（圖片源于網(wǎng)絡(luò)）

導(dǎo)語(yǔ)

人們普遍認(rèn)為，意識(shí)（或者更廣義地說(shuō)，心理活動(dòng)）在某種意義上與物質(zhì)大腦的行為相關(guān)。鑒于量子理論是當(dāng)前關(guān)于物質(zhì)最為基礎(chǔ)的理論，由此產(chǎn)生一個(gè)合理的問(wèn)題：量子理論是否能夠幫助我們理解意識(shí)？過(guò)去數(shù)十年間出現(xiàn)了一些對(duì)此問(wèn)題作出肯定回答的研究，本文將對(duì)這些研究進(jìn)行綜述。

相關(guān)研究大體可分為三類基本取向：（1）將意識(shí)視為大腦中量子過(guò)程的體現(xiàn)；（2）在不涉及大腦活動(dòng)的前提下，借用量子概念來(lái)理解心理活動(dòng)；（3）物質(zhì)和意識(shí)被認(rèn)為是一種潛在現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)方面。本文將指出，這些方法基于不同認(rèn)識(shí)論的假設(shè)，并以不同的方式運(yùn)用量子理論。對(duì)于每種方法，本文都將著重闡述其存在的問(wèn)題和優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：意識(shí)（Consciousness）、量子理論（Quantum Theory）、心理活動(dòng)（Mental Activity）、認(rèn)識(shí)論假設(shè)（Epistemological Assumptions）、大腦活動(dòng)（Brain Activity）

鄭鴻盛丨作者

趙思怡丨審校

論文題目：Quantum Approaches to Consciousness 論文鏈接：https://plato.stanford.edu/entries/qt-consciousness/ 首次發(fā)表：2004年11月30日 修訂時(shí)間：2024年5月13日 論文來(lái)源：Stanford Encyclopedia of Philosophy

意識(shí)問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)被視為自然科學(xué)與哲學(xué)之間最難以銜接的議題之一。一方面，現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)在相當(dāng)程度上揭示了意識(shí)狀態(tài)與大腦活動(dòng)之間的相關(guān)性；另一方面，即便掌握了大量關(guān)于神經(jīng)機(jī)制的知識(shí)，意識(shí)體驗(yàn)本身——例如主觀感受、整體統(tǒng)一性以及“此時(shí)此地”的在場(chǎng)性——仍然難以被還原為純粹的物理描述。

正是在這一背景下，量子理論逐漸進(jìn)入意識(shí)研究的討論視野。量子力學(xué)是當(dāng)代物理學(xué)對(duì)物質(zhì)最基本層級(jí)的描述理論，而大腦本身由原子、分子和基本粒子構(gòu)成。如果意識(shí)依賴于大腦的物質(zhì)過(guò)程，那么一個(gè)自然的問(wèn)題便隨之出現(xiàn)：在解釋意識(shí)時(shí)，是否有必要，或者至少是否有意義，引入量子層級(jí)的描述？

圍繞這一問(wèn)題，Stanford Encyclopedia of Philosophy收錄并持續(xù)更新了條目 Quantum Approaches to Consciousness。該條目并不試圖提出新的意識(shí)理論，也不為任何既有立場(chǎng)背書，而是采取一種嚴(yán)格的哲學(xué)分析立場(chǎng)，對(duì)“量子—意識(shí)”相關(guān)研究進(jìn)行系統(tǒng)的分類、澄清與評(píng)估。

文章一開(kāi)始便強(qiáng)調(diào)，探討量子理論與意識(shí)之間的關(guān)系，本身并不等同于支持某種“量子意識(shí)論”。這一討論僅僅承認(rèn)一個(gè)基本事實(shí)：在當(dāng)前的科學(xué)圖景中，大腦由量子層級(jí)的物質(zhì)構(gòu)成，而意識(shí)又顯然與大腦狀態(tài)相關(guān)，因此，量子理論在邏輯上無(wú)法被簡(jiǎn)單排除在意識(shí)研究之外。

