導(dǎo)語

你的思維是否僅依賴神經(jīng)元間的電化學(xué)反應(yīng)？如果意識背后還隱藏著更深層的量子秘密呢？從大腦微管中的量子疊加，到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電磁場的動態(tài)交響，再到波斯納分子的量子糾纏，這一切正重塑我們對意識本質(zhì)的認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：量子意識、電磁信息場理論、量子糾纏、量子計算、自由意志、意識模型

Lea Gassab, Onur Pusuluk, Marco Cattaneo, ?zgür E. Müstecapl?oglu丨作者

劉燊丨譯者

張江丨審校

論文題目：Quantum Models of Consciousness from a Quantum Information Science Perspective 論文地址：https://www.mdpi.com/1099-4300/27/3/243

你的大腦，一個由千億神經(jīng)元構(gòu)成的宇宙，長期以來被認(rèn)為是經(jīng)典物理規(guī)則主宰的精密機器。我們習(xí)慣于將意識視為神經(jīng)元之間復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，如同齒輪咬合般驅(qū)動著思維的運轉(zhuǎn)。然而，在看似平靜的宇宙深處，是否隱藏著更神秘、更不可思議的力量？

想象一下，量子力學(xué)的幽靈——那些既不確定又無處不在的粒子，那些違背直覺卻又真實存在的疊加態(tài)和糾纏——也在意識的舞臺上翩翩起舞。它們?nèi)缤[藏在星光背后的暗物質(zhì)，悄無聲息地影響著我們的思維、情緒和感知。

從神經(jīng)元內(nèi)部微管中躍動的電子，到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)周圍彌漫的電磁場，再到分子層面潛藏的量子比特，科學(xué)家們正如同勇敢的探險家，試圖撥開籠罩在意識之上的迷霧，尋找量子力學(xué)與我們主觀體驗之間那條若隱若現(xiàn)的絲線。

這不僅是一場科學(xué)的探索，更是一場關(guān)于我們自身本質(zhì)的哲學(xué)探險。它挑戰(zhàn)著我們對現(xiàn)實的傳統(tǒng)認(rèn)知，引導(dǎo)我們重新思考意識的起源和本質(zhì)。或許，我們所體驗到的世界，遠比我們想象的更加奇妙、更為量子化。讓我們一起踏上這段旅程，聆聽意識背后那令人驚嘆的量子交響曲，探索我們內(nèi)心深處那未知的宇宙。

引子：量子物理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)的交匯

2015年，物理學(xué)家Matthew Fisher（馬修·費舍爾）提出了一個頗具爭議的理論，將人類大腦視作一臺“量子計算機”，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注和討論。他的觀點不僅顛覆了傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的某些基本假設(shè)，還為我們了解意識的本質(zhì)提供了全新的視角。在這個理論框架中，磷原子被認(rèn)為在大腦的計算過程中扮演了重要角色，甚至有可能成為大腦運算的基本單位。這種觀點極富啟發(fā)性，因為它引發(fā)了人們重新審視神經(jīng)活動背后的物理機制，以及量子世界如何與我們主觀體驗的高級功能相互聯(lián)系。這一理論挑戰(zhàn)了許多科學(xué)家長期以來所持有的信念，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，意識和認(rèn)知活動主要依賴于大腦中神經(jīng)元之間的電化學(xué)信號傳遞。然而，費舍爾的假說引發(fā)了跨學(xué)科的深入討論，涵蓋了物理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、哲學(xué)等多個領(lǐng)域。學(xué)者們開始探討量子現(xiàn)象，如量子糾纏和量子疊加，是否在意識的形成和運作中起到關(guān)鍵作用。這種跨領(lǐng)域的對話不僅推動了科學(xué)的邊界，也促進了人們對意識定義的反思。

