量子力学是概率的而不是决定论的，它告诉人们，经典物理学只不过是近似地正确，量子力学才是精确正确的。
——坤鹏论
一、还原论：灵魂，你在哪里？我怎么找也找不到你！
“现代计算机之父”、“博弈论之父”约翰·冯·诺依曼曾说过，科学面临的两个显著问题是天气预测及人脑运作。
今天，我们对天气的复杂性已经有了较好的理解，我们了解了主要的方程式，并知道它是一个不可模拟的系统。
但是，人脑仍然是一个谜。
对于人脑，从物质层面，人类已经解剖得清清楚楚。
但是，最难寻找的是控制人脑的，那个被称为哲学家称为意识、灵魂、精神的东西。
现在的科学家们似乎不愿意用“灵魂”这个词，认为它太不科学，他们更经常使用“意识”。
有人说，理解意识背后的生物学是科学的终极边界。
尽管我们每个人的行动坐卧都离不开意识，它总被认为是常识，很常见。
其实，意识是个堪比宇宙起源的问题，二者都属于浩瀚而巨大的未解之谜。
而我们所谓的常识，不过是常人不知道的知识，常见的也只不过是它的名字而已。
意识，触摸不到，就连我们对它的思考其实都是它本身。
在还原论的框架下，分子、原子这样的客观实体之中竟然能够萌生出主观体验，再怎么有想象力也很难填补这中间的巨大空白。
在基本粒子的物理理论中，电子和光子这样的物质，无论在宇宙何处都具有相同的行为方式，我们可以称之为简单，那么，为什么简单的叠加却会诞生了世间万物的与众不同，特别还有意识如此复杂的东西？
后来，多亏有了统计力学、量子力学的出现，它们基于概率法则，向世界解释了物理规律也可以引起个性。
这不禁让坤鹏论想起了香农的信息论，正是他从这个世界的最高运行法则——概率出发，对信息作出了天才般的定义，以及完全抛弃信息内容的纠缠，像电报一样只计字数不管内容，才一举为人类拨开迷雾，开创了这个伟大的领域。
而关于意识的研究也存在着类似问题，就像生物自然主义的提出者——美国哲学家约翰·塞尔提出的，如果科学研究不能将意识的哲学第一人称（主观）和科学第三人称（客观）完全划分开来，就很难有结果。
对此，坤鹏论深有体会，也是同样的主客观人称问题，才使得信息熵那么难以理解，很容易就让自己迷失在主观和客观交织的迷雾之中，走不出来。
下面，坤鹏论先来介绍在还原论这个总纲指导下，科学对于意识的不懈努力与成果。
1.延髓
在笛卡尔提出松果体后，200年内没有再有人提出任何替代品。
直到1835年，德国生理学家约翰尼斯·穆勒提出意识之源是延髓。
现代科学已经证明，虽然延髓是整个大脑的重要能量来源，但它似乎和更高层级的意识功能并无关系。
其作用属于人体的非自主功能，比如呕吐与打喷嚏，这种功能几乎不会反映个体主观体验的现象意识，比如：印象、感受质。
2.丘脑
19世纪，英国生理学家威廉·B·卡彭特提出了一个新猜想——大脑中的意识源头一定是某种神经活动的中心区域。
他指出，意识的源头就在位于大脑正中间的丘脑。
直至今日，丘脑的真正作用仍然是个谜。
1937年，美国、加拿大双国籍神经外科医生怀尔德·彭菲尔德用实践证明卡彭特的猜想。
他在治疗病情严重的癫痫病人时发现，自己可以通过映射的研究法获得到一份人类“大脑功能图”。
该方法就是把人类特定的动作、感知一一对应到特定的脑皮层区域。
而脑皮质恰恰就是覆盖整个大脑表面的组织。
但是，彭菲尔德的研究又给人们带来了新的疑问：
这些感知处理分区不仅相互分隔，有些甚至似乎并不相通，那它们为什么能作为一个整体给人有意识的体验呢？
这个问题一直还没有被解答。
3.屏状核
DNA双螺旋结构的发现者之一并因此获得诺贝尔奖的弗朗西斯·克里克，在人生最后的30年里，一心扑在意识这个研究课题之上。
他提出，意识来自屏状核，它是一个大脑中的神经细胞组合，恰好组成了吊床的形状，就像萌发意识的温床一般。
他还指出，大脑的复杂褶皱表面恰好解释了为什么意识有着多种特征，既包括感知，又包括人格。
屏状核和大脑皮层中的几乎每块区域都有着双向纤维连接，屏状核如同大脑的中央车站。
克里克曾这样比喻道：
既然皮质不同区域能够处理不同形式的感觉（视觉、听觉、触觉等），我们则可以把不同的皮质区域看作交响乐团中的不同演奏家，而屏状核就是指挥家，时刻确保每个人都准时演奏出恰到好处的音符。
