粒子都是无意识的，它们堆积在一起是怎么形成有意识的生命的？

粒子当然是无意识的，海森堡不确定性原理就可以进行解释。但是不确定性的微观物质到宏观的过程中，发生退相干，变成了确定性的。

虽然量子力学告诉你，构成你身体的物质，有极低的概率在一瞬间出现在月球上。但经典力学告诉你，这是不可能的，这就因为你身体中的粒子与集体自由度耦纠缠了起来，波函数坍塌了。从量子力学的角度解释意识，其实是一个热门的方案。

去年（2020年）因发现黑洞的形成是广义相对论的有力预测，而获得诺贝尔物理学奖的著名物理学家彭罗斯，就热衷于用量子力学解释意识。在他的眼里，意识是通过量子纠缠和量子叠加产生的。

他的逻辑推理如下：

哥德尔不完备定理：一套公理体系中，必然有无法被证明的真理。

人类数学家能理解无法被证明的真理。

人类意识，超出公理之外。

所以这是源于大脑内波函数的坍缩，人的意识是量子力学决定的。

也有一些物理学家尝试通过弦理论来解释意识。但彭罗斯这样的观念，在科学界也引起了极大的争议，甚至出现了诸多反对的声音。

这里我不进行过多的探讨，毕竟这本身只是彭罗斯一个不成熟的猜想，而且在他的研究领域之外。不过，国内却热衷于这种形而上的研究，甚至成了哲学系某领域的硕士论文。但无论用量子力学解释意识，还是用弦理论来解释意识，无异于都是把人类意识的解释进行了拔高。这属于人类的自负。

我不敢妄言彭罗斯是错误的，但人类对于宇宙本源来说，还是太渺小了。从神经科学的角度来说，我们的神经信号传输，都是有确定需求的。

例如，当你看到一幅美丽的画，你看到的信息，通过视锥细胞、视觉受体，转化成电信号，然后一直传递到你的视觉中枢，这些信息的表达都是准确的，所以你才能明确它的构图、线条，以及颜色。

相反，当你大脑内的信号传递变得不准确之后，你可能会眼花、眩晕，甚至出现错觉，看到从未出现的画面。又或者，当多巴胺的神经通路出现异常，你可能会发生精神分裂症，出现幻觉、妄想等认知缺陷。

除此之外，莫名其妙的偏头痛，除了2/3是因为动脉搏动外，还有1/3是十分复杂的神经机制，例如脑膜血管内的离子变化，脑干神经核功能异常等，本质上是离子通道和神经信号通路出现了异常。另外，有大约30%的人会遇到强光打喷嚏。

从神经科学的角度来说，最可能的原因是，控制头面部感觉和运动的三叉神经与视觉神经是紧紧挨在一起的，它们之间有可能存在交叉反应。当外界的强光突然进入视网膜时，瞳孔会快速收缩，触发视神经反射，这些神经信号可能会错误地传到三叉神经上，并让大脑发出了错误的打喷嚏指令，于是便引起了“光喷嚏反射”的发生。

这个反射是可以遗传的，如果父母中的一方存在光喷嚏反射，那么也有50%的可能发生在孩子的身上。

综上，无论我们大脑的信息感知、信号处理、以及对外的行为，都需要神经通路和信号的准确性。那么，准确的神经通路，是如何变成复杂的意识的呢？回答这个问题前，我们先来看看，意识究竟是什么。

人类判断意识的方法，最经典的是镜子测试：在早先的研究中，人们发现瓶鼻海豚、喜鹊、类人猿，以及大象能够通过镜子测试。这些都是十分聪明的动物，而且看起来也很有自我意识，人们便理所当然地认为它们是有意识的。后来发现猫、狗、章鱼，这些看起来很聪明的动物，都不能通过镜子测试。