為何量子理論會(huì)進(jìn)入意識(shí)討論？

在經(jīng)典物理的世界觀中，自然界通常被理解為一個(gè)因果閉合的系統(tǒng)：任何宏觀狀態(tài)在原則上都可以由初始條件和確定的動(dòng)力學(xué)定律唯一決定。只要系統(tǒng)狀態(tài)的信息足夠完備，其未來(lái)演化就不再包含根本性的未知。這一決定論圖景長(zhǎng)期支撐著自然科學(xué)對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象的還原式解釋。

在這一框架下，如果意識(shí)被視為大腦的一種功能狀態(tài)，那么它理應(yīng)可以還原為神經(jīng)元層面的物理過(guò)程。換言之，只要對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的描述足夠精細(xì)，意識(shí)現(xiàn)象本身并不需要額外的解釋原則。這種思路在理論上是自洽的，也在很大程度上塑造了現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的研究路徑。

然而，量子理論則引入了一種與這一經(jīng)典圖景截然不同的描述方式。量子狀態(tài)不再對(duì)應(yīng)于確定的物理屬性，而是以概率分布的形式存在；系統(tǒng)在未被測(cè)量時(shí)并不處于某個(gè)明確狀態(tài)，而是以疊加方式被刻畫；測(cè)量行為本身也會(huì)改變系統(tǒng)狀態(tài)。通過(guò)量子糾纏，不同系統(tǒng)之間甚至可以形成不可分割的整體。

圖 1｜經(jīng)典物理與量子理論在自然觀上的差異。經(jīng)典物理將自然界理解為由確定、可分的對(duì)象構(gòu)成，其演化由初始條件和動(dòng)力學(xué)定律唯一決定；量子理論則以概率方式描述系統(tǒng)狀態(tài)，允許疊加與糾纏，并強(qiáng)調(diào)測(cè)量對(duì)系統(tǒng)的影響。這種自然觀層面的差異構(gòu)成了量子理論進(jìn)入意識(shí)討論的物理背景。

這些特征表明，量子理論不僅是一套新的計(jì)算方法，更是一種不同于經(jīng)典決定論的自然觀。在這種背景下，一些研究者開(kāi)始重新審視意識(shí)問(wèn)題：如果物質(zhì)世界在最基本層級(jí)上并非由確定、可分的對(duì)象構(gòu)成，那么意識(shí)在經(jīng)典物理框架下顯得難以還原，是否至少部分源于我們對(duì)物理基礎(chǔ)的理解仍停留在不恰當(dāng)?shù)膶蛹?jí)？

需要強(qiáng)調(diào)的是，這一疑問(wèn)本身并不預(yù)設(shè)結(jié)論。量子理論進(jìn)入意識(shí)研究，并不必然意味著意識(shí)依賴于具體的量子物理機(jī)制，它既可能指向新的機(jī)制假設(shè)，也可能只是揭示現(xiàn)有解釋框架的概念邊界。圍繞這一問(wèn)題，研究者逐漸形成了幾種不同的研究思路，下面將分別加以介紹。

意識(shí)是否源于大腦中的量子過(guò)程？

第一種研究路徑試圖在大腦內(nèi)部尋找與意識(shí)直接相關(guān)的量子物理過(guò)程。這一思路的出發(fā)點(diǎn)在于：意識(shí)體驗(yàn)的某些整體性特征在經(jīng)典物理層級(jí)下難以獲得直觀刻畫，這促使部分研究者提出，問(wèn)題可能并不完全出在具體神經(jīng)機(jī)制上，而在于所采用的物理描述層級(jí)；在這一背景下，量子理論被提出作為一種可能需要納入討論的候選框架。

在具體設(shè)想中，這類理論往往將注意力集中在神經(jīng)元內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)上，而不是神經(jīng)元之間的宏觀連接。例如，神經(jīng)元中的細(xì)胞骨架、微管或其他亞細(xì)胞成分，被認(rèn)為可能在特定條件下支持量子疊加、相干或其他非經(jīng)典效應(yīng)。理論上的關(guān)鍵假設(shè)是：這些量子態(tài)不僅能夠在生物環(huán)境中短暫存在，而且能夠在足夠長(zhǎng)的時(shí)間尺度上對(duì)神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生功能性影響，從而參與意識(shí)的形成。