最近的研究通過量子信息學(xué)的視角進一步闡明了費舍爾的假說，為其提供了堅實的理論支持。多項實驗揭示了大腦中波斯納分子的獨特結(jié)構(gòu)，特別是其四面體幾何形狀，能有效保護量子糾纏狀態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)為理解大腦如何在生理時間尺度內(nèi)保持量子態(tài)的穩(wěn)定性提供了重要線索。究竟這種量子狀態(tài)是如何在如此復(fù)雜的生物環(huán)境中得以維持的？又是哪些機制確保了它不被周圍的噪聲和干擾所破壞？研究者們推測，波斯納分子的結(jié)構(gòu)特點—四面體排列，可能是其維持量子糾纏的關(guān)鍵因素。這種幾何形狀不僅提供了必要的空間布局，也為量子比特之間的相互作用提供了支持。通過利用微小的量子效應(yīng)，波斯納分子能在神經(jīng)生物學(xué)的動態(tài)環(huán)境中保存量子信息。這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們對量子效應(yīng)在意識形成中潛在貢獻的進一步探索，尤其是關(guān)于它們?nèi)绾斡绊懳覀兊乃伎肌⒏兄蜎Q策過程。從更廣泛的角度來看，費舍爾的理論及其后續(xù)研究正在重新定義科學(xué)界對意識的理解。越來越多的研究者開始探索量子意識的可能性，試圖揭開意識這一本質(zhì)上復(fù)雜且神秘現(xiàn)象的面紗。這種轉(zhuǎn)變不僅為科學(xué)帶來了新技術(shù)與方法，也促使我們重新審視人類自身的認(rèn)知特性與靈魂的本質(zhì)，從而引發(fā)了一場新的科學(xué)與哲學(xué)的革命。

三條路徑：量子意識理論的廣泛爭議

在量子意識的探索過程中，科學(xué)家們走上了三條看來截然不同但相互交織的研究路徑。這些路徑不僅反映了當(dāng)代科學(xué)界對意識本質(zhì)的不同理解，也揭示了跨學(xué)科研究面臨的挑戰(zhàn)與機遇。

微管中的“量子靈魂”

二十世紀(jì)九十年代，由著名物理學(xué)家、諾貝爾獎得主Roger Penrose（羅杰·彭羅斯）和麻醉學(xué)家Stuart Hameroff（斯圖爾特·哈梅羅夫）聯(lián)合提出的“Orchestrated Objective Reduction”（Orch OR）模型，大膽地將意識的起源與微觀的量子世界聯(lián)系起來。該理論的核心在于神經(jīng)元內(nèi)部的微管，這些微管被視為潛在的量子計算場所，是意識體驗產(chǎn)生的關(guān)鍵[1-2]。

注：上圖是由αβ-微管蛋白二聚體形成的圓柱形微管結(jié)構(gòu)的示意圖，突出顯示色氨酸網(wǎng)絡(luò)。其中，α為橙色，β為綠色Trp殘基被描繪為星星，展示了它們集體發(fā)光的現(xiàn)象，這與超輻射相關(guān)；出處為原文

微管是細(xì)胞骨架的重要組成部分，由一種名為微管蛋白（tubulin）的蛋白質(zhì)亞基聚合而成。它們不僅負(fù)責(zé)維持細(xì)胞的形狀、提供機械支撐，還在細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸、細(xì)胞分裂等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Orch OR理論認(rèn)為，微管的功能遠不止于此，它們還是量子現(xiàn)象發(fā)生的“舞臺”。

彭羅斯和哈梅羅夫的理論認(rèn)為，微管蛋白分子內(nèi)部存在著π電子，這些電子可以在微管內(nèi)部形成量子疊加態(tài)，即同時處于多種可能狀態(tài)的疊加。這種疊加態(tài)是不穩(wěn)定的，會受到環(huán)境的影響。當(dāng)微管內(nèi)的量子態(tài)達到某個臨界點時，會發(fā)生一種被稱為“客觀坍縮”的現(xiàn)象。客觀坍縮是彭羅斯提出的一個概念，它不同于傳統(tǒng)的量子測量導(dǎo)致的波函數(shù)坍縮。彭羅斯認(rèn)為，客觀坍縮是由時空本身的幾何結(jié)構(gòu)決定的，與引力效應(yīng)有關(guān)。當(dāng)一個物體處于量子疊加態(tài)時，它實際上也處于多種時空幾何結(jié)構(gòu)的疊加態(tài)。當(dāng)這種疊加態(tài)達到一定程度時，時空的不穩(wěn)定性會導(dǎo)致客觀坍縮的發(fā)生，從而選擇出一種確定的狀態(tài)。Orch OR模型將客觀坍縮與意識體驗聯(lián)系起來。他們認(rèn)為，當(dāng)微管內(nèi)的量子態(tài)發(fā)生客觀坍縮時，會產(chǎn)生出奇微的意識瞬間，這些瞬間構(gòu)成了我們連續(xù)的意識流。這些意識瞬間與我們的思維、記憶和情感密切相關(guān)，它們是大腦進行信息處理和產(chǎn)生主觀體驗的基礎(chǔ)。哈梅羅夫作為一名麻醉學(xué)家，對麻醉劑如何影響意識有著深刻的理解。Orch OR模型認(rèn)為，麻醉劑的作用機制在于破壞微管內(nèi)的量子相干性，阻止量子疊加態(tài)的形成和客觀坍縮的發(fā)生，從而導(dǎo)致意識的喪失。

