ONCE你在意识研究中开始戳了抨击，你很快就会遇到罗杰佩里斯爵士的幽灵，着名的牛津物理学家，具有大胆的，并且可能是意识的量子来源的疯狂理论。他认为我们必须超越神经科学，并进入量子力学的神秘世界，以解释我们丰富的精神生活。No one quite knows what to make of this theory, developed with the American anesthesiologist Stuart Hameroff, but conventional wisdom goes something like this: Their theory is almost certainly wrong, but since Penrose is so brilliant (“One of the very few people I’ve met in my life who, without reservation, I call a genius,” physicist Lee Smolin has said), we’d be foolish to dismiss their theory out of hand.
彭罗斯现年85岁，是一位数学物理学家，几十年前在广义相对论领域取得了突破性的成就，随后与斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）合作，帮助构思了黑洞和引力奇点的概念，这是一个密度无限的点，宇宙可能就是由此形成的。他还发明了“扭曲理论”，这是一种将量子力学与时空结构联系起来的新方法。他发现了被称为“彭罗斯瓷砖”的某些几何形状，这是一种不重复图案的巧妙设计，为数学和结晶学的研究带来了新的方向。
Penrose的兴趣的广度是非凡的，这在他最近的书中是显而易见的《宇宙新物理》中的时尚、信仰和幻想这是一本长达500页的厚书，挑战了一些最流行但仍未被证实的物理学理论，从多维弦理论到宇宙大爆炸第一时刻的宇宙膨胀。他认为这些理论不切实际，难以置信。
彭罗斯似乎并不介意被贴上特立独行的标签，尽管他对自己在物理学方面的工作提出了质疑。但他的意识理论推动了被认为是合理科学的边缘，并让批评家们怀疑他为什么会接受一个基于如此少证据的理论。
大多数科学家认为量子力学不相干我们的大脑是如何工作的认识。不过，这是不难看出为什么彭罗斯的理论而受到关注。人工智能专家都预测某种计算机大脑的几十年，很少至今表现。而对于神经生物学所有的最新进展，我们似乎没有接近我们比一个世纪前的解决心态脑子有问题。Even if the human brain’s neurons, synapses and neurotransmitters could be completely mapped—which would be one of the great triumphs in the history of science—it’s not clear that we’d be any closer to explaining how this 3-pound mass of wet tissue generates the immaterial world of our thoughts and feelings. Something seems to be missing in current theories of consciousness. The philosopher David Chalmers has speculated that consciousness may be a fundamental property of nature existing outside the known laws of physics. Others—often branded “mysterians”—claim that subjective experience is simply beyond the capacity of science to explain.
传统智慧是这样的：这个理论几乎肯定是错误的，但彭罗斯很聪明。
彭罗斯的理论承诺的解释更深的层次。他首先的前提是意识不计算，这超出了任何神经科学，生物学，物理学或现在可以解释。“我们需要在我们的物理世界的认识的一次重大革命，以适应意识，”彭罗斯告诉我，在最近的一次采访。“最有可能的地方，如果我们不打算干脆去外面物理学，在这个巨大的未知数，即，使量子力学的感觉。”