圖 2｜神經(jīng)元內(nèi)部的微管結(jié)構(gòu)示意。圖中展示了微管等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)在神經(jīng)發(fā)育與功能中的關(guān)鍵角色，包括神經(jīng)元遷移、軸突延伸及細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸。一些量子大腦理論正是基于這類微觀結(jié)構(gòu)在神經(jīng)系統(tǒng)中的重要性，推測(cè)意識(shí)可能與神經(jīng)元內(nèi)部的更底層物理過(guò)程有關(guān)。這類觀點(diǎn)試圖在大腦內(nèi)部尋找直接參與意識(shí)生成的量子物理機(jī)制，但目前缺乏可靠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持。

從解釋類型上看，這是一種典型的機(jī)制性解釋嘗試。它并不滿足于“意識(shí)與某些腦活動(dòng)相關(guān)”這樣的相關(guān)性描述，而是試圖給出一條明確的物理因果鏈條：從量子態(tài)的產(chǎn)生與演化，到神經(jīng)過(guò)程的調(diào)制，再到主觀意識(shí)體驗(yàn)的出現(xiàn)。在這一點(diǎn)上，這一路徑的目標(biāo)與經(jīng)典神經(jīng)科學(xué)并無(wú)本質(zhì)不同，區(qū)別僅在于所訴諸的物理層級(jí)更為基礎(chǔ)。

然而，這一路徑面臨的核心困難并不在于邏輯一致性，而在于經(jīng)驗(yàn)可行性。量子相干狀態(tài)通常對(duì)環(huán)境擾動(dòng)極為敏感，而大腦是一個(gè)高溫、高噪聲、持續(xù)與環(huán)境進(jìn)行能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。在這樣的條件下，量子態(tài)是否能夠穩(wěn)定存在，并以可重復(fù)、可控制的方式影響神經(jīng)功能，仍然缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

因此，這類理論目前更多處于探索性假說(shuō)階段。它們提出了一個(gè)在邏輯上可能的解釋方向，但其爭(zhēng)議焦點(diǎn)集中在經(jīng)驗(yàn)支持的不足，而非理論構(gòu)想本身的自洽性。

量子形式主義作為認(rèn)知建模工具

與上述路徑不同，第二種思路并不主張意識(shí)或大腦活動(dòng)在物理意義上依賴于量子過(guò)程。相反，它將量子理論視為一種形式化和數(shù)學(xué)建模工具，用來(lái)描述某些在經(jīng)典框架下難以刻畫的認(rèn)知現(xiàn)象。

在心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)中，人類的判斷與決策行為長(zhǎng)期被發(fā)現(xiàn)并不總是符合經(jīng)典理性模型的預(yù)期。例如，同一組選項(xiàng)在不同呈現(xiàn)順序下可能導(dǎo)致不同選擇，個(gè)體的判斷往往高度依賴上下文，而非固定偏好。這類現(xiàn)象在經(jīng)典概率論中難以系統(tǒng)表達(dá)，因?yàn)榻?jīng)典概率模型假設(shè)狀態(tài)是確定的、彼此獨(dú)立的。

量子概率論則提供了一種不同的形式結(jié)構(gòu)。在這一框架中，認(rèn)知狀態(tài)可以被表示為疊加態(tài)，不同問(wèn)題情境對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量操作，而測(cè)量順序本身會(huì)影響最終結(jié)果。這種形式化方式在數(shù)學(xué)上能夠自然地描述順序效應(yīng)和情境依賴，因此在建模層面顯示出一定優(yōu)勢(shì)。

需要明確的是，在這一語(yǔ)境中，“量子”并不指向微觀物理過(guò)程，而是指一種非經(jīng)典的狀態(tài)空間與概率結(jié)構(gòu)。使用量子形式主義，并不意味著大腦在物理上執(zhí)行量子計(jì)算，更不意味著意識(shí)本身是量子現(xiàn)象。這種方法的目標(biāo)是改進(jìn)描述工具，而非提出新的本體論主張。