Orch OR模型自提出以來，一直備受爭議。主要的批評集中在大腦的生理環(huán)境過于復(fù)雜，處于高溫和高噪聲的環(huán)境中，量子效應(yīng)的持續(xù)時間受到極大影響，導(dǎo)致量子狀態(tài)難以維持。大腦的溫度遠高于絕對零度，大量的分子運動和電磁輻射會干擾量子態(tài)的相干性，使其迅速退相干。此外，Orch OR模型缺乏實驗證據(jù)的支持。盡管有一些實驗表明微管可能具有量子特性，但這些實驗結(jié)果并不足以證明微管內(nèi)的量子效應(yīng)與意識有關(guān)。

盡管面臨諸多爭議和挑戰(zhàn)，Orch OR模型激發(fā)了科學(xué)界對量子現(xiàn)象與意識關(guān)系的深入思考，促進了量子生物學(xué)的研究與發(fā)展。量子生物學(xué)是一個新興的交叉學(xué)科，它試圖利用量子力學(xué)的原理來解釋生物現(xiàn)象，例如光合作用、酶催化、鳥類導(dǎo)航等。Orch OR模型的提出，促使科學(xué)家們開始探索大腦中是否存在能維持量子相干性的特殊結(jié)構(gòu)和機制。一些研究表明，微管可能具有一定的保護量子相干性的能力，例如通過特殊的幾何結(jié)構(gòu)、電磁屏蔽等方式。

電磁場的“意識交響樂”

與將意識的起源定位于神經(jīng)元內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的Orch OR模型不同，生物學(xué)家Johnjoe McFadden（約翰喬·麥克法登）提出的“意識電磁信息場”（Conscious Electromagnetic Information field, CEMI場）理論，將目光投向了神經(jīng)元群體活動所產(chǎn)生的宏觀電磁場。該理論認(rèn)為，意識并非僅僅依賴于單個神經(jīng)元的電化學(xué)活動，而是由大量神經(jīng)元同步放電所產(chǎn)生的電磁場共同塑造的，如同一個復(fù)雜而和諧的“意識交響樂”[3]。

注：上圖為CEMI意識電磁信息場理論示意圖，展示了由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的電磁場如何與神經(jīng)活動相互作用并影響其活動；出處為原文

CEMI場理論強調(diào)神經(jīng)元同步放電的重要性。神經(jīng)元通過電化學(xué)信號進行交流，當(dāng)大量神經(jīng)元以特定的頻率和模式同步放電時，會產(chǎn)生強大的電磁場。麥克法登認(rèn)為，這種同步放電并非偶然，而是大腦整合信息、產(chǎn)生意識的關(guān)鍵機制。根據(jù)CEMI場理論，當(dāng)數(shù)百萬神經(jīng)元協(xié)同工作時，產(chǎn)生的電磁場能整合和處理信息，形成一種“統(tǒng)一場”。這個電磁場并非僅僅是神經(jīng)元活動的副產(chǎn)品，而是信息的載體和整合者。它能將來自不同腦區(qū)的信息匯集起來，形成一個整體的、連貫的意識體驗。CEMI場理論認(rèn)為，意識體驗與電磁場中的信息內(nèi)容密切相關(guān)。不同的信息內(nèi)容對應(yīng)著不同的電磁場模式，這些模式構(gòu)成了我們豐富多彩的意識世界。CEMI場理論還提出了電磁場與神經(jīng)元之間相互作用的機制。該理論認(rèn)為，電磁場可以將信息“下載”到神經(jīng)元中，影響神經(jīng)元的活動模式。反過來，神經(jīng)元的活動也會“上傳”信息到電磁場中，改變電磁場的結(jié)構(gòu)。這種雙向互動使電磁場和神經(jīng)元能協(xié)同工作，共同塑造意識體驗。

