沒人理解意識是什么，或其是如何工作的。同樣，也沒人理解量子力學(xué)。這難道是巧合嗎？理論物理學(xué)家們用量子力學(xué)描述宇宙中最小的物體，美國物理學(xué)家理查德·費曼（Richard Feynman）曾就量子力學(xué)悖論說過：“我無法確定真正的問題，所以我懷疑是否存在真正的問題，但我不確定是否沒有真正的問題。”顯然，費曼的說法也可以用于描述同樣棘手的意識問題。 

　　有些科學(xué)家認(rèn)為，我們已經(jīng)理解了何為意識，或者它只是幻覺。但其他科學(xué)家覺得，我們根本不知道意識從何而來。意識帶來的各種困惑甚至促使許多研究人員嘗試?yán)昧孔游锢韺W(xué)來解釋它。這種說法總是受到懷疑，但并不令人感到驚訝：用一個神秘事物去解釋另一個聽起來似乎不夠明智，但這樣的想法絕不荒謬，而且也并不主觀武斷。 

　　首先，令物理學(xué)家們感到極為不安的是，思維似乎正與早期量子理論聯(lián)系起來。此外，量子計算機被預(yù)言能夠完成普通計算機無法勝任的工作，這也提醒我們，我們的大腦依然能夠完成許多人工智能無法做到的事情?！傲孔右庾R”被普遍嘲弄為神秘學(xué)，但它不會消失。 

　　量子力學(xué)是我們在原子、亞原子粒子水平下描述世界的最好理論，其最廣為人知的神秘之處在于，量子實驗的結(jié)果可依據(jù)我們是否選擇衡量粒子的某些屬性而有所改變。當(dāng)這種“觀察者效應(yīng)”被量子理論的先驅(qū)們注意到時，他們曾陷入深深的困擾之中。它似乎破壞了所有科學(xué)背后的基本假設(shè)：如果不考慮到我們，存在著一個客觀的世界。如果世界的行為取決于我們看待它的方式，那么“現(xiàn)實”到底還有何意義？ 

　　有些研究人員認(rèn)為，被迫得出客觀性是一種幻覺，這種意識必須在量子理論中發(fā)揮積極作用。但對于其他人來說，這似乎毫無意義。愛因斯坦（Albert Einstein）甚至曾經(jīng)抱怨道，月亮是不存在的，只有當(dāng)我們觀看時它才會出現(xiàn)。如今，有些物理學(xué)家對此感到懷疑，是否意識影響到量子力學(xué)，后者甚至可能因為前者而出現(xiàn)。這些人認(rèn)為，量子理論可能需要充分理解我們的大腦如何工作才行。 

　　可能是這樣的，正如量子物體可同時出現(xiàn)在2個地方，因此量子大腦也可能同時存在2種互相排斥的想法嗎？這些思考都是推理而來，可能證明量子物理根本沒用。但是如果沒有其他解釋，這些推論可能表明奇怪的量子理論正迫使我們?nèi)ニ伎肌?nbsp;

　　在量子力學(xué)中，最著名的思維干涉量子力學(xué)現(xiàn)象就是“雙縫實驗”。想象下一束光照射在屏幕上，這塊屏幕上有2個緊密間隔的平行縫隙。部分光線穿過縫隙，照射在另一個屏幕上。光可被想象為一種波，當(dāng)波能從兩道縫隙中出來時，它們會互相干擾。如果它們的波峰重合，則會互相加強，如果波峰與波谷重合，則會互相抵消。這種波的干擾被稱為衍射，它可在第二塊屏幕上產(chǎn)生一系列明暗交替的條紋，顯示光波加強或消失。 

　　在200多年前，這個實驗被理解為波動行為的重要特征，當(dāng)時量子理論還未出現(xiàn)。雙縫實驗也可以用于測試量子粒子（比如電子），即組成原子的微小帶電粒子。與正常直覺相反的是，這些粒子的行為可以很像波。這意味著，它們在穿過兩道縫隙時也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，出現(xiàn)干涉圖像。 