似乎，这说明了它们没有意识。

但后来的研究，就很明显有些被打脸了。在印度太平洋区域，有一种叫做裂唇鱼的鱼类，因会帮助其他大型的鱼类清理寄生虫，所以又被称为“医生鱼”。2019年初的一份研究表明，裂唇鱼是能通过镜子测试。

甚至在2015年，还有一份研究声称，蚂蚁也能通过镜子测试：虽然蚂蚁的镜子测试，具有一定的争议性。但从人一直到裂唇鱼，我们不难发现，凡是能通过镜子测试的，无一例外，全部都是群居动物。而群居动物，具有很强的社会性，它们在族群个体互动的过程中，很有必要分清楚每个个体的身份。

在区分其它成员的过程中，自我的认识也就有了形成的基础。但人类单纯通过镜子测试来进行判断，其实是有问题的。我们假设有同样聪明的两种动物，动物A的自我认知有利于通过镜子测试，动物B的自我认知不利于通过镜子测试。

那么人类以镜子测试判断动物是否有自我认知，以及判断哪种动物更聪明时。直接就会先入为主地判断：A有自我意识，并且更聪明。B没有自我认识，没有A聪明。但很明显，对于B的判断，很有可能是错误的。

而现实中也有一个例子，狗虽然并不能通过镜子测试，但也有研究表明，犬类能通过气味进行身份的辨别。通过镜子测试，对意识下了一个武断结论，正是反映了人类的自负。即便我们不探讨，乌鸦这种没啥新皮层还十分聪明的动物，我们单纯从哺乳动物新皮层发育的角度来说：意识，不会突然出现，从老鼠到人类，新皮层不断发展和复杂的过程中。

很有可能早就存在了意识。

我们假设老鼠的分数是1分，人类是100分，那么不能通过镜子测试的猕猴，他的意识可能是59分，而不是零分。如果说很多时候，我们判断低等动物是否存在意识时，往往在于我们对意识本身的定义。但其实，我们真正关心的，并不是意识的定义，而是这个从1到100的过程。

那么，意识又是怎么从1到100呢？在脑电领域有一个脑熵（Brain Entropy,BEN）的概念，它表示大脑系统不规则性和信息处理能力。人类大脑，往往处于活跃的波动状态，熵脑代表的大脑传输信息的能力，也指大脑可以访问的神经状态的数量。

人类大脑的熵，有这些特点：1、脑熵和意识有着高度关联性。2、人类大脑的熵大于其他动物（这里不是指混乱度，而是信息总量）。3、通常情况下，智力更高的人脑熵更高（同上）。4、人在迷幻状态、快速眼动、精神病发作，以及睡梦癫痫时，表现为熵增。（信息混乱度） 智力更高的人熵更高，这是因为大脑处理信息更多。

精神病人熵更高，则是因为处理的信息更加地混乱。可以这样说，一样熵高的人，一个人可能是爱因斯坦，一个人却可能是精神病。迷幻状态下，人会表现出一定的“初级意识”。例如当你起夜下意识地上厕所，别人叫了你一声，你回应了，但第二天起床，你却什么都记不得。这就是一种“初级意识”。

人从初级意识的熵增混乱状态，渐渐清醒之后，人的脑熵会表现出一种亚临界状态。在这个亚临界状态中，我们会表现出足够清醒的意识。1岁左右的婴儿便有初级意识的表现，而1岁的婴儿表现能力，极有可能比不过同龄的猩猩。（主要原因在于人类婴儿更早产，且性成熟周期更长） 人的心智，拥有自我维护次级意识的能力，能够完善对客观的反应，表现出更加地有序化，大脑从而表现出熵减。（也可以认为是有序化程度更高，所以表达同样的信息量时，所需要的附加信息反而更少了）。

总的来说，人的次级意识，取决于大脑组织的连贯性、分层结构，以及系统的处理能力。人的大脑总是维持在秩序和混乱之间，并保持着严格的平衡。当人处在次级意识的状态下时，处理外界信息则不那么细致，极易受到情绪、偏见、焦虑，以及欲望的而影响。

