单个量子系统的波函数坍缩时间无法通过物质之间的相互作用显现出来

http://www.quantummotion.org/books/Q&C-chap6.pdf

第六章 理解意识
即使我们有了一个关于意识的科学理论，我们仍需解释意识为什么存在。本章我们将分析意识存在的一些可能原因，这是理解意识所不可或缺的。此外，我们还将对有关意识的一些其他问题进行简要的讨论。
6．1 存在的理由
存在总有它的理由。作为物质的一种基本性质，意识的存在同样有它的理由。找寻到这些理由将有助于我们更深入地理解意识，同时，这些理由也将是完备的意识理论所不可缺少的一部分。
意识的存在，正如量子运动的存在一样，是有其必然性的。关于意识存在性的一般论证是物质的内在性质论证[4][25]。我们知道，目前的物质理论只通过相互关系（如因果关系，相互作用关系等）来描述物质实体，其中物质的性质，如质量，电荷等，都是相对于其他物质而定义的。例如，物质质量的定义是它所受的外力（即其它物质的作用）与所产生的加速度的比值1。那么，这些外在性质是谁的性质呢？如果物质没有它自己的内质，又怎么有资格存在呢？而那些外在性质又何处归属呢？此外，如果每个物质实体都通过与其它实体的关系来描述，而这些实体又通过与另外一些实体的关系来描述，以至无穷，那么，这个巨大的因果关系网究竟与什么有关呢？是什么产生了这些因果作用呢？逻辑上合理的假设是，物质不应当只是一个空泛的代名词，它应当有自己的内在性质。正是这些内在性质使它存在，使它具有外部性质，并使它具有产生因果关系的能力。这样，物质才是具有内在性质的充实的实体，而不是一个只占有位置的空壳。
另一方面，作为物质的一种基本性质，意识本质上是主观的、内在的，并且它的存在不依赖于任何其他物质的存在，从而意识是物质的一种最基本的内在性质。于是，物质的存在本身要求它具有一种内在性质，而意识正是最佳的候选者。因此，物质内在性质的存在将为意识的存在提供理由。进一步地，如果意识是物质唯一的内在性质，那么可以预计，意识将是物质外在性质的更本原的内在基础。物质的所有外在性质，如质量、电荷等，原则上都将由意识这一内质所引起，而意识也将具有更多的基本物理效应2。在此意义上，物质因意识而存在，意识才是存在的本原。
下面我们将给出意识存在的更直接的原因。我们将论证，物质运动的一些外在性质通过物质之间的相互作用无法显现，而必须通过物质的内在性质---意识才能显现。因此，物质存在的显现性将要求意识的存在，这将为意识提供一个直接的存在原因。
1 值得指出的是，基于宏观经验，我们关于宏观物体质量的直观图像似乎描述了物质的一种内在性质。然而，这只是直观图像，目前的物理学理论没有描述物质的任何内在性质。
2 上一章所讨论的意识潜能正是这些基本物理效应的反映。
量子与意识 第六章 理解意识
我们分析波函数的坍缩过程。根据量子运动理论，这一过程是单个量子系统的客观运动过程，它的完成时间同样是客观存在的，从而必然可以通过某种方式显现出来3。如果这一完成时间原则上不能显现出来，它就不会作为真实的物理性质而存在，从而波函数坍缩过程，进而量子运动都将不复存在。另一方面，根据（不包含意识的）量子运动的演化规律，单个量子系统的波函数坍缩时间无法通过物质之间的相互作用显现出来。这是一个深刻的逻辑矛盾，波函数坍缩过程的实在性要求这一过程的完成时间是可以显现的，而物质之间的相互作用却无法将它显现出来。这一矛盾的解决将从根本上要求，波函数坍缩时间必须通过物质自身的一种内在作用或内在性质（而不是由相互作用表达的外在性质）显现出来。根据第三章的分析，这种基本的内在性质就是物质的意识性质，只有意识才能将波函数坍缩时间测量出来、显现出来。因此，波函数坍缩时间的可显现性将要求意识的存在，这为意识的存在提供了直接可检测的物理原因。
此外，存在的显现性还要求，不同的存在应当可以有不同的显现，否则它们就是同一种存在。由于不同的量子态描述不同的量子运动存在，因此，它们应当可以产生不同的表现，应当可以被区分开。而根据（不包含意识的）量子运动的演化规律，不同的量子态是无法通过物质之间的相互作用来区分的。因此，不同量子态的可区分性同样要求物质的一种内在作用或内在性质的存在。根据第三章的分析，物质的这种基本的内在性质也是意识性质，只有利用意识才能区分不同的量子态。因此，不同量子态的可区分性同样要求意识的存在，这为意识的存在提供了另一个物理原因。
