为什么科学无法解释意识？

大家好，我是魅力科学君，今天我们要聊的话题是：为什么科学无法解释意识？

在过去的日子里，神经科学家们一直在试图在人类大脑里寻找一个被称为“意识中枢”的存在。

这是因为我们的大脑分工其实非常明确（比如说有些区域专门处理眼睛看到的图像，有些区域专门听声音），但我们在日常生活的时候，绝不会觉得“我眼睛看到了画面”和“我耳朵听到了声音”是两件分离的事。

之所以会这样，原因就是，我们的大脑会非常自然地把所有外界的信息无缝连接成一个整体的主观体验。

那么，是谁在大脑里扮演了这个“意识中枢”的角色，把所有零散的感觉拼成了一个整体呢？

对于这个问题，目前并没有确定的答案，不过DNA双螺旋结构的发现者之一，英国生物学家、神经科学家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）在2004年时曾提出了一个假说。

他认为，我们的大脑深处有一个被称为“屏状核”的结构，它就像一片薄薄的树叶，隐匿在大脑半球的深处，与大脑皮层的各个区域都有着密集复杂的神经纤维连接，而这个结构其实就是那个脑内“意识中枢”，它以极快的速度把各个区域的信息汇总起来，生成了我们体验到的“意识”。

引人注目的是，这个假说后来在医学界里还真拿到了一个疑似证据。

在2014年的时候，华盛顿大学的穆罕默德·库贝西（Mohamad Koubeissi）及其同事描述了他们如何通过刺激一名患者的屏状核来控制其意识的开启和关闭。

根据介绍，这名患者患有癫痫，因此研究团队使用深部脑电极记录来自不同脑区的信号，以确定 其癫痫发作的起源，其中一个电极被放置在屏状核附近，这是一个此前从未被刺激过的区域。

当研究人员通电刺激这个区域的瞬间，这位患者突然停止了手里的阅读动作，双眼直勾勾地盯着前方发呆，叫她的名字时，她没有任何反应，跟她说话，她也像完全听不见一样，甚至连呼吸都放缓了。

研究人员表示，当时她就像是被突然断开电源的机器，整个人的意识在瞬间被“关机”了，而在几秒钟后，研究人员切断了电流，患者立刻恢复了正常，继续接着刚才中断的地方往下读，完全不知道刚才发生了什么，对那段“被关机”的时间没有任何记忆。

这个实验当时震惊了神经科学界，有人惊呼，看吧，意识根本不是什么灵魂或者超自然的东西，它就是大脑内部某块物理结构运作的结果，你只要轻轻按一下那个开关，意识就烟消云散了。

然而找到了“开关”，并不等于搞懂了原理。这就好比你给一台电脑切断电源，电脑屏幕立刻就黑了，但这能说明你懂了电脑是怎么把代码变成高清游戏画面的吗？显然不能。

所以尽管在后续的研究中，科学家发现屏状核很可能参与了意识的整合，但它到底是怎么把一堆电信号变成“感觉”的，依旧是一个毫无头绪的问题。

为了搞清楚我们到底卡在了哪里，科学家们把意识的问题分成了两类：一类叫“容易问题”，另一类叫“困难问题”。

这里的“容易”当然不是说真的简单，而是指它在理论上是可以被现有的科学框架解释的。

例如当我们看到一朵红色的花的时候，眼睛是怎么接收光线的？光信号是怎么变成电信号传给大脑的？大脑又是怎么识别出面前这朵花是红色的？这些问题虽然复杂，但现有的科学框架都能给出明确的答案。

这就是“容易问题”，那“困难问题”是什么呢？

那就是：为什么当大脑在处理这些红色的光波信号时，伴随着这种物理过程，我们的脑海里会产生一种“看懂了红色”的感觉？

这种纯粹的主观体验，有一个专门的词——“感受质”（Qualia）。

比如你被烫了一下，你的神经末梢把信号传给大脑，大脑立刻指令手部肌肉收缩，同时让你喊出一声“好痛”。

这整个机制，用现代科学完全解释得通。但问题是，除了这一连串的物理反射之外，你脑子里那种真真切切的疼痛感，到底是从哪里冒出来的呢？

现在的计算机可以算得比人类快成千上万倍，人工智能可以写诗、画画，甚至击败围棋世界冠军，但它真的“有感觉”吗？当 AI 在屏幕上打出“我很开心”的时候，它心里真的会流淌过一种叫作“开心”的情绪吗？