圖 3｜量子形式主義用于描述神經(jīng)元的功能狀態(tài)，而非其物理機(jī)制。圖中左側(cè)展示經(jīng)典神經(jīng)科學(xué)中的膜電位動(dòng)力學(xué)，刺激可能引發(fā)放電或僅產(chǎn)生亞閾值響應(yīng)。右側(cè)引入的量子態(tài)記號(hào)并不意味著神經(jīng)元在物理意義上處于量子疊加態(tài)，而是作為一種形式化語(yǔ)言，用以刻畫功能層面的“未決狀態(tài)”。其中，|0〉 與 |1〉 分別對(duì)應(yīng)未放電與放電，ψ=c0|0〉+c1|1〉 描述閾值附近對(duì)不同結(jié)果的潛在傾向；后續(xù)輸入相當(dāng)于一次“測(cè)量”，使系統(tǒng)呈現(xiàn)為確定結(jié)果。

因此，這一路徑的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在方法論層面。它提供了一種替代性的建模語(yǔ)言，但并不試圖回答意識(shí)“是什么”，也不直接介入意識(shí)的物理基礎(chǔ)問(wèn)題。

意識(shí)與物質(zhì)的雙重面向理解

第三類路徑則更為哲學(xué)化，其關(guān)注點(diǎn)不在于具體機(jī)制或建模工具，而在于意識(shí)與物質(zhì)之間的本體論關(guān)系。在這一視角下，意識(shí)既不被視為物質(zhì)過(guò)程的副產(chǎn)物，也不被視為獨(dú)立存在的實(shí)體，而是被理解為與物質(zhì)同屬一個(gè)更深層現(xiàn)實(shí)的不同表現(xiàn)方式。

這種立場(chǎng)通常被稱為“雙重面向理論”或“中性一元論”。其核心思想是：我們通過(guò)物理學(xué)描述的世界，與我們通過(guò)意識(shí)體驗(yàn)到的世界，并非兩種截然不同的存在，而是同一基礎(chǔ)現(xiàn)實(shí)在不同描述框架下的呈現(xiàn)。量子理論在這里的意義，并不在于提供意識(shí)生成的具體機(jī)制，而在于它已經(jīng)表明，經(jīng)典物理關(guān)于“獨(dú)立存在、完全客觀的物質(zhì)對(duì)象”的直覺(jué)并非終極描述。

圖 4｜意識(shí)與物質(zhì)的雙重面向示意。在雙重面向理論中，意識(shí)與物質(zhì)并非因果關(guān)系，而是同一基礎(chǔ)現(xiàn)實(shí)的不同表現(xiàn)形式。量子理論中關(guān)于觀察者與系統(tǒng)不可完全分離的思想，為這種理解提供了哲學(xué)啟發(fā)。

量子理論中的測(cè)量問(wèn)題、觀察者角色以及系統(tǒng)與環(huán)境之間的不可分割性，削弱了嚴(yán)格的主客二分。這為重新思考心靈與物質(zhì)之間的關(guān)系提供了哲學(xué)空間，使得意識(shí)不再被簡(jiǎn)單地置于物理世界之外或之上。

這種路徑的優(yōu)勢(shì)在于，它避免了將意識(shí)強(qiáng)行還原為神經(jīng)機(jī)制所面臨的困難，也避免了訴諸神秘的非物理實(shí)體。然而，其代價(jià)在于解釋層面的高度抽象性。意識(shí)在這一框架中被重新定位，卻并未獲得關(guān)于其如何產(chǎn)生、如何演化的具體說(shuō)明。

量子不確定性是否意味著自由意志？

量子理論常被寄予的一種期待，是為自由意志提供某種物理基礎(chǔ)。在經(jīng)典物理的決定論圖景中，世界的未來(lái)狀態(tài)被認(rèn)為完全由過(guò)去狀態(tài)和動(dòng)力學(xué)定律所決定。如果這一圖景成立，那么人類的行為同樣只是因果鏈條中的一環(huán)，自由選擇似乎不過(guò)是一種主觀錯(cuò)覺(jué)。