　　現(xiàn)在，假設(shè)量子粒子分別穿過裂縫，它們到達(dá)屏幕也有先后順序。顯然沒有任何粒子干擾它們的路線，然而隨著時間推移建立起的粒子影響圖案，依然顯示出干擾帶。無獨有偶，每個粒子同時穿過2道縫隙時，其本身也會對自己造成干擾。這種粒子同時穿過“兩條路徑”的現(xiàn)象被稱為疊加態(tài)，它絕對是非常奇怪的現(xiàn)象。  

　　如果我們將一個探測器放在縫隙內(nèi)或縫隙后面，我們就可以發(fā)現(xiàn)是否有粒子穿過它?？墒窃谶@種情況下，干擾現(xiàn)象也消失了。僅僅通過觀察粒子的路徑，即使這種觀察不應(yīng)該干擾到粒子運動，結(jié)果依然發(fā)生了改變。 

　　20世紀(jì)20年代，曾與哥本哈根的量子大師尼爾斯·波爾（Niels Bohr）共事過的物理學(xué)家帕斯卡爾·喬丹（Pascual Jordan）認(rèn)為：“觀察不僅擾亂了應(yīng)該被測量的東西，甚至還產(chǎn)生了新的東西……我們強迫量子物理被假設(shè)在特定的位置上。換言之，我們自己也產(chǎn)生了可被測量結(jié)果?！?nbsp;

　　如果事實如此，客觀現(xiàn)實似乎不再重要，事情變得更加奇怪。如果粒子的行為性質(zhì)取決于我們是否在觀看它而發(fā)生改變，我們可以嘗試欺騙它來引誘其現(xiàn)身。為此，我們可以測量粒子穿過雙縫時到底走了哪條路徑，但是只有其穿過后我們才知道。那時，它應(yīng)該已經(jīng)決定是否從一道或兩道縫隙中穿過。 

　　20世紀(jì)70年代，美國物理學(xué)家約翰·慧勒（John Wheeler）曾為此做過實驗，這個“延遲選擇”實驗在隨后10年中不斷有人嘗試。當(dāng)量子粒子應(yīng)該已經(jīng)選擇好走一條路徑還是兩條路徑后，研究人員利用更先進(jìn)的技術(shù)測試它的路徑。事實證明，就像波爾預(yù)測的那樣，我們是否延遲測量沒有任何分別。只要我們在光子到達(dá)探測器前的路徑進(jìn)行測量，干擾現(xiàn)象就會消失。 

　　這就像大自然不僅知道我們是否在觀看，還知道我們想要看什么。無論何時，在這些實驗中，我們發(fā)現(xiàn)量子粒子的路徑，其路徑云可能最終會“崩潰”為單一明確的狀態(tài)。此外，我們的延遲選擇實驗意味著，純粹的注意行為可以引發(fā)“崩潰”，而非測量引發(fā)的任何物理干擾。但是這意味著，當(dāng)測量結(jié)果沖擊我們的意識時，真正的崩潰才會發(fā)生嗎？ 

　　20世紀(jì)30年代，匈牙利物理學(xué)家尤金·魏格納（Eugene Wigner）承認(rèn)了這種可能性。他說：“物體的量子描述通過印象進(jìn)入我的意識并產(chǎn)生影響，唯我論可能與當(dāng)前的量子力學(xué)在邏輯上一致?！被劾丈踔琳J(rèn)為，生物的存在已經(jīng)改變了此前許多可能的量子過去，并成為具體歷史。從這個角度來看，慧勒認(rèn)為我們從一來是就是宇宙演化的參與者。用他的話說，我們活在“共享宇宙”中。 

　　如今，物理學(xué)家們不同意解釋這些量子實驗的最好方法，某種程度上，此刻你對他們的評價取決于你的狀態(tài)。但是無論如何，這些都讓人不可避免地認(rèn)為，意識與量子力學(xué)存在某種聯(lián)系。從20世紀(jì)80年代開始，英國物理學(xué)家羅格·彭羅斯（Roger Penrose）就曾暗示，這種聯(lián)系可能在另一個方向有效。無論意識是否影響量子力學(xué)，或許量子力學(xué)都涉及到意識。 