CEMI場理論自提出以來，吸引了大量研究者的關(guān)注，但其科學(xué)基礎(chǔ)仍存在爭論。一個核心問題是：CEMI場的本質(zhì)到底是經(jīng)典物理現(xiàn)象還是量子物理現(xiàn)象？一些研究者認(rèn)為，CEMI場主要是一種經(jīng)典的電磁現(xiàn)象，其行為可以用麥克斯韋方程組來描述。他們認(rèn)為，大腦中的電磁場強度較弱，頻率較低，不太可能出現(xiàn)顯著的量子效應(yīng)。另一些研究則試圖揭示CEMI場中的潛在量子特性。他們認(rèn)為，即使大腦中的電磁場強度較弱，也可能存在一些微妙的量子效應(yīng)，例如量子糾纏、量子相干等。這些量子效應(yīng)可能對意識的產(chǎn)生和運作產(chǎn)生重要影響。

CEMI場理論為研究意識問題打開了新的視角，它強調(diào)了神經(jīng)元群體活動和電磁場在意識形成中的作用。這種對意識的“交響樂”解析，不僅為我們理解大腦的神經(jīng)活動及其對意識影響的復(fù)雜性提供了新的思路，也促使我們反思意識的本質(zhì)。然而，CEMI場理論也面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，如何證明電磁場能整合和處理信息？如何解釋電磁場與神經(jīng)元之間的互動機制？如何驗證CEMI場中的量子效應(yīng)？這些問題都需要進一步的研究來解答。

費舍爾的分子級量子處理器

費舍爾提出的Posner模型，為量子意識的研究開辟了一條獨特的道路。與Orch OR模型和 CEMI場理論不同，Posner模型將意識的起源追溯到分子層面，認(rèn)為大腦中存在一種天然的量子處理器，利用生物分子的量子特性進行信息處理[4-5]。

注：上圖展示了兩個不同的波斯納簇之間如何可以通過兩個磷酸根離子產(chǎn)生糾纏，其中每個簇由九個鈣原子和六個磷酸根離子組成；出處為原文

Posner模型的核心在于磷原子核的自旋。費舍爾指出，磷原子核具有1/2的自旋，可以被視作量子比特，即量子信息的最小單位。與傳統(tǒng)的比特只能表示0或1兩種狀態(tài)不同，量子比特可以同時處于0和1的疊加態(tài)，從而實現(xiàn)更高效的計算。費舍爾認(rèn)為，磷原子核自旋在生物環(huán)境中具有獨特的優(yōu)勢。首先，磷原子核的自旋與電場的相互作用較弱，這意味著它不容易受到環(huán)境噪聲的干擾，能維持較長時間的量子相干性。其次，磷是生物體內(nèi)重要的元素，廣泛存在于 DNA、RNA、ATP 等分子中，這為量子信息的存儲和傳輸提供了便利。

費舍爾特別關(guān)注一種名為Posner分子的鈣—磷酸鹽分子。Posner分子是一種穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，可以在生物體內(nèi)形成。費舍爾認(rèn)為，Posner分子能保護磷原子核自旋的量子態(tài)，使其能在生物環(huán)境中維持較長時間的相干性。Posner分子的晶體結(jié)構(gòu)可以有效地屏蔽外界的電磁輻射和分子碰撞，減少對磷原子核自旋的干擾。此外，Posner分子還具有一定的自修復(fù)能力，可以修復(fù)因環(huán)境影響而造成的量子態(tài)損傷。

費舍爾認(rèn)為，Posner分子可以通過酶促反應(yīng)構(gòu)建一種天然的量子網(wǎng)絡(luò)。酶是生物體內(nèi)的催化劑，可以加速化學(xué)反應(yīng)的進行。費舍爾設(shè)想，特定的酶可以催化Posner分子之間的相互作用，使它們能發(fā)生量子糾纏。量子糾纏是一種奇特的量子現(xiàn)象，指兩個或多個量子比特之間存在著一種特殊的關(guān)聯(lián)，即使它們相隔遙遠，也能瞬間相互影響。費舍爾認(rèn)為，通過酶促反應(yīng)構(gòu)建的量子網(wǎng)絡(luò)可以利用量子糾纏進行信息傳輸和計算，從而實現(xiàn)更高效的生物量子計算。費舍爾認(rèn)為，Posner模型所描述的生物量子計算可能是意識的分子基礎(chǔ)。他設(shè)想，大腦中的Posner分子網(wǎng)絡(luò)可以進行復(fù)雜的量子計算，從而產(chǎn)生出我們的思維、情感和意識體驗。