他借鉴了量子计算的基本特性，在量子计算中，信息的位（量子位）可以处于多种状态，例如，同时处于“开”或“关”的位置。这些量子态以“叠加”的形式同时存在，然后合并成一个几乎瞬时的计算。当大量的事情发生时，比如说，一个完整的电子系统在一个量子态中共同作用时，就会产生量子相干性。
哈梅罗夫的想法是在微管中发生量子相干，脑内部内部的蛋白质结构。你问的是微管？它们是在真核细胞（部分细胞骨架）内的管状结构，其在确定细胞的形状以及其运动中起作用的作用，其包括在有丝分裂期间染色体的细胞分裂分离。Hameroff表明微管是PenRose在他的理论中寻找的量子装置。在神经元中，微管有助于控制突触连接的强度，它们的管状形状可能保护它们免受较大神经元的周围噪音。微管对称性和晶格结构对PenRose特别感兴趣。他相信“这reeuls的东西机械。”
尽管如此，您仍然需要的不仅仅是持续的量子连贯的持续洪水，对意识产生任何影响。该过程需要以某种方式构建或精心策划，所以我们可以做出意识的选择。在精心策划的目的减少，被誉为彭罗斯-Hameroff理论管弦乐-OR，自觉认识这些时刻是由我们大脑微管，其中，他们认为，有能力来存储和处理信息和内存策划。
“客观还原”是指彭罗斯的想法有关量子引力如何叠加适用于不同的时空几何，他认为在物理学仍然未被发现的理论。所有这一切都是不可能的宏大理论，借鉴了彭罗斯的关于宇宙的深层结构的思考，从量子力学相对论。由于斯莫林说，“所有罗杰的想法是连接...扭量理论，他的哲学思想，他对量子力学，他的关于大脑和心灵的思想观念。”
这是一种令人兴奋的做法，但对批评者来说并不能令人信服。大多数科学家认为，大脑过于温暖潮湿，量子态对神经元活动没有任何影响，因为量子相干似乎只有在高度保护和寒冷的环境中才有可能。最严厉的批评来自麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)物理学教授马克斯·泰格马克(Max Tegmark)，他计算出，微管中的任何量子效应都会在100千万亿分之一秒后失效。Tegmark在他2014年的书中写道:“为了让我的想法与量子计算相对应，它们需要在退相干开始之前完成，所以我的思维速度需要足够快，每秒能有10000,000,000,000个想法。我们的数学宇宙：我寻求现实的最终性质.“也许罗杰佩里斯可以快速地认为，但我肯定不能。”甚至彭罗斯的旧合作者斯蒂芬霍金是可疑的。“当人们，尤其是理论物理学家，谈论意识时，我感到不安，”他写了。“他的论点似乎是意识是一个谜，而量子重力是另一个神秘的谜团，所以他们必须与之相关。”Penrose驳回了霍金的批评，称他们的分歧是真正关于量子力学的性质。
L去年，我在瑞士卢塞恩的一个为期一天的意识会议上看到了彭罗斯的行动。演讲者五花八门，很有趣，包括神经学家克里斯多夫·科赫(Christof Koch)、佛教僧侣马修·理查德(Matthieu Ricard)、物理之道作者弗里季夫·卡普拉，甚至还有死藤茶专家。然后是彭罗斯，他扮演了一个不谙世故的牛津教员——外表有点皱巴巴的，带着顽皮的幽默感。他在舞台上架起了两台投影仪，然后在这些机器之间来回穿梭，放下了一系列的幻灯片，里面装满了他自己的手写笔记和关于神经元和微管的画，比萨斜塔，一个漂浮的宇航员，还有我记得的小美人鱼，所有这些都是为了解释奥兹或意识理论。现代科学也许是一种高科技游戏，但这是一种令人眼花缭乱的表演艺术，观众们都喜欢它。
哈梅罗夫也参加了会议，结果发现他们的酒店房间就在我的大厅对面。在我与他们的短暂互动中，我感觉到哈梅罗夫扮演了一个心甘情愿的共犯的角色，不仅在吹捧罗杰爵士的天才，而且在旅行安排甚至去监狱的时候也在照顾彭罗斯哈梅罗夫也可能是为他们的理论辩护的好斗斗牛犬（在小组讨论中，他通过向科赫灌输大脑活动的各种细节来做到这一点）。
马文·明斯基（Marvin Minsky）曾告诉我，对意识的研究是“20世纪人们所浪费的时间”
今年三月，我给牛津大学的彭罗斯打电话时，他解释说，他对意识的兴趣可以追溯到他在剑桥读研究生时发现的哥德尔不完全定理。你可能还记得，哥德尔定理表明，数学中的某些主张是正确的，但无法证明。“对我来说，这是一个绝对惊人的发现，”他说。“它告诉我，在我们的理解中发生的任何事情都不是计算性的。”
伟大的物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）的一系列量子力学讲座也让他震惊。和其他许多人一样，彭罗斯与量子理论的怪异作斗争。“正如薛定谔对他那只死活的可怜的猫所清楚指出的那样，他故意指出这一点是为了说明为什么他自己的方程不能是全部真理。他或多或少地说，‘那是胡说八道’。”彭罗斯认为，在量子理论中有些东西是不符合逻辑的：“薛定谔对此感到非常不安，狄拉克和爱因斯坦也是如此。量子力学中的一些主要人物可能比我更不安。”