　　彭羅斯問道，如果我們的大腦中存在分子結(jié)構(gòu)，它們能夠改變自己的狀態(tài)以回應(yīng)單一量子事件，結(jié)果會如何？難道這些結(jié)構(gòu)不能采用疊加態(tài)，就像雙縫實驗中的粒子？這些量子疊加態(tài)在神經(jīng)元中的顯示方式會通過電子信號觸發(fā)通信？彭羅斯表示，或許我們維持互相排斥心理狀態(tài)的能力并不奇怪，這實際上是真正的量子效應(yīng)。 

　　畢竟，人腦似乎能夠處理的認(rèn)知過程依然遠(yuǎn)超過數(shù)字計算機的能力。或許，我們甚至可在普通計算機（使用經(jīng)典的數(shù)字邏輯）上執(zhí)行看似不可能的計算任務(wù)。彭羅斯首先在他1989年著作《The Emperor's New Mind》提出，人類認(rèn)知中的量子效應(yīng)特性。這個想法被稱為Orch-OR,即“精心策劃的客觀還原”縮寫。在彭羅斯看來，“客觀還原”意味著，量子干擾和疊加態(tài)崩潰都是真實存在的物理過程，就像泡沫破裂那樣。 

　　Orch-OR借鑒了彭羅斯的解釋，即重力會對每個物體做出回應(yīng)，比如桌椅、行星等，盡管它沒有顯示出量子效應(yīng)。彭羅斯認(rèn)為，量子疊加態(tài)不可能出現(xiàn)在比原子更大的物體身上，因為它們的重力影響可能迫使兩個不兼容的時空共存。 

　　在美國物理學(xué)家斯圖亞特·哈莫洛夫（Stuart Hameroff）的幫助下，彭羅斯進(jìn)一步研究這個理論。他在1994年著作《Shadows of the Mind》中寫道，參與量子認(rèn)知過程的可能是名為“微管”的蛋白鏈。這些東西構(gòu)成了我們的大部分細(xì)胞，包括我們大腦中的神經(jīng)元。彭羅斯和哈莫洛夫認(rèn)為，微管震動可能可能適應(yīng)量子疊加態(tài)。但是沒有證據(jù)表明，這種現(xiàn)象可遠(yuǎn)程進(jìn)行。 

　　微管量子疊加態(tài)的想法得到2013年試驗的支持，但事實上這些研究都沒有提到量子效應(yīng)。此外，大多數(shù)研究人員認(rèn)為Orch-OR假想已經(jīng)在2000年發(fā)表的一項研究中被排除。當(dāng)時物理學(xué)家馬克斯·泰格馬克（Max Tegmark）宣稱，參加神經(jīng)信號的分子量子疊加態(tài)可能無法存在足夠長的時間，更無法支持這樣的信號被發(fā)送到目的地。 

　　類似疊加態(tài)這種量子效應(yīng)很容易在被稱為“脫散過程”而被毀。這個過程是量子物體與周圍環(huán)境相呼作用下產(chǎn)生的，導(dǎo)致“量子泄露”。在溫暖和潮濕的環(huán)境中，比如活細(xì)胞體內(nèi)，“脫散”進(jìn)行得非?？臁Ｉ窠?jīng)信號屬于電脈沖，是帶電原子穿過神經(jīng)細(xì)胞壁引起的。如果這些原子中的某個處于疊加態(tài)，并與神經(jīng)元相撞，泰格馬克證實疊加態(tài)應(yīng)該在不到十億分之一秒內(nèi)發(fā)生衰變。而對于神經(jīng)元來說，發(fā)出信號至少需要一萬萬億倍時間。因此，人們對大腦中的量子效應(yīng)想法都持很大的懷疑態(tài)度。 

　　然而，彭羅斯并不為這些爭論和觀點所動。盡管泰格馬克預(yù)測細(xì)胞中的超快脫散行為，但其他研究人員已經(jīng)在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)量子效應(yīng)的證據(jù)。有些人認(rèn)為，候鳥利用量子力學(xué)進(jìn)行磁性導(dǎo)航，綠色植物在光合作用中利用陽光制造糖。此外，大腦采用量子技巧的說法并未顯示出消失跡象，只是現(xiàn)在有了完全不同的說法。 