绝大多数科学家的答案是：不会。因为它只是在执行代码，根据概率生成最符合逻辑的字符序列而已。

这就把“智能”和“意识”给彻底剥离开了。你可以造出一个很聪明的机器，但在它冰冷的芯片内部，可能永远都是一片漆黑，没有任何主观体验。

所以“困难问题”的本质其实就是：物理世界里的物质和能量，究竟是通过什么机制，跃迁成了我们的主观体验？

由于传统的神经科学和经典物理学都对此无法给出合理的解释，因此有些科学家就开始把目光投向了物理学里最不可思议的领域——量子力学，其中就包括了2020年诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）。

彭罗斯认为，既然经典物理学是完全决定论的（就像一堆齿轮互相咬合，前一步定了，后一步就死死地定了），那如果大脑纯粹是经典物理系统，我们就不可能拥有真正的自由意志。

但是量子世界充满了不确定性，一个微观粒子可以同时处于多个位置（量子叠加态），直到你去观测它，它才会随机坍缩成一个确定的状态。

根据这样的思路，彭罗斯和亚利桑那大学的麻醉学与心理学教授斯图尔特·哈梅罗夫（Stuart Hameroff）一起提出了“协同客观还原理论”（Orch-OR）。

简单来讲，他们在大脑神经元内部找到了一个被称为“微管”的结构。

微管本来是细胞内部用来维持形状、运输物质的小骨架，但他们认为，微管内部的蛋白质分子可以形成量子叠加态。

也就是说，大脑神经元里可能藏着无数个极其微小的“量子计算机”，而我们每一次产生意识、做出选择的过程，其实就是这些微管里的量子状态发生坍缩的过程。因为量子坍缩是不确定的，这就给人类的自由意志和主观体验留出了物理空间。

然而这套理论刚抽出来没多久，就被麻省理工学院的物理学家麦克斯·泰格马克（Max Tegmark）泼了冷水——他直接拿物理公式算了一笔账。

需要知道的是，现在的量子计算机为了维持量子叠加态，必须放在接近绝对零度（摄氏零下两百多度）的极为安静且干燥的实验室里，生怕外界一点点微小的热扰动把量子态给破坏掉（这在物理上被称为“退相干”）。

而人类的大脑的环境，却是一个大约37摄氏度、里面充满了液体、离子乱蹦、温热且潮湿的“汤锅”。

泰格马克通过计算得出，在大脑内部这种温热潮湿的环境下，微管里的量子叠加态只要花费大约10万亿分之一秒就会彻底退相干，变成普通的经典物理状态，而我们大脑里最快的神经信号传递，也需要毫秒级的时间，两者差了整整10个数量级。

所以一个合理的推测就是，大脑里环境根本不可能支撑起大规模的量子计算，意识来自微管量子坍缩的说法，在物理学上很难立得住脚。

更关键的是，就算我们将来真的在大脑里找到了量子效应，那个最根本的问题依然没解决：为什么量子叠加态的坍缩，就会让人“感觉到痛”呢？

好的，我们再来看看泛心论（Panpsychism）。

泛心论的思想起源非常早，在东方的哲学和古希腊思想里都有雏形。其主要观点简单来讲就是，意识并不是某种在复杂大脑里才突然“冒”出来的东西，而是与质量、电荷、引力一样，是这个宇宙最基础的物理属性之一。

该观点认为，我们不需要去辛苦解释“死物是怎么变成有意识的”，因为世间万物根本就不是完全的死物。

即使是小如质子、中子和电子，也有着极为微弱的“微意识”，在它们组合成原子、分子、细胞，再到复杂的大脑时，这些微小的意识就层层叠加、聚合，最终汇聚成了像我们人类这样的复杂意识体验。

这就好比一个原子的质量微乎其微，但大量的原子聚在一起，就变成了沉甸甸的物体。

这看上去还是挺合理的，对吧？然而直到现在，仍然没有任何的证据能够为其提供支持。

所以你看，在解释意识这件事上，科学目前还无法做到，尽管有很多关于意识的理论，但始终无法完整揭示主观体验为何会从大脑活动中产生。

之所以会这样，最根本的原因很可能是：科学天然是第三人称的，要求客观、可观察、可重复，而意识却是第一人称的主观体验，这使得我们的科学方法无法直接触及。

或许在未来的某一天，当我们有能力突破这种困境时，才可能真正拿到解开意识之谜的钥匙。