正是在這一背景下，量子理論所引入的根本不確定性顯得格外引人注目。量子過(guò)程并非嚴(yán)格決定的，而是以概率方式展開(kāi)，這一特征使一些研究者認(rèn)為，自然界并非完全被因果必然性所“封閉”，從而為自由意志留下了物理空間。換言之，如果行為的發(fā)生不再是先前狀態(tài)的必然結(jié)果，那么主體或許可以在其中“介入”。

然而，從不確定性到自由意志之間存在一個(gè)關(guān)鍵且常被忽視的概念缺口。隨機(jī)性本身并不構(gòu)成選擇，更不等同于主體控制。一個(gè)事件如果只是以不可預(yù)測(cè)的方式發(fā)生，并不能因此被視為自由行為；相反，它更接近于噪聲或偶然擾動(dòng)。

如果人類行為只是由不可預(yù)測(cè)的量子事件所觸發(fā)，那么這種行為同樣缺乏自由意志所要求的核心要素，例如意圖、理由以及責(zé)任歸屬。隨機(jī)性或許可以打破嚴(yán)格決定論，但它并不能自動(dòng)引入“我選擇如此行動(dòng)”這一意義層面的內(nèi)容。

圖 5｜量子不確定性并不能直接支撐自由意志的解釋示意。圖中以“房間內(nèi)部/外部”為隱喻對(duì)多種“內(nèi)部解釋”路徑作出否定性評(píng)估，其中包括基于量子不確定性的嘗試。隨機(jī)性雖然打破了嚴(yán)格決定論，但并不能提供主體控制或責(zé)任基礎(chǔ)，自由意志的問(wèn)題因此無(wú)法僅通過(guò)引入量子過(guò)程得到解決。

因此，量子不確定性在哲學(xué)上的意義主要是消解一種極端的決定論立場(chǎng)，而非直接建立自由意志的積極理論。是否存在自由意志，仍然取決于更高層級(jí)的解釋，例如行動(dòng)如何與理由、信念和目標(biāo)相關(guān)聯(lián)，而這些問(wèn)題本身并不由量子物理直接回答。

意識(shí)是否需要新的物理定律？

在關(guān)于量子與意識(shí)關(guān)系的討論中，最終往往會(huì)浮現(xiàn)出一個(gè)更為根本的問(wèn)題：意識(shí)之所以難以解釋，是否意味著現(xiàn)有物理理論在原則上是不完備的？換言之，我們是否需要引入新的物理定律，才能理解意識(shí)現(xiàn)象？

這一問(wèn)題之所以具有吸引力，是因?yàn)橐庾R(shí)在多個(gè)方面都顯得“非典型”。主觀體驗(yàn)、整體統(tǒng)一性以及第一人稱視角，似乎都難以在標(biāo)準(zhǔn)的物理描述中找到直接對(duì)應(yīng)。然而，僅僅因?yàn)槟骋滑F(xiàn)象難以解釋，并不足以推導(dǎo)出物理定律本身存在缺陷。

從科學(xué)史的角度看，復(fù)雜現(xiàn)象多次被誤認(rèn)為需要新的基礎(chǔ)定律。生命現(xiàn)象曾被視為超出物理和化學(xué)解釋的領(lǐng)域，熱力學(xué)中的不可逆性也一度被認(rèn)為無(wú)法從微觀動(dòng)力學(xué)中推出，復(fù)雜系統(tǒng)的整體行為更是長(zhǎng)期被認(rèn)為不可還原。然而，這些問(wèn)題最終并未通過(guò)引入新的微觀定律解決，而是通過(guò)引入新的描述層級(jí)、組織概念和理論框架得到理解。在這些例子中，物理定律并未改變，改變的是我們理解現(xiàn)象的方式。新的概念并非出現(xiàn)在微觀層面，而是出現(xiàn)在宏觀結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)模式和系統(tǒng)層級(jí)之中。