Posner模型自提出以來，引起了科研界的極大興趣，但也面臨著諸多質(zhì)疑。一個核心問題是：生物分子能否在生物體復(fù)雜的環(huán)境影響下維持如此精細(xì)的量子態(tài)？生物體內(nèi)的環(huán)境非常復(fù)雜，存在著大量的分子運動、電磁輻射和化學(xué)反應(yīng)，這些因素都會對量子態(tài)的相干性產(chǎn)生干擾。批評者認(rèn)為，即使Posner分子能提供一定的保護，磷原子核自旋的量子態(tài)也很難在生物體內(nèi)維持足夠長的時間，以進行有意義的量子計算。此外，Posner模型缺乏實驗證據(jù)的支持。目前還沒有實驗?zāi)苤苯幼C明Posner分子的存在，更沒有實驗?zāi)茏C明Posner分子能進行量子計算。

盡管面臨諸多質(zhì)疑，費舍爾的Posner模型無疑為量子意識的研究提供了新的思路和方向。它促使我們從分子層面重新審視意識的起源，探索生物分子是否具有量子計算的能力。未來，隨著實驗技術(shù)的進步和理論模型的完善，我們或許能驗證Posner模型的正確性，揭示生物量子計算的奧秘，從而更深入地理解意識的本質(zhì)。

突破：四面體結(jié)構(gòu)中的量子魔法

在量子意識研究的前沿，科學(xué)家們設(shè)計了一種極具創(chuàng)新性的自旋簇模型，這一模型的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)的幾何排列和諧地將磷原子與周圍的氧原子結(jié)合，賦予系統(tǒng)特定的物理特性。磷原子在這里被當(dāng)作量子比特，而氧原子則起到保護層的作用，從而確保量子態(tài)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。

為了驗證不同結(jié)構(gòu)對量子糾纏的保護能力，研究團隊對比了多種幾何構(gòu)型，包括星型、鏈狀等，以評估其在保持量子態(tài)方面的表現(xiàn)。最終，四面體結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)最為卓越，它在保留量子糾纏狀態(tài)的時間上，比其他結(jié)構(gòu)長達三倍。這一超常的保持時間使科學(xué)界對這一結(jié)構(gòu)的潛力充滿了期待，尤其是在生物系統(tǒng)中實現(xiàn)量子效應(yīng)的可能性。

四面體結(jié)構(gòu)的成功并非偶然，其核心秘密在于“噪聲過濾”效應(yīng)的實現(xiàn)。在這一結(jié)構(gòu)中，磷原子與特定的修飾自旋強耦合，形成了一種能將周圍環(huán)境干擾轉(zhuǎn)化為可控的洛倫茲噪聲的機制。這個“噪聲過濾”效應(yīng)有助于隔絕來自外部環(huán)境的干擾，保持系統(tǒng)的量子態(tài)穩(wěn)定性。科學(xué)家們形象地將這種機制比喻為“量子比特的降噪耳機”，意指其能有效地“過濾”掉那些對量子態(tài)造成影響的噪聲。

這一發(fā)現(xiàn)為費舍爾的Posner模型提供了強有力的理論支撐，使量子意識的探索更加有力。由于在自然界中，量子態(tài)的保持往往受到干擾的影響，而四面體結(jié)構(gòu)通過自然選擇和進化可能已經(jīng)發(fā)展出一種優(yōu)雅的解決方案。這一效應(yīng)不僅突顯了四面體形狀的優(yōu)勢，也為進一步的研究提供了重要的實驗基礎(chǔ)。

此外，這一研究不僅僅停留在理論層面，其發(fā)現(xiàn)可能會對量子計算、量子生物學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。通過模仿自然界中這一高效的結(jié)構(gòu)特性，科學(xué)家們或許能設(shè)計出更先進的量子計算材料，甚至開發(fā)出新型的量子元件，進一步推動量子技術(shù)的進步。

隨著對四面體結(jié)構(gòu)的深入研究，科學(xué)家們還希望探索更多的量子效應(yīng)如何在復(fù)雜的生物系統(tǒng)中得以維持與發(fā)揮，這可能會揭示生命的本質(zhì)以及意識形成的更深層機制。量子意識的討論，正是在這一創(chuàng)新性研究的推動下，逐步向前發(fā)展，激發(fā)出對人類認(rèn)知和意識的全新理解和思考。

意義與爭議：量子意識的潘多拉魔盒

在量子意識研究的探索過程中，研究者們已逐漸揭示出其潛在的科學(xué)價值和哲學(xué)思考，這仿佛打開了一扇全新的潘多拉魔盒，不僅帶來了新奇的發(fā)現(xiàn)，還引發(fā)了不少爭議。