　　在2015年發(fā)布的研究中，美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校物理學(xué)家馬修·費舍爾（Matthew Fisher）認(rèn)為，大腦可能包含足夠支持更強大量子疊加狀態(tài)的分子。具體來說，他認(rèn)為磷原子核可能就有這種能力。在活細(xì)胞中，磷細(xì)胞幾乎無處不在。它們經(jīng)常以磷酸離子的形式存在，1個磷酸原子可與4個氧原子相結(jié)合。 

　　這些離子是細(xì)胞內(nèi)能量的基本單位，細(xì)胞的許多能量儲存在名為ATP的分子中，它包括3個磷酸基團(tuán)和1個有機分子。當(dāng)磷酸分子被切斷后，能量就會釋放出來供細(xì)胞使用。細(xì)胞有獨特的分子機制，可以將磷酸離子組成基團(tuán)，然后再分開。費舍爾提出一個方案，將2個磷酸離子放入被稱為“糾纏態(tài)”的特殊疊加態(tài)中。 

　　磷原子核擁有被稱為“自旋（spin）”的量子特性，這讓它們看起來就像能夠指定特定方向的小磁鐵。在“糾纏態(tài)”，一個磷原子核的自旋取決于其他磷原子核。換句話說，“糾纏態(tài)”實際上就是包含多個量子粒子的疊加態(tài)。費舍爾表示，這些原子核自旋的量子力學(xué)行為可能在時間尺度上抵制人類脫散現(xiàn)象。他同意泰格馬克的量子震動觀點，就像彭羅斯與哈莫洛夫等人提出的假設(shè)，它受到周圍環(huán)境的強烈影響，幾乎立即就會脫散。但是核自旋與周圍環(huán)境的交互作用并不強。 

　　同樣，在磷原子核自旋中，量子行為必須預(yù)防脫散現(xiàn)象。費舍爾說，這種情況很有可能發(fā)生，特別是磷原子被納入更大的物體中，比如波斯納分子。它由6個磷酸離子組成簇，并與9個鈣離子相結(jié)合。有些證據(jù)顯示，它們可以存在于活細(xì)胞中，盡管目前尚未定論。 

　　費舍爾認(rèn)為，在波斯納分子中，磷的旋轉(zhuǎn)可以抵抗脫散1天左右，即使在活細(xì)胞內(nèi)。這意味著，它們可以影響大腦的工作。這個想法源自波斯納分子可能被神經(jīng)元吞噬。通過分離和釋放鈣離子，波斯納分子可觸發(fā)一個信號，并向另一個神經(jīng)元發(fā)送。由于波斯納分子的糾纏，2個類似信號可能也會糾纏起來，你可能會說，這是“思想”的量子疊加。費舍爾認(rèn)為：“如果大腦中真的存在核自旋的量子過程，這將是極為常見的現(xiàn)象，幾乎時刻都在發(fā)生?！?nbsp;

　　當(dāng)費舍爾開始思考精神疾病時，產(chǎn)生了上述想法。他說：“在三四年前，當(dāng)我開始探索鋰離子在治療精神疾病時如何發(fā)揮巨大效應(yīng)時，我開始進(jìn)入大腦的生物化學(xué)領(lǐng)域?！?鋰類藥物被廣泛用于治療躁郁癥，它們發(fā)揮效用，但沒人知道其真實原理。費舍爾說：“我并未尋找量子解釋?！钡既话l(fā)現(xiàn)一篇文章，宣稱鋰類藥物在老鼠行為會產(chǎn)生不同影響，主要取決于鋰或其同位素被使用的形式。 

