神经元微管: 意识研究 量子力学 “量子意识”

我们为什么不需要量子力学？［意识研究专题之一］ (2008-04-27 01:07:55)
标签：意识 量子力学 神经机制 神经生物学 认知科学 心灵哲学 教育 分类：哲思

　本博按：一些初步想法，也是学位论文里的部分内容，欢迎诸位批评指正。



简述：部分研究者试图借助量子力学来解释意识。目前学界已经有好几种关于意识的量子理论版本。比如，Penrose和Hameroff（Hameroff and Penrose, 1996）认为，传统的神经科学无法最终解释意识的种种特性，必须引入描述物质与能量基本行为的量子力学才行。具言之，他们试图从量子物理学层面来解释意识是如何产生出来的。二人共同提出了一种关于意识产生于神经元微管（microtubule）中的量子计算假说，即“Orch OR模式”（ the model of Orchestrated Objective Reduction, 神经元微管中量子计算的调谐的客观还原模式）。该理论主要观点如下：①意识与发生在大脑神经元微管中的特殊的量子现象有关。这种量子现象被称为一种不同于经典的波函数坍缩的新型波函数坍缩。它与环境、观察或测量无关，而是由某种客观因素干扰了叠加所引发的坍缩，故称为“客观还原”。②大脑神经元和神经胶质内的每一个微管都相当于一个量子计算机，相互叠加的微管蛋白充当了量子比特（qubit），在微管中执行量子计算，一旦达到量子引力的阈值，它们就自我坍缩（self-collapse,又称为“客观还原”）为经典比特（bit），从而产生出有意识的事件。③ 一种特殊的神经调节过程能够把众多不连续的意识事件协调起来，形成连续的意识流，从而实现从潜意识过程到意识过程的的转变。



辨析：（1）一个有力的批评来自圈类人士。物理学家Tegmark（2000）经过复杂计算后发现，“Orch OR模式”是不可能成立的。他的计算结果是：量子叠加在10-13至10-20秒内消失，而最快的神经元活动时间大约为10-3秒。由此，他得出一个结论：无论大脑里面出现怎样的量子过程，对于神经元来说，量子叠加发生的时间太快，以至于对它毫无帮助。或者说，即使我们的神经活动某些过程中确实存在这种所谓的“Orch OR模式”，但是客观条件决定了此“Orch OR模式”中的特殊的量子现象与我们实际的有效意识活动无法发生任何联系，那么我们的大脑就不可能是量子计算机。



由于以下两个原因，我不打算一一介绍关于意识的所有量子力学版本。这两个原因是：（1）目前所有研究意识的量子力学版本似乎都没有重视这样一个关键问题：针于意识的量子力学解释实际上是否可行？这是一个在对意识采取任何量子力学解释之前必须回答的问题。实际上，目前学界对此问题的回答不一，存在较大争议。我们还可以发现，尽管目前各种量子化版本里充满了种种复杂的技术术语和奇思怪想，却普遍缺乏对实际产生意识时的脑神经机制的具体关照。换言之，即使可以先搁下“主体性的意识经验究竟能否获得量子力学解释”这样一个重要问题不管，我们仍然有充分的理由认为，引入量子力学来解释意识现象也是一种非常冒险的做法。因为一旦撇开了意识实际发生时的脑神经机制，任何一种关于意识现象的量子力学解释很可能都会沦为不切实际“空想”。我们禁不住要问：量子力学框架里的“量子意识”究竟是不是脑中实际发生的意识？很明显，我们寻求的是关于意识的种种解释，而不是关于假想的“量子意识”的种种解释。（2）下面这个一般性的质疑可能对目前所有关于意识研究的量子力学版本都有效。这个质疑来自神经科学家Koch和Hepp（Koch and Hepp, 2006）。他们在一篇题为“大脑中的量子力学”（Quantum Mechanics in the Brain）的论文里，提出了意识现象只能从神经生物学层面而不能从量子力学层面解释的三点重要理由：①大脑中信息处理过程中有两个关键因素：神经突触间隙间的化合物传递和神经突触间动作电位的产生。二者均足以破环掉任何连贯一致的量子态。因此，神经突触之间只能传递经典的信息（bit），而不允许传递量子信息（qubit）。②包含有大量有机活性物质的复杂的神经系统不同于遵循物理学定律的简单易分离系统。③也许大脑里的某些离子活动遵循量子力学，但大量的神经科学研究显示，大脑有效地处理各种信息并不需要依赖任何量子力学机制的解释。因此我认为，如果Koch和Hepp的反驳有效的话，那么按照“奥卡姆剃刀原则”，由于意识现象的量子力学解释是冗余的，因此可以被“剃掉”。换言之，关于意识现象，神经生物学解释已经足够了。





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logik我对量子力学解释意识不太了解,不过我自己感觉,用量子力学来解释目前还没有看到明确的路径.用量子力学来解释意识,如果用哥本哈根的经典诠释,不免会陷入循环论证的危险,因为哥本哈根诠释认为正是意识造成波函数的塌缩,如果再用塌缩机制来解释意识,也许就是循环论证.当然也可以不承认哥本哈根诠释,认为意识在波函数的塌缩中没有作用.鉴于对量子力学的哲学诠释现在也是学说纷纭,但大部分诠释还处在抽象假说阶段,因此对量子力学本身的奥秘尚未真正揭开,用其解释意识现象,这不但不利于解决问题,可能会带来一系列更多更难以解释的问题.
(2008-04-27 09:12:06)
博主回复：
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博主基本上同意LOGIK的看法。
(2008-04-27 15:48:16)
博主回复：
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新浪网友楼主的文章，其实，还是假设意识本身是相当被动的，正如logik所言，由于大量的量子理论认为意识在量子过程中起到了关键性的作用，由此，用于涉及到意识本身，很多事情就难以厘清。也许，楼主依然秉承着MIT的学风，认为大脑分泌意识，如同肾脏分泌尿液。

但是，从实证的角度说，有些问题却是经典理论无法解释的，比如化学反应速度和神经过程之间的不匹配，最近被某些研究者认为是意识的量子芝诺效应在期间起作用，才导致使原本不是一个数量级的过程能够协调；还包括信息在脑内的传递模式与凝聚态的相似性等等...

一如胡塞尔的现象学所言，任何判断都有隐性的前置肯定，我们往往可能在提出问题的时候，已经肯定了一些我们没有论证过的事情。有机会的话，Q聊吧，86741047
(2008-08-15 10:04:07)
博主回复：
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博主我在该贴（我们为什么不需要量子力学？）中提出的两个基本观点都是比较中性的，并不带有任何个人的或者倾向性较强的看法。

第一个观点：在我们尚未研究清楚与意识发生有关的脑神经机制之前，就提出各种关于意识的量子力学解释是否可行？这个观点代表了目前学界对关于意识的量子力学解释的一种普遍质疑（参见斯坦福哲学百科全书之“意识的量子力学进路”（Quantum Approaches to Consciousness ）条目）；

第二个观点：如果考察一些重要的关于意识研究的神经科学实验，我们自然会得出这样的结论：仅仅运用神经生物学知识来解释意识就够了。因此按照奥卡姆提到原则，我们并不需要量子力学解释