一直到2019年以前，人们几乎相信了克里克的猜想——屏状核就是意识的源头。
这中间也不断有研究的实锤辅以佐证。
比如：2014年，学者在治疗一位癫痫病人时发现，在屏状核附近施加电刺激，能够瞬间导致病人丧失意识，表现为停止了阅读，毫无表情地出现了“断片儿”，对观众和视觉指令毫无反应，甚至呼吸都变慢了。当电刺激停止后，病人马上又重新获得了意识，并对刚发生的一切全然不知。
2017年，有学者表示，屏状核中可以连接整个大脑皮质的神经细胞结构形似“荆棘头冠”。
但是，2019年，两个去除屏状核却不会对意识带来影响的实验，使得人类科学对意识的研究又回到起点。
斯坦福大学针对5名癫痫患者的研究发现，摘除病患大脑左右两个半球中的屏状核，并没有对他们的主观体验带来任何影响。
为了确定这一点，马里兰大学的学者针对老鼠展开了另一项研究，他们将老鼠大脑中的屏状核无效化后发现，也没有对老鼠的意识带来明显的影响。
可是，之前证明屏状核的实验错了吗？
有些实验证明，屏状核会被感官环境的显著变化激发、唤起；人类在处理需要复杂注意力的任务，屏状核就会被唤起。
由此，科学家推断，屏状核虽然不负责产生基本的意识，但是很可能在深度认知任务中扮演协作者的角色。
所以，有人认为，屏状核很可能是引导意识的司机。
4.科学家还在寻找意识的源头
目前，有些科学家已经抛弃在现有神经网络中寻找意识源头的思路。
他们认为，任何特定的神经细胞结构与特定意识功能之间的关联，都不过是一个侧面，意识一定来自于更广泛、更活跃的神经网络。
比如：科学家伯纳德·巴尔认为，意识不是来自于解剖学意义上存在的神经细胞结构，萌发意识的温床不是一个神经元结构，而是多个结构共同创造出来的，而且所有这些神经元结构一定是以某种类似“云计算”的模式在协同工作，这被称为全局工作空间论。
美国威斯康辛大学神经学家朱利奥·托诺尼则提出了整合信息论假设。
他认为任何系统都具有意识，意识是一个系统内信息被加工整合时产生的，而不仅仅是各部分的总和。
系统的意识含量的多少（被他称之为Φ）都是可以测量的。
对于一个系统，如果各个部分可以快速有效地相互交流，那么它的Φ值就会很高。
所以，人类的经历越多，产生的意识也就越多。
但这个假设最大的问题在于，它把神经活动等同于了意识本身。
总的来说，被还原论牢牢控制的科学家，他们一直期待用机械化的机制来描述意识的产生过程。
但这很可能就是阻碍这项科学进步的问题所在。
如同盲人摸象，把特定的意识体验联系到某个特定的神经区域，这并不难。
但是，意识不是一块块碎片、片段，它是一个整体，是某种内部互相关联、整体完整合一的体验。
美国神经学家、西雅图艾伦脑科学研究所所长——克里斯多夫·科赫对于意识有个令人深思的评论：
“当今，这种在意识与物质之间非黑即白的二元认知极限，才是阻挡我们在大脑中寻找意识来源的最大障碍；
如果真的存在一个有形的意识物质源头，那么，那个物质源头也许就在体验着自己的存在感。”
这个评论结合了活力论、还原论、唯物主义、泛灵论（指这种物质源头本身就拥有意识元素）。
二、夸克和美洲豹——最简单的东西和最复杂的生命
默里·盖尔曼是世界著名的物理学家，他提出了质子和中子是由三个夸克组成的，并因此获得了1969年的诺贝尔物理学奖。
夸克是原子核的组成单元，在没有更小的新东西被科学家发现之前，它被认为是世界上最小的物质。
盖尔曼于2019年5月24日去世，享年89岁。
他是一位绝对的天才，人们说他有“五个大脑”。
他14岁进入耶鲁大学，22岁获得了博士学位。
1956年，27岁，他成为加州理工学院最年轻的终身教授。
1977年诺贝尔物理学奖获得者菲利普·安德森曾评价他是——“现存的、在广泛的领域里拥有最深刻学问的人”。
1979年诺贝尔物理奖获得者斯蒂文·温伯格说他是——“从考古到仙人掌再到非洲约鲁巴人的传说再到发酵学，他懂得都比你多。”
盖尔曼的朋友曾说，同美洲豹相遇会改变一个人的世界观。
可惜的是，盖尔曼在丛林中只看到过美洲豹的尾巴尖。
但是，当他观察到另一种小一些的丛林猫科动物——细腰猫，依然让他的心灵震撼不已。
自此，他的未来改变了。
这只由一大堆夸克和电子组成的简单动物，却有着斑斓的皮毛和无与伦比的敏捷，展示出一种高度的复杂性。