但是，我问，这些和意识有什么关系？“你看，我的论点很迂回。我想这就是为什么人们不喜欢听我的。他们以后会接受它，或者他们以后会拒绝它，但他们不会听我的论点。”彭罗斯接着开始批评为什么计算机尽管有着强大的计算能力，却对自己在做什么一无所知。他说：“我所说的，这是我的想象力的飞跃，人们对此感到困惑。我是说，大脑中发生的事情肯定不仅利用了量子力学，而且还利用了它出错的地方。”。“这是量子力学需要被取代的地方。”所以我们需要一门尚不存在的新科学？“没错，没错。”
我们就聊了20分钟后，我指出，他仍然没有提到生物学或人们普遍认为意识是大脑的涌现性。“我知道，我知道。”他呵呵一笑，然后告诉我，为什么他觉得有必要写他的第一本书上的意识，皇帝的新思维，1989年出版。这是在他听到BBC对人工智能创始人马文·明斯基（Marvin Minsky）的采访后发生的。马文·明斯基曾著名地宣称人脑“只是一台肉做的电脑”。明斯基的说法迫使彭罗斯写作皇帝的新思维，认为人的思维将永远不会被机器效仿。这本书对意识的非算法的性质，以及为什么它只能相对于哥德尔定理和量子物理学理解的扩展思想实验的感觉。
去年去世的明斯基与彭罗斯探索意识的根源形成了鲜明的对比。“我能准确地理解计算机是如何工作的，尽管我对晶体管是如何工作的非常模糊，”明斯基在几年前的一次采访中告诉我。明斯基称意识是一个“手提箱词”，缺乏科学概念的严谨性。他说:“我们必须用‘反思’、‘决定’和其他十几个东西来取代它。”“所以，与其谈论意识的奥秘，不如谈谈其中涉及的二三十种非常重要的心理过程。当你们都完成了，有人说，‘那么意识呢?’你会说，‘哦，这就是人们在20世纪浪费时间的事情。’”
但是，意识的研究尚未走出米斯基的希望。现在是神经科学实验室的山寨行业，以及世界各地的大思想会议主食。Hameroff是这种目前热情的驱动力之一。多年来，他和查尔莫斯已经运行了两年一次的“朝着意识科学”会议，其中包括数十个发言者，从铁杆科学家到新时代大师····乔克拉和清晰的梦想专家斯蒂芬攀首。Hameroff与Penrose的连接也回到了几十年。阅读后首先联系了Penrose皇帝的新思维这表明他可能有缺失的生物成分，可以补充彭罗斯关于意识物理学的观点。
意识的科学感觉卡住了，这里有一个理论，但投机是提出了一种可能的方式。
彭罗斯回忆道：“我读完了这本书，却不知道自己在做什么。斯图尔特给我写了一封很好的老式信，信中他说，‘看来你对微管一无所知。’”当他们在牛津相遇时，Penrose意识到微管是他所见过的能够在大脑中调节大规模量子相干的最有可能的东西。从那以后，Penrose和Hameroff一直在兜售他们的理论。然后在2013年，日本科学家宣布他们在微管中检测到了振动，accor丁对彭罗斯和哈梅罗夫的研究似乎表明，大脑对于精细的量子活动来说并不太温暖和嘈杂，并发起了新一轮关于兽人理论的辩论。
在某种程度上，Penrose和Hameroff是奇怪的科学。Hameroff是他的精神观点，公开谈论死亡后的灵魂的可能性。PenRose是一名无神论者称自己称为“一个非常史实主义和物质的人”，而且他兴起了那些锁定在Quantum理论上的Quantum理论，了解关于非地方性和纠缠，以支撑他们的监督信念。
我问他对哈梅罗夫关于无实体意识的广泛观点有何看法。“好吧，我必须让他自由，”他说。“这确实让我有点担心。我的意思是，他比我准备的要远得多。”尽管如此，他承认意识是一个巨大的谜。“老实说，我甚至不知道唯物主义是什么意思。人们认为量子力学的行为方式肯定与我们过去的观点不一致。”
当我们探索彭罗斯关于意识的理论的更深层次的含义时，他的思维的科学维度和哲学维度之间的界限并不总是清晰的。例如，考虑量子理论中的叠加。在我们打开盒子之前，Schrödinger的猫怎么可能既死又活呢?他说:“每当宇宙中做出一个决定时，原始意识的一个元素就会发生。”“我不是在说大脑。我说的是一个物体放在两个地方的叠加。假设这是一粒灰尘，你把它同时放在两个地方。现在，在很短的一秒内，它将变成一个或另一个。它变成了什么?这是一种选择。 Is it a choice made by the universe? Does the speck of dust make this choice? Maybe it’s a free choice. I have no idea.”