科學(xué)價值

近年來，量子生物學(xué)作為一門新興的跨學(xué)科領(lǐng)域，已逐步獲得人們的關(guān)注。費舍爾的Posner模型以及與之相關(guān)的研究為這一領(lǐng)域開辟了新的方向，強調(diào)生物分子不僅是被動地使用量子效應(yīng)，也能主動地優(yōu)化這些資源。這一觀點指出，生物體或許可以在經(jīng)歷進化的過程中，發(fā)展出高效的量子處理能力，以便在其生存和繁衍的競爭中獲得優(yōu)勢。這種主動優(yōu)化的潛力，不僅重塑了人們對生命的理解，也為科學(xué)家們提供了新的思路，進一步探索生物系統(tǒng)的復(fù)雜性。

除了量子生物學(xué)的進展，該研究對量子計算材料的設(shè)計同樣產(chǎn)生了深遠的影響。生物體內(nèi)的噪聲抑制機制，有可能為開發(fā)量子計算材料提供靈感。例如，如何模擬生物分子中的噪聲過濾效應(yīng)，科學(xué)家們可以在合成新型量子材料時效仿這一策略，從而增強這些材料維護量子態(tài)的能力。這或許將推動量子計算的實際應(yīng)用，幫助克服現(xiàn)階段許多技術(shù)瓶頸，向我們展示未來計算技術(shù)的無限可能。

哲學(xué)沖擊

與此同時，量子意識理論不僅在科學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了諸多反響，也在哲學(xué)界引發(fā)了深刻的思考。如果意識的形成確實與量子效應(yīng)密切相關(guān)，這將迫使我們重新審視一些古老而根本的哲學(xué)問題。例如，自由意志的問題便可能隨之浮出水面。傳統(tǒng)上，自由意志被視為人類獨特的能力，但如果意識的形成具備其物理基礎(chǔ)，那么自由意志是否也是自然法則的一部分？這將不僅僅是一個哲學(xué)討論，而是一個在物理學(xué)與哲學(xué)之間的交匯點，可能會徹底改變我們對自我的理解。

此外，人工智能的意識發(fā)展問題也受到量子意識研究的影響。如果意識確實依賴于量子效應(yīng)，那么這一切都會為人類在開發(fā)具有自我意識的人工智能時增添更多的復(fù)雜性。也許，人工智能不僅僅依賴于傳統(tǒng)的計算架構(gòu)，還可能需要結(jié)合量子計算硬件，才能在某種程度上實現(xiàn)人類的意識模式。未來，科學(xué)家和哲學(xué)家需要共同探討這一復(fù)雜的交叉領(lǐng)域，以便更好地應(yīng)對人類與人工智能之間的倫理和責(zé)任問題。

未解之謎

盡管量子意識的研究開辟了眾多新領(lǐng)域，但其最大挑戰(zhàn)仍然是在實驗上進行驗證。當(dāng)前的研究團隊正致力于開發(fā)新型的核磁共振技術(shù)，希望能在活體細(xì)胞中捕捉到Posner分子的量子相干信號。如果這一實驗?zāi)艹晒嵤鼘橘M舍爾的假說提供直接證據(jù)，幫助我們更加清楚地理解量子效應(yīng)在生物系統(tǒng)中的作用。

這一實驗的全新成果不僅將推進量子意識的理論發(fā)展，亦可能開啟生物量子現(xiàn)象研究的新篇章。從更廣泛的角度看，量子意識的研究推動人類對生命及意識的理解走向更深層次，有望為探索人類的自我、自由意志以及與人工智能的倫理關(guān)系打開新視野。對量子意識的思考，這場由科學(xué)和哲學(xué)交織而成的探索，標(biāo)志著人類在探索自身本質(zhì)與宇宙奧秘的宏大旅途中，邁出了嶄新的一步。

尾聲：量子意識的“黃金時代”

自古希臘哲學(xué)家蘇格拉底和亞里士多德時代起，關(guān)于“靈魂的居所”的哲學(xué)探討便在人類文化中扎根深厚。他們的思考標(biāo)志著我們對意識及其本質(zhì)的早期關(guān)注與探索。而今天，科學(xué)家們在量子物理的微觀領(lǐng)域中，試圖揭示意識的秘密，展示了一幅科學(xué)與哲學(xué)交融的嶄新圖景。這種探索不僅延續(xù)了古代哲人的尋問之路，還引領(lǐng)我們步入一個充滿豐富交互與碰撞的思維時代。