一般的物理性质，如质量、电荷、连续演化过程的时间等，都可以通过物质之间的相互作用显现出来，而波函数坍缩过程的时间、不同量子态的差别等却是一类特殊的物理性质，它们只有通过物质的内在性质---意识才能显现出来。正是这些物理性质的客观存在为意识的存在提供了理由，或者说，物质运动的存在要求意识的存在。我们甚至可以说，只有存在意识，这些物理性质才能存在，物质运动也才能存在。
6．2 演化之路
尽管意识不是产生的，而是作为物质的基本性质存在，但是意识的形式和内容却与自然演化有关。一般情况下，意识的形式将随演化变得越来越复杂，而意识的内容也将随演化变得越来越丰富。
利用意识形式和内容的演化相关性，我们可以给出意识普遍存在的一种演化论证。实际上，早在1874年W.K.Clifford就曾给出这样的论证。他认为，“我们不能假设从一个生物到另一个生物的如此巨大的跃变应该在演化过程的任何点上发生过，这一跃变引入了一
3 我们认为，实在的最基本特性就是可显现性。实在只有显现才成为实在，否则就是不存在。这一观念可以看作是最小本体论原理的一个推广。根据这一原理，如果某种事物从根本上不可测知，则它便是不存在的，反之，如果某种事物是存在的，它便可以被测知。由于这一推广不再涉及观察者和可测性，它将是关于实在的更广泛的基本原理。
量子与意识 第六章 理解意识
种与物理事实完全不同的、绝对分离的事实。任何人都不可能指出这一事件在演化过程中所发生的特殊位置。如果我们接受进化论，我们唯一能得出的结论就是，即使在最低级的组织中，甚至在游弋于我们血液中的阿米巴中，都存在某种与我们的意识具有同样本质的东西，尽管对于我们而言它是不可想象地简单。”[4]
在意识是物质基本性质这一前提之下，上述论证将说明意识的形式和内容也是普遍存在的，并且有一个从简单到复杂的演化过程。然而，为了进一步说明意识的这种演化特征，我们还必须论证意识的有用性。如果意识在演化过程中没有任何用处，那么自然演化将不会产生复杂的意识形式，也不会产生丰富的意识内容。由于自然演化中大量随机因素的存在，以及自然选择的极端残酷性，意识在从简单到复杂的整个过程中完全作为一种无用的伴随现象似乎是非常不可能的。如果意识在自然演化过程中有用，那么演化开端的意识，或者说最简单的意识也应当对生物进化有用。因此，最简单的生物，如草履虫，也应当具有一定的意识感受（而不是只具有意识性质，没有意识内容），并且这种简单的意识同样也具有一定的功能，这些功能对生物进化有用。简单意识的不断演化在一定阶段会达到一种功能上的跃变，而使拥有它的生物具有更大的进化优势，寒武纪发生的生物大爆炸可能是一个例证[93]。
另一方面，如果物质的结构（如量子结构）适合于表征复杂的意识内容，那么可以合理地推测，对应于这个结构的各种功能一般将存在相应的意识感受。由于意识是物质的基本性质，这种物质结构与意识内容的对应性应当是普遍的，而不必与演化有关。这样，功能由简单到复杂的演化过程也就是意识从简单到复杂的演化过程。由于功能的有用性，自然演化将使它变得越来越复杂，而意识也将随之变得复杂，即使意识对于生物进化无用。然而，在这种情况下，适合于表征复杂意识的物质结构的出现似乎是完全随机的。原则上，不适于表征复杂意识的物质结构也可以完成相同的功能，为什么它们没有出现呢？而且这种结构似乎比意识结构更容易实现。看来，即使合适的物质结构都将伴随意识感受，这种意识感受还是应当具有一定的演化有用性。除非任何物质结构和状态都对应意识感受，否则适合于表达复杂意识的物质结构和状态的出现必然有自然演化的原因，而这又进一步要求意识具有演化有用性。那么，意识，尤其是简单的意识究竟具有怎样的演化有用性呢？这却是一个困难的技术问题。
综上所述，意识应当是普遍存在的，即使最简单的生物也应当具有意识感受，并且这种简单的意识感受同样具有演化有用性。
6．3 无意识与睡眠
尽管意识是物质的基本性质，但是却可以存在无意识的状态。这里的无意识并不是说不存在意识性质，而是指没有意识内容。没有内容的意识便是无意识，无意识就是意识内容为空的意识态。
量子与意识 第六章 理解意识
那么，什么样的物质状态对应于无意识呢？一种情况是，处于量子叠加态的意识系统不具有确定的意识，从而这种物质状态是无意识的。例如，在产生确定性意识感受的过程中，或者说在意识时间之内，意识系统处于量子叠加态，它是无意识的。意识系统因此无法意识到产生意识感受的过程，而只能意识到产生的意识感受结果。