圖 6｜科學(xué)解釋中的多層級(jí)結(jié)構(gòu)與涌現(xiàn)關(guān)系。圖中展示了從微觀物理層級(jí)到宏觀社會(huì)過(guò)程的連續(xù)層級(jí)結(jié)構(gòu)。隨著層級(jí)上升，系統(tǒng)的關(guān)系復(fù)雜性與組織形式顯著增強(qiáng)，涌現(xiàn)出無(wú)法在低層描述中直接表達(dá)的整體特征。在這一框架下，上層現(xiàn)象并不要求新的基礎(chǔ)物理定律，而通常需要新的描述層級(jí)與理論概念。意識(shí)的解釋困難可能更多源于層級(jí)與組織問(wèn)題，而非物理定律本身的不完備。

從這一角度看，意識(shí)問(wèn)題可能同樣更關(guān)乎解釋層級(jí)，而非物理基礎(chǔ)的缺失。意識(shí)是否需要量子理論，或者甚至新的物理定律，取決于我們希望在何種層級(jí)上解釋意識(shí)。如果問(wèn)題在于如何從神經(jīng)活動(dòng)中理解主觀體驗(yàn)，那么困難未必源于物理定律本身，而可能源于我們尚未建立起合適的理論橋梁。

因此，在討論量子理論與意識(shí)關(guān)系時(shí)，一個(gè)重要的結(jié)論是保持方法論上的克制：在沒(méi)有明確理由之前，不應(yīng)輕易假設(shè)意識(shí)現(xiàn)象必然指向新的物理定律。量子理論或許能夠提供啟發(fā)，但它并不自動(dòng)承擔(dān)解釋意識(shí)的終極責(zé)任。

保持開(kāi)放，而非倉(cāng)促下結(jié)論

量子理論與意識(shí)之間的關(guān)系，既不應(yīng)被神秘化，也不應(yīng)被簡(jiǎn)單否定。不同研究路徑所做的，并不是在同一層面上競(jìng)爭(zhēng)答案，而是在回應(yīng)不同類型的問(wèn)題。真正重要的，或許不是立即判斷量子理論是否“解釋了意識(shí)”，而是清楚地區(qū)分：我們究竟在試圖解釋什么，又希望解釋達(dá)到何種層級(jí)。在這一意義上，量子意識(shí)之爭(zhēng)更像是一面鏡子，它反映的并不僅是意識(shí)本身的難題，也包括我們?nèi)绾卫斫饪茖W(xué)解釋的邊界。

意識(shí)科學(xué)讀書會(huì)

從神經(jīng)元放電到自我意識(shí)的涌現(xiàn)，意識(shí)是人類最稀松平常的主觀體驗(yàn)，也始終是科學(xué)中最迷人的問(wèn)題。在“我是誰(shuí)”的終極追問(wèn)下，當(dāng)我們深入意識(shí)的機(jī)制與機(jī)理，會(huì)發(fā)現(xiàn)更值得深思的是，無(wú)論是神經(jīng)機(jī)制的功能整合、信息的跨腦區(qū)傳遞，還是現(xiàn)象意識(shí)的主觀性質(zhì)，不同層面的問(wèn)題都在共同指向一個(gè)核心挑戰(zhàn)：物理過(guò)程如何產(chǎn)生主觀體驗(yàn)？功能計(jì)算如何關(guān)聯(lián)現(xiàn)象感受？局部神經(jīng)活動(dòng)又如何整合為統(tǒng)一的意識(shí)？而要回答這些問(wèn)題的并不簡(jiǎn)單，它可能會(huì)挑戰(zhàn)我們對(duì)世界和實(shí)在，乃至科學(xué)方法本身的理解。

為了對(duì)意識(shí)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)探討，集智俱樂(lè)部聯(lián)合來(lái)自哲學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、復(fù)雜科學(xué)領(lǐng)域的研究者共同發(fā)起，跨越理論與實(shí)證、功能與現(xiàn)象、生物與人工的視角，全面深入研討意識(shí)這一現(xiàn)象本身。重點(diǎn)探討當(dāng)代主流意識(shí)理論的核心主張與分歧，神經(jīng)機(jī)制與主觀體驗(yàn)之間的橋梁，以及AI意識(shí)、腦機(jī)接口等技術(shù)如何重塑人類意識(shí)主體的邊界與文明的未來(lái)。

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