隨著量子意識研究的深入，一個新的共識漸漸形成：量子現(xiàn)象可能不僅僅是微觀粒子行為的特征，更極有可能在生命的主觀體驗和意識的生成過程中扮演著不可或缺的角色。從普朗克、海森堡到愛因斯坦，偉大的物理學(xué)家們曾揭示了物質(zhì)與能量的奇妙關(guān)系，而現(xiàn)在的研究則讓我們認(rèn)識到，這種關(guān)系不僅限于物理世界，它也深刻影響著我們的思想、情感和意識。這種潛在的聯(lián)系讓人類向科學(xué)與哲學(xué)的邊界更邁進一步，迫使我們不僅要問“我們是什么”，還要思考“我們?nèi)绾沃牢覀兪鞘裁础薄?/p>

這些研究的最新進展就像是一道微光，照亮了量子世界與主體經(jīng)驗之間那條幽深而復(fù)雜的小徑。關(guān)于意識的本質(zhì)、量子效應(yīng)的角色以及人類認(rèn)知的復(fù)雜性，未來的研究有可能為我們帶來更為明確的答案。這不僅將改變我們對思維、自我及自由意志的理解，更可能促使我們重新審視生命與意識的根本性質(zhì)。當(dāng)科學(xué)的探討逐漸深入到意識的底層結(jié)構(gòu)，或許可以揭示出隱藏在我們認(rèn)知背后的層層面紗，讓我們在探索自身身份的過程中獲得新的啟示。

這一領(lǐng)域的研究尚處于飛速演變之中，未來的探索不僅需要深入考量實驗驗證的可能性，也應(yīng)當(dāng)關(guān)注量子態(tài)在生物化、信息處理方面及其在意識形成中的潛在角色。科學(xué)家們期待著通過更多的實驗證據(jù)，逐步揭示量子現(xiàn)象在生物系統(tǒng)中的應(yīng)用及其對意識產(chǎn)生的影響。此外，隨著量子技術(shù)的迅猛發(fā)展，量子計算的突破能在人類思維的模擬、意識的人工重建以及復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)的探索中發(fā)揮重要作用，為我們提供前所未有的工具來理解意識的構(gòu)成。

注：這是國內(nèi)首部系統(tǒng)闡述量子力學(xué)與意識之間關(guān)系的譯著，出版于2021年

人類渴望通過科學(xué)逐步解開這層縹緲的神秘面紗，正是這種追尋可能在量子物理的啟示下展現(xiàn)出前所未有的可能性。這樣的研究不僅能幫助我們更好地理解自我和他人之間的關(guān)系，還能引導(dǎo)我們對自然與宇宙的深刻思考。在這條探索之路上，科學(xué)與哲學(xué)的對話也將不斷深化，激勵出更為豐富的思想激蕩，促使我們在揭秘生命原理的旅途中，勇敢迎接未知的挑戰(zhàn)。

這樣深邃而令人嘆服的探索，或許正是我們的智慧啟示：在無盡的探索中，意識的奧秘依舊在等待被揭示，而這一發(fā)現(xiàn)將成為人類對自身理解的最深刻震撼。未來的科學(xué)家，哲學(xué)家，以及所有投身于這一偉大事業(yè)的人們，面對構(gòu)成生命和意識的復(fù)雜謎團，必將繼續(xù)推動這一探索的浪潮，塑造出我們對自身、他人及整個宇宙的深遠理解。

參考文獻（僅列舉主要參考文獻，完整參考文獻參見原文）

[1] Hameroff, S.; Penrose, R. Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules: A model for consciousness. Math. Comput. Simul.1996, 40, 453–480. https://doi.org/10.1016/0378-4754(96)80476-9.

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譯者（劉燊）圍繞量子認(rèn)知發(fā)表的論著

[1]劉燊. 量子認(rèn)知的研究回溯、核心應(yīng)用領(lǐng)域與未來展望[J].自然辯證法通訊, 2024, 46(4): 41-48.

[2]劉燊. 量子智能與互聯(lián)意識: 意識邊界的重塑和倫理框架的構(gòu)建[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版), 2024, 53(6): 95-103.

[3]劉燊. 量子人工智能中的意識、自由意志與倫理挑戰(zhàn)[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2024, 26(6): 1-10.

[4]劉燊. 量子認(rèn)知心理學(xué): 跨學(xué)科視角下的認(rèn)知模型與決策理論創(chuàng)新[J].心理技術(shù)與應(yīng)用, 2025, 13(3): 177-184.