　　從表面上看，這是令人非常費解的。從化學(xué)層面上說，不同的同位素表現(xiàn)幾乎相同，因此如果鋰類藥物像常規(guī)藥物那樣，其同位素也應(yīng)該擁有類似效果。但是費舍爾意識到，鋰同位素不同的原子核存在不同的自旋行為。這種量子特性可能影響到鋰類藥物的治療效果。舉例來說，如果鋰替代波斯納分子中的鈣，鋰自旋可能感覺和影響磷原子，進(jìn)而干擾到它們的糾纏態(tài)。 

　　如果這種假設(shè)是正確的，它有望幫助解釋鋰類藥物為何能夠治療躁郁癥。在這個時候，費舍爾的提議似乎更像個有趣的提議。但是有多種方法可以測試其合理性，從波斯納分子中磷自旋的觀點開始，它們是否能夠長期保持量子相干性。這就是費舍爾接下來要做的。 

　　盡管如此，他依然謹(jǐn)慎地將有關(guān)“量子意識”的早期想法聯(lián)系起來，他認(rèn)為這充其量存在高度偶然性。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)他們在自己發(fā)現(xiàn)的理論中所處的位置并不舒服。大多數(shù)人希望意識和大腦可以遠(yuǎn)離量子理論，反之亦然。畢竟，我們甚至還不知道意識為何物，更不用說用理論來描述它了。 

　　現(xiàn)在，有許多新時代的“山寨產(chǎn)業(yè)”致力于“量子意識”概念，宣稱量子力學(xué)為心靈傳輸和心靈感應(yīng)等現(xiàn)象提供了合理解釋。為此，物理學(xué)家們常常羞于在一句話中同時提及量子與意識。但是撇開這些，這個觀點已經(jīng)有很長歷史。自從“觀察者效應(yīng)”和“思維優(yōu)先”早期融入到量子理論中后，很難再被分離出去。多位研究人員認(rèn)為，我們永遠(yuǎn)無法做到這一點。 

　　2016年，世界上最著名的“量子哲學(xué)家”之一、英國劍橋大學(xué)的艾德里安·肯特（Adrian Kent）推測，意識可能以細(xì)微而可探測的方式改變量子體系的行為?？咸貙@個想法十分謹(jǐn)慎，他承認(rèn)：“原則上，還沒有令人信服的理由讓我們相信，量子理論是試圖構(gòu)想出意識理論的正確理論，或量子理論的問題肯定與意識問題有必然關(guān)系?！?nbsp;

　　但肯特表示，很難看到基于純粹的前量子物理學(xué)的意識描述可以解釋其似乎擁有的所有功能。一個特別令人感到困惑的問題是，我們的意識思維如何體驗獨特的感覺，比如紅色或熏肉的味道。除了有視力障礙的人，我們都知道何為紅色，但我們沒有辦法傳達(dá)這種感覺，也沒有物理學(xué)能告訴我們它應(yīng)該是什么樣子。 

　　這種感覺被稱為“感受性”。我們認(rèn)為它們是外部世界的同一屬性，但事實上它們是我們意識的產(chǎn)物，很難解釋。的確，哲學(xué)家大衛(wèi)·查爾莫斯（David Chalmers）曾于1995年感嘆，意識是個“難題”。 

　　肯特表示：“有關(guān)意識與物理關(guān)系的每個思考都會陷入深深的麻煩之中?！边@促使他認(rèn)為：“如果我們認(rèn)為意識可以改變量子概率，我們就可以在理解意識進(jìn)化問題方面取得進(jìn)展?！睋Q言之，思維可對測量結(jié)果產(chǎn)生真實影響。 

　　然而，這個觀點沒有精確描述“何為真實”。但它可能影響我們目前對量子力學(xué)每個可能現(xiàn)狀的觀察，從某種程度上說，量子理論本身也是不可預(yù)測的?？咸乇硎?，我們可以通過實驗尋找這種影響，他甚至大膽預(yù)測找到這種效應(yīng)的幾率。他說：“我認(rèn)為意識導(dǎo)致量子理論發(fā)生偏轉(zhuǎn)的概率為15%，在未來50年內(nèi)通過實驗發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的幾率在3%左右。” 

　　如果肯特的預(yù)測成真，這將改變我們有關(guān)物理和思維的看法，它似乎是個值得探索的機遇。