我想知道彭罗斯的理论是否与自由意志和决定论之间长期存在的哲学争论有关。许多神经科学家认为，决策是由不受有意识思维支配的神经过程引起的，这使得自由意志的整个概念变得过时。但量子理论固有的不确定性表明，因果关系在有意识的大脑中被打破。彭罗斯是在为自由意志辩护吗？
“不太，虽然在这个阶段，它看起来像它，”他说。“它看起来像这些选择会随机。但是自由意志，是那个随机吗？“像他的大部分思考一样，这里有一个“是的，但”。他的索赔是挑衅的，但他们经常临时。所以它与他有关自由意志的想法。“我肯定成长思考宇宙是决定性的。然后我演变成了说，'好吧，也许它是决定性的，但它不是可计算的。但是它比这更微妙吗？它是几层更深的吗？如果它是我们有意识的理解的东西，那将是比即使是简单的，不可计算的确定性物理更深的程度。 It’s a kind of delicate borderline between completely deterministic behavior and something which is completely free.”
很难知道如何看待这些声明。即使你对彭罗斯关于意识的观点持怀疑态度，你也会倾向于支持他。意识科学感觉被卡住了，这里有一个理论，不管多么推测，它暗示了一个可能的前进方向。彭罗斯不仅要求我们接受微管中的量子相干性，而且要求我们接受他关于意识只能由尚未发现的物理定律来解释的论点，这一事实可能对新的科学理论来说意义太深远了。还有一个问题。假设20年或200年后，兽人或动物的大致轮廓得到确认。我们是解释了意识，还是仅仅把心脑问题推向了一个更深层次的谜团，量子心身问题？我们能弥合物质世界和非物质世界之间的鸿沟吗？
正如我不知道为什么在彭罗斯他的理论的意识，毕竟这些年一直骂个不停，我问他，如果他认为有在宇宙中的任何固有的意义。他的回答让我吃惊。“不知怎么的，我们的意识是宇宙是在这里的原因。”所以，他是否认为有智能生命或意识其他地方在宇宙？“是的，但它可能是极其罕见的。”但是，如果意识是这整个事情来看，你会不会期望找到地球以外的它的一些证据？“嗯，我不是很确定我们自己的宇宙是好感走向自觉，”他说。“你可以想像有很多意识是真实充塞所有的地方一个宇宙。为什么不是我们在那些不是这一个地方，似乎是一个相当罕见的活动吗？
“所以，是的，我们想知道它的目的。我不知道。也许是用错了词。目的——这是什么意思?”他咯咯地笑了。
史蒂夫·保尔森(Steve Paulson)是威斯康星州公共广播电台全国联合节目《尽我们所知》的执行制片人。他写了原子和伊甸园：关于宗教与科学的对话。你可以订阅TTBOOK的播客这里.
铅照片拼贴：凡妮莎Penrose / Caroline Davis2010 / Flickr