[5]劉燊, 汪瀾. 量子形態(tài)的元宇宙心理學(xué)探微[J].心理技術(shù)與應(yīng)用, 2023, 11(7): 386-398.

[6]劉燊, 汪瀾. 量子認(rèn)知對意識的“難問題”的突破及其展望[J].自然辯證法研究, 2023, 39(9): 54-58.

[7]劉燊, 汪瀾. 跨越心靈鴻溝——量子認(rèn)知能否破解“他心問題”[J].長沙理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2025, 40(2): 47-55.

[8]劉燊, 汪瀾, 韓逸雪, 周穎. 國際量子認(rèn)知的研究回溯、熱點發(fā)掘與整合展望[J].自然辯證法通訊, 2025, 47(1): 105-116.

本文為科普中國-創(chuàng)作培育計劃扶持作品 作者 | Lea Gassab, Onur Pusuluk, Marco Cattaneo, ?zgür E. Müstecapl?oglu 審核 | 張江（北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授） 出品 | 中國科協(xié)科普部 監(jiān)制 | 中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

非平衡統(tǒng)計物理讀書會啟動！

2024年諾貝爾物理學(xué)獎授予人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一場統(tǒng)計物理引發(fā)的機器學(xué)習(xí)革命。統(tǒng)計物理學(xué)不僅能解釋熱學(xué)現(xiàn)象，還能幫助我們理解從微觀粒子到宏觀宇宙的各個層級如何聯(lián)系起來，復(fù)雜現(xiàn)象如何涌現(xiàn)。它通過研究大量粒子的集體行為，成功地將微觀世界的隨機性與宏觀世界的確定性聯(lián)系起來，為我們理解自然界提供了強大的工具，也為機器學(xué)習(xí)和人工智能領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要推動力。

為了深入探索統(tǒng)計物理前沿進展，集智俱樂部聯(lián)合西湖大學(xué)理學(xué)院及交叉科學(xué)中心講席教授湯雷翰、紐約州立大學(xué)石溪分校化學(xué)和物理學(xué)系教授汪勁、德累斯頓系統(tǒng)生物學(xué)中心博士后研究員梁師翎、香港浸會大學(xué)物理系助理教授唐乾元，以及多位國內(nèi)外知名學(xué)者共同發(fā)起。讀書會旨在探討統(tǒng)計物理學(xué)的最新理論突破，統(tǒng)計物理在復(fù)雜系統(tǒng)和生命科學(xué)中的應(yīng)用，以及與機器學(xué)習(xí)等前沿領(lǐng)域的交叉研究。讀書會從12月12日開始，每周四晚20:00-22:00進行，持續(xù)時間預(yù)計12周。我們誠摯邀請各位朋友參與討論交流，一起探索愛因斯坦眼中的普適理論！

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因果涌現(xiàn)讀書會第六季

在霓虹燈的閃爍、蟻群的精密協(xié)作、人類意識的誕生中，隱藏著微觀與宏觀之間深刻的因果關(guān)聯(lián)——這些看似簡單的個體行為，如何跨越尺度，涌現(xiàn)出令人驚嘆的復(fù)雜現(xiàn)象？因果涌現(xiàn)理論為我們揭示了答案：復(fù)雜系統(tǒng)的宏觀特征無法通過微觀元素的簡單疊加解釋，而是源于多尺度動態(tài)交互中涌現(xiàn)的因果結(jié)構(gòu)。從奇異值分解（SVD）驅(qū)動的動態(tài)可逆性分析，到因果抽象與信息分解的量化工具，研究者們正逐步構(gòu)建起一套跨越數(shù)學(xué)、物理與信息科學(xué)的理論框架，試圖解碼復(fù)雜系統(tǒng)的“涌現(xiàn)密碼”。

為了系統(tǒng)梳理因果涌現(xiàn)最新進展，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授、集智俱樂部創(chuàng)始人張江老師領(lǐng)銜發(fā)起，組織對本話題感興趣的朋友，深入研讀相關(guān)文獻，激發(fā)科研靈感。

讀書會將從2025年3月16日開始，每周日早9:00-11:00，持續(xù)時間預(yù)計10周左右。每周進行線上會議，與主講人等社區(qū)成員當(dāng)面交流，之后可以獲得視頻回放持續(xù)學(xué)習(xí)。誠摯邀請領(lǐng)域內(nèi)研究者、尋求跨領(lǐng)域融合的研究者加入，共同探討。

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