最简单的东西和最复杂的生命，同时出现在盖尔曼面前，他体验到“一种心跳骤停的感觉！”
突然，他觉得他的两个世界——一个是关于基本粒子物理的，一个是关于细腰猫的，在这一刻统一到了一起。
他也意识到，自己那么多看上去不相关的兴趣，其实也是统一的。
正是这次偶遇，让盖尔曼开悟了，他开始深入地思考、研究世界的简单性和复杂性之间的关系。
后来他专门写了一本书，名叫《夸克和美洲豹——简单性和复杂性的奇遇》。
他认为，夸克和美丽的美洲豹之间不论有多大差异，必然有某种东西使它们相联系。
一定有一个临界点、一个转折，使得夸克的堆积或累加，转变了力与美的典范——美洲豹、细腰猫、秃鹫、人类……
“研究已经表明，物理学、生物学、行为科学，甚至艺术和人类学，都可以用一种新的途径将它们联系到一起来。”
盖尔曼在书的前言这样写道。
正是这次与丛林的偶遇，使得盖尔曼在获得诺贝尔奖约15年后，突然掉转方向，发起创建了圣菲研究所，并吸引了大量超牛的科学家投身其中，共同研究复杂性科学。
三、活力论的复活
20世纪以来，生命科学一直被还原论统治着。
但是，在人类基因组计算引发的后基因组时代，情况又有了新的变化：
还原论正受到前所未有的挑战，活力论又重新进入到人们的视野。
还原论建立的因果关系认定，特定的生物分子行为决定特定的生命活动，不同的分子结构导致不同的生物功能。
但是，科学家发现，这样对生命的理解还是很片面。
因为在生命活动中，非决定性的随机因素也扮演着很重要的角色。
比如：一大堆简单的夸克却能够组成美洲豹那样复杂的生物；
再比如：过去人们从定性角度谈论的某某基因或某某蛋白质，实际上，却是某某基因或某某蛋白质的若干个分子的集合体。
这种生物分子集合体的行为和无机世界中分子集合体的行为有着巨大不同。
大气中各种气体分子的运行，可以用玻尔兹曼的熵公式进行描述。
但是，生物分子集合体则不会遵守同样的方程式。
假如科学家知道某个大容量的大气中的天气微观状态：每个原子的位置及速度，他们就能分析那个数据，在某些区域求得平均值，而断定天气的宏观状态，比如：下雨、晴天等。
物理世界中，微观状态上的小误差，能转变成宏观状的小误差。
不过，小差不差，一两个原子位置上的错误并不会造成多大影响。
可是，换到人脑这样的复杂性系统，即使我们能够清晰地知道人脑的微观状态。
比如：每个神经细胞、每个突触的状态等，依然无法确定意识的状态。
因为在人脑中，一个微观状态的误差，就会造成宏观状态预测上的大误差。
所以，任何企图简化神经细胞，忽略它在微观状态上的细节的尝试，注定会遭遇失败。
再比如：无机世界的精密机器或装置等各种复杂系统，通常比较脆弱，适应性很差。
但是，同样被称为复杂性系统的生物体，却非常顽强，显出了对环境的高度适应性，这被称为坚韧性，也就是人们俗称的生命力，或者塔勒布的反脆弱。
而且，生物体还通过增加冗余度来提高坚韧性，不光是我们有两只眼睛、两只耳朵、两个肾、两片肺……就连细胞都存在着许多冗余。
就像基因组内许多基因具有两个或两个以上的拷贝。
当然，最让科学家们费解的还是生命表现出来的那种自我完善趋势。
无论个体的发育或物种形成，都是从简单向复杂演化。
似乎生物体内有一种追求完善的内在动力或者预定目标。
如今，在复杂性科学渐为主流的趋势下，生命科学中还原论和活力论不再像过去那般互相对立，互相隔离，而是相互补充、相互依赖。
另外，这中间不能排除的还有量子力学的巨大功劳。
因为它的概率特性和经典物理学的必然性完全相反。
它是概率的而不是决定论的。
它告诉人们，经典物理学只不过是近似地正确，量子力学才是精确正确的。
本文由“坤鹏论”原创，转载请保留本信息
注：坤鹏论由三位互联网和媒体老兵封立鹏、滕大鹏、江礼坤组合而成。坤鹏论又多了位新成员：廖炜。即日起，坤鹏论所有自媒体渠道对外开放，接受网友投稿！如果你的文章是写科技、互联网、社会化营销等，欢迎投稿给坤鹏论。优秀文章坤鹏论将在今日头条、微信公众号、搜狐自媒体、官网等多个渠道发布，注明作者，提高你的知名度。更多好处请关注微信公众号：“坤鹏论”微信公众号：kunpenglun，回复“投稿”查看，自媒体人可加QQ群交流，群号：6946827
最新评论