人类大脑在进化过程中，拥有了把熵控制在亚临界点的能力，这有助于促进现实主义、远见、仔细思考，以及识别和克服一厢情愿、执幻想的能力。当然，克制次级意识的过程，也限制了意识拓展空间。例如，成年人的大脑，相比起儿童的大脑，总是欠缺想象力。当然，成年人大脑处理信息的总能力更高，脑熵自然也更高。

当次级意识被抑制的时候，初级意识就会表现得更为活跃。通常来说，25岁，是人脑熵的巅峰，信息处理能力也达到了巅峰。在模拟扔硬币、挑选卡片、投骰子、选择九个圆中的一个、网格上填涂等各类行为下，不同年龄段的脑熵：该实验显示，人类处理信息的能力，在25岁左右最高，主要集中在中青年阶段。虽然意识的诞生过程，尚且停在假说阶段，但研究人员极有可能已经找到了意识的开关——中央外侧丘脑。

威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员发现，使用50 Hz电刺激中央外侧丘脑时，处于麻醉状态的猕猴能够苏醒，并出现正常的清醒行为。猴子睁开眼睛，生命体征出现变化，面部和身体开始运动，并伸手去拿附近的物体。

不过，关闭电刺激之后，仅仅几秒钟，猴子便会再次闭上眼睛，回到无意识的状态。上述实验，必须非常精准才能实现。50 Hz的电脉冲，只能点击仅仅20纳米的特定位置。这表明，中央外侧丘脑对意识具有一定的启动作用。但这个实验，是否可以证明，意识也如同运动、感觉、视觉等中枢皮层有着明显的区域功能呢？那倒是未必。

积水性无脑畸形儿童，是一种先天性疾病，通常表现为两侧大脑半球缺如（缺少大脑皮层），被薄襄所代替，里面充满脑脊液。除了大脑皮层之外，患儿的脑干、小脑，脑膜健全，有的可能会残存一定的颞叶、枕叶，或额叶。这些儿童虽然往往早夭，但大多能表现出意识活动。这足以说明，虽然大脑皮层对意识具有重要的决定作用，但大脑皮层也绝对不是意识产生的必须条件。

从这一条来说，判断没有大脑皮层的更“低等”的动物不会产生意识的推论，也并不成立。虽然鸟类也有大脑皮层，但实际鸟类的“意识”可以不通过大脑皮层而出现。种种迹象表明，意识的诞生，可能和大脑的整体活动有关。

虽然早期的大脑研究，倾向于分区研究。但学界早就发现了多种神经元耦合体系，并诞生了一门专门的学科-神经元耦合系统的同步动力学。随着EEG（脑电图，electroencephalo-graph）、核磁共振成像(MRI) 、正电子断层扫描(PET)的飞速发展。近年来，已经发现了大脑间不同区域的跨频耦合网络，以及全脑神经元和神经递质系统的动态耦合。

这些研究表明，大脑在分工协作的同时，也有极强的整体性。人类的额叶大部分、顶叶、枕叶，以及颞叶皮层称为联合区，这些区域都能够接受多通道的感觉信号，把各个功能区域的神经活动整合在一起。人类的左右大脑，有90%都属于联合系统。当大脑左右脑之间的胼胝体断掉，左右脑的意识一开始会出现混乱。

左右大脑会存在有各自的活动，协作消失，正一心二用。左手画圆，右手画方，对于裂脑人来说，是轻而易举的事情。但由于左右脑思维不统一，裂脑人的诸多行为，往往表现出难以控制，甚至会出现右脑控制左手攻击人的现象：