另一种情况是，意识生物在（无梦的）睡眠过程中是无意识的。睡眠现象对于意识来说是不寻常的。通过这一现象可以看出，意识并不总是完全控制它的身体。意识可以控制自己何时睡去，但却无法控制自己何时醒来，因为在醒来之前没有意识。看来，对于睡眠现象，必定存在一个无意识的开关，它是一个自动运行的准周期系统。这个开关系统有效地控制意识的有无，以及清醒状态和睡眠状态的更迭。在睡眠时，身体和意识系统都可以得到休息。这显然是自然进化的结果。可以推测，最初这种控制系统的出现是要付出代价的，意识生物可能永远也无法醒来，也可能在睡眠中被攻击而死亡。然而，睡眠休息的演化优势可能更大，它使控制意识休息的开关系统不断完善，并使睡眠功能最终为自然演化所选择保留下来。睡眠现象的存在强烈暗示了复杂的意识系统是自然演化的结果，它还保留着自动机的痕迹。
睡眠过程中的无意识状态是怎样的呢？是意识系统处于量子叠加态还是意识过程被关闭了呢？很可能是意识过程被关闭了。我们知道，只有复杂的量子纠缠态和相应的量子计算过程才能产生丰富的意识感受，而这种意识过程是可以控制的。在一定条件下，意识系统将不会形成复杂的量子纠缠态，而相应的量子计算过程也不会发生，从而不存在意识过程，也不会产生意识感受。例如，在麻醉状态下意识系统将失去意识，而此时很可能也是意识过程被阻闭了。
6．4 自由意志
自由意志是复杂意识系统的一种性质，它是自我的一种感觉。每个清醒的人都有这种感觉，他会感觉到自己的存在，并感觉到自己具有自由意志。
根据量子意识理论，意识系统的状态演化只有两种，一种是有规律的演化过程，包括线性和非线性演化，另一种是完全随机的动态坍缩过程。对于这两种演化过程，意识系统的状态变化要么遵循严格的决定论规律，要么是完全随机的。因此，从第三人称的客观角度来看，自由意志并不存在。
尽管意识系统的物质状态演化要么是决定论的，要么是完全随机的，但是相应的意识感受的演化却不完全是这样的。由于意识系统无法意识到基于量子计算的意识过程，而只能意识到量子计算所产生的意识结果，它将只能意识到上述物质演化过程的极小部分。此外，由于意识的选择性注意机制[26]，即使对于意识结果，意识系统也只会意识到其中很小的一部分。例如，对于“我想做。。。”的情况，主体只是意识到一个决定过程的结果，而并未意识到这一过程以及导致它的进一步原因。因此，意识系统一般意识不到自己受约
量子与意识 第六章 理解意识
束的决定论演化（以及完全随机的演化），从而他不会感觉到自己意识状态的变化和行为的变化是被预先决定的，是受约束的。进一步地，人可以进行选择，可以采取行动，并可以意识到自己进行选择、采取行动，因此他会感觉到这些选择和行动是自己做出的，是自由进行的。例如，一台计算机同样可以在不同情况之间做出选择，一块石头同样可以对不同的力做出不同的反应，而如果它们可以意识到是自己做出的选择和反应，那么它们同样会认为自己具有自由意志。因此，从第一人称的主观角度来看，人会感觉到自己具有自由意志，具有自由选择的能力。当然，也存在外界因素（如社会因素等）约束人行为的情况。在这种情况下，人也会感觉到自己的选择和行动受到约束，而不是完全自由的。
看来，自由意志只是人的一种美妙幻觉。正如爱因斯坦所言，“如果月亮在其环绕地球的永恒运动中被赋予自我意识，它就会完全确信，它是按照自己的决定在其轨道上一直运动下去。这样，会有一个具有更高洞察力和更完备智力的存在物，注视着人和人的所为，嘲笑人以为他按照自己的自由意志而行动的错觉。”[94]
如果自由意志只是一种主观虚幻，这是否会影响我们生活的意义呢？是否会影响我们的雄心和梦想呢？难道我们的生活已被预先决定了吗？无论是否努力我们的成功和失败都已注定了吗？我们只不过是按一定程序运行的自动机？！即使我们具有意识，可以意识到自己的行为和选择，但是作为自动机我们能比变形虫，计算机，甚至石头好多少呢？由于我们知道自由意志只是一种虚幻，也许我们的境遇会更糟。一种可能的解答是，尽管我们也是自动机，但是对于我们而言，意识感受是真实的，自由意志是真实的，痛苦与欢乐也是真实的。如果我们赋予生活以意义，如果我们有雄心和梦想，我们就会生活得更好。而这些的确是被预先决定了的，它们在很大程度上是自然选择的结果。