识都是波函数坍缩的关键因素,可以说,没有意识的参与,量子测量问题就得不到解决,量子力学也难以有今天的发展。从宏观经验层面来看,有关于具有量子特征的意识现象如心灵的纠缠和叠加等,在现实中不断得到相关认知实验的证实。

终于,1994年,在美国亚利桑那大学所举办的首届意识科学国际会议上,意识之谜和量子力学走到了一起。虽然意识之谜与量子力学的相遇不是偶然的,但意识研究的量子力学方法的兴起却不是一蹴而就的,期间经历了一个相当长的过程。究其原因,主要在于传统意识研究方法(如生物主义和计算主义)早已先于量子力学方法取得了许多令人信服的理论成果,使得其在解释意识问题上长期处于领先地位。但问题是,传统意识研究方法其自身在解释意识问题上也存在许多困难,它们并不能充分地解释意向性问题、感受性问题以及自由意志问题,甚至,由于它们将意识仅仅看成是脑内的神经元活动的结果,还遭受到延展心灵等理论的挑战,这些都敦促着人们寻求新的角度来重新审视意识问题。

与此同时,随着人们对量子力学和意识问题之间关系认识的不断加深,越来越多的量子物理学家都从量子理论的角度来解释人脑内的神经生物活动。到20世纪80年代,意识的量子理论也在量子物理学家们的努力下相继建立起来,为意识问题的量子力学解释打下了坚实的理论基础。最终,在世纪之交,从量子力学角度来解释意识问题的研究逐渐为大多数意识研究者所接受和认同,量子力学方法也逐渐发展成为与神经科学方法相竞争的另一研究意识的主要方法。然而,究竟量子力学是如何解释意识问题的呢?为了回答这个问题,本论文详细阐述了戴维·玻姆基于隐缠序理论对意识所作的序解释、罗杰·彭罗斯和斯图亚特·哈梅洛夫的Orch OR模型、亨利·斯塔普的心理物理理论,以及量子力学对意识“困难问题”和自由意志问题的解释等几个主要的意识理论和解释。

在玻姆看来,人脑内的神经元活动是具有隐缠序规律的全息运动,意识是脑

内神经元细胞对脑外物质全息投影的结果。彭罗斯和哈梅洛夫则认为,神经元微管内有着大量电子偶极运动所形成的量子叠加态,意识就是微管内量子引力所引起的波函数坍缩的结果。斯塔普则指出,人脑内的存在着多重神经编码所代表的神经发放模式,意识就是对顶层神经编码的选择。关于意识“困难问题”或称感受性问题,彭罗斯和哈梅洛夫将其理解为量子信息所表征的不同特征在人脑中的体现,他们认为,感受性事实上就是一种量子信息过程。

斯塔普在其心理物理理论基础上,将感受性理解为大脑内神经编码所表征的信息,在他看来,意识主体所体验到的不同感受性就是对相应神经编码的启动行为。为了回应神经科学中的相关实验对自由意志问题所发起的严峻挑战,弗雷德里希·贝克和约翰·埃尔克斯则通过实验证实,人脑内的神经传递分子的神经传递活动遵循着不确定性和概率性机制,并认为这可能自由意志产生的原因。而哈梅洛夫则基于量子信息活动的时空非定域性,指出量子大脑内的准备电位和意识意志之间不存在时间顺序上的先后性,从而在一定程度上为自由意志做了相应的辩护。总而言之,量子力学解释意识的各种理论是精彩纷呈和令人欣喜的,也极大地丰富了意识研究的内容。

确实,从量子力学角度来解释意识问题为我们理解意识提供了全新物理学视角,然而,这又给我们带来了何种哲学启示呢?笔者认为,从实在论角度来说,意识的量子理论同样是一种实在性的意识理论,因为它符合科学实在论的因果效应实在性标准及其主要特征,如实地反映了大脑内量子活动的规律和特征。从本体论角度来说,文章通过考察意识的全息脑模型、意识的量子场论和佐哈的“量子自我”理论认为,意识的量子理论有着丰富的本体论意义,因为它为我们指出了意识的本质之所“是”是什么。从方法论来说,由于多数量子物理学家都从心理和物理两个层面来构建意识的产生过程,因而意识的量子理论在理论构建上都极大程度的具有二元性策略。最后,在协调论看来,与意识的神经科学理论相比较,意识的量子理论在协调力上并不具有明显的优势,甚至在某些方面的协调力还不如前者,这就要求我们须要以冷静的头脑客观看待意识的量子理论。

但这并不意味着意识的量子理论就没有存在的意义,一旦意识的量子理论协调力上升,其解决问题的效力就会超过意识的神经科学理论。无论如何,从量子力学角度来解释意识问题作为当前意识研究的一种新思路和新方法,它不仅极大地

突破了传统意识研究方法的局限性,而且有着其他研究方法所不具有的优越性。相信在今后相当长的时间内,量子力学方法都将是解释意识问题不可或缺的方法之一,意识的量子理论的前景值得令人期待。