此动图应该来源于电影场景，真实情况不会如此夸张，手并非不能被意识控制。

人经常会产生疯狂的一闪念。这种闪念，往往由右脑控制（人的情感冲动）。

正常情况下，左右脑连接，主管思维逻辑的左脑，会在发生神经信号之前，及时阻止右脑的策略。当左右脑尚且连接的时候，充满矛盾的策略，往往只会保留一个。但对于裂脑人来说，两个策略可能同时保留。例如正常人，大脑出现自残的一闪念时，另一半大脑直接就阻止了，不会再发生什么。但是对于裂脑人来说，阻止则会发生在行动之后。

“我”的意识，本身就是左右半球大脑的二位一体。当然，由于大脑还能通过其他部分连接，对于裂脑人来说，意识还是整体的，而非真正的分裂。人在进行理智与情感的纠结犹豫时，何尝不是左右大脑的一场场较量。那么，你经常是左脑胜，还是右脑胜呢？

当然，大脑也具有非凡的适应能力，并不是所有裂脑人都会有严重的生活影响。胼胝体缺如的儿童，大脑会通过其他脑区重新分配信号，例如通过中脑和前脑之间的沟通，保证左右脑之间的交流。虽然没有胼胝体，大脑功能只是小有所影响，但这充分展示了大脑的可塑性。

从一些挖掉脑组织，以及枪击头部存活下来，失去不少脑组织，甚至有失去了半个脑袋，但意识没有受到太大影响的案例。

可以看出，大脑的可塑性，远非普通人想象。而这种可塑性，绝非大脑功能分区所能解释的。新皮层虽然仅仅只有薄薄的三毫米，却有六层结构：

为了处理各种复杂的信息，人类新皮层形成了不同的区域，这些区域主要归类为三个区：初级感觉区、初级运动区，以及联络区：

感觉区包括：听觉、视觉、躯体感觉等等；人类同时还具有专门的语言区，有时候又把语言区归为联络区的一部分 初级感觉区和初级运动区的神经细胞高度特异性，直接接受感受器的神经信号，并与枕叶、颞叶、中央前后回相联系，形成相应的联络区。

大脑皮层的初级反射活动，是绝大部分哺乳动物都具备的，但低等哺乳动物的联络区并不发达，它们的意识主要以初级意识为主。灵长总目这一支，演化到猿类之后，皮层联络区才开始飞速发展，有了形成高级意识的基础。

除了语言区外，联络区还包括：对自我身体看法、信念和以及情感态度相关的顶枕联络区；具有多种感觉整合，概念构思的颞叶联络区；负责判断、预见，以及人格属性的前额叶联络区。

除了前额叶区，各部分区，同时包含视觉、听觉，以及躯体感觉联络区

为什么人类的大脑皮层就演化得更加复杂了呢？人类新皮层不仅占大脑皮层的94%，甚至占据了整个大脑的70%以上。

新皮层与记忆、学习，甚至意识形成高度相关。从早期哺乳动物到灵长类，最大的变化，在于生活技巧、运动能力、感官能力的演化。这些综合原因，促进了大脑联络区的发展，令新皮层折叠出了更多、更深的沟回。

只有新增加的新皮层表面积越多，也能支撑复杂的大脑活动。意识的产生从来不能归因到某个单一的因素，虽然新皮层能很好地解释人类的高级意识，但对于没啥（相对人类来说极少）新皮层的乌鸦来说，研究它们的意识，很明显需要更多地考虑其它的因素。

总的来说，从老鼠到人类，意识从1到100的过程，其实是比较清晰的。只不过从0到1，什么时候发生，怎么发生，可能我们依旧还需要漫长的时间去了解。但无论怎么样，随着脑科学的不断发展，关于意识，我们已经越来越接近真相。

PS：虽然现在有很多人诟病，现在的人工智能并非真正的人工智能，但其实，随着人工智能系统变得越来越复杂，虽然它的每一个信息单元都像一条神经通路一样是准确的，但随着神经网络的活动越来越具有不规则性，那么意识的产生也几乎是必然。

当前现今的人工智能都还太简单了，未来第一个产生真正高级意识的，也必然是一台超级计算机（甚至是一个超级计算机矩阵）。