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'意识'是什么?

 weimiao 2020-09-08

宇宙中最复杂的网络

我们的大脑由1000亿个神经元组成,这些神经元组成了一个无比庞大的网络。这个网络拥有至少100万亿个被称作突触的连接点。如果评选宇宙最复杂网络,我们的大脑当仁不让。

"意识"是什么?

有科学家指出,复杂的大脑是意识产生的基础。所有动物的大脑都是模块化的,就连线虫那仅由302个神经元构成的大脑也具有模块化结构。

"意识"是什么?

线虫的神经连接组图谱

每个模块独立运作,互不影响。一些模块负责注意力、记忆和内省思维,另外一些模块负责听力、躯体运动和视觉。

"意识"是什么?

看不见数字的人

很多时候,眼见也并不一定为实。先做一个小实验,请看下面的图案。黑色背景上纵横排布着灰色线条,这时线条交叉处的白点看起来也会变灰,甚至闪烁起来。不过,当你集中注意力看一个点时,又能清楚地看出圆点是白色的。

"意识"是什么?

这能很好的说明视觉和感知之间的差异。下面来看一个更有意思的案例。一个无法看清2到9这几个数字的人。

"意识"是什么?

在《美国科学院院刊》上发表的一项研究中展示了这样一个奇怪的病例,病人由于神经系统疾病导致了感知错乱,致使2到9这几个数字在他眼里都是乱码。图中是病人正在把他眼里的数字8画下来。进一步的研究显示,这个人的视觉意识出现了问题,虽然他的大脑已经解读过了这个数字信号,但是他自己并没有意识到,所以他看到的只是一团乱码。

视而不见的视觉

一位心不在焉的司机像往常一样开车行驶在上班的路上,这条路他已经走了15年。他不记得自己 在遇到红灯时做出停车的决定,也不记得在转弯时做出打转向灯的动作,他一直在自动驾驶,直到当他将要撞上前面紧急停车的公交车时, 一脚急刹车把他从回忆昨日与妻子争吵的思绪中拉回现在。

"意识"是什么?

刚刚过去的那段时间里,他仿佛变成了一个瞎子,但事实上他的视觉系统仍在很好的工作,因为他的车并没有到处乱撞,仍然在按照交通规则行驶,只不过他并没有“看见”的意识。所以视觉和意识是可以分开的。

遇事不决,量子力学

加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的物理学家马修·费舍尔(Matthew Fisher)发表论文称:人脑产生的意识可能是由于量子纠缠。

"意识"是什么?

马修·费舍尔

一石激起千层浪,这个观点在学术界引起了很大争议。因为“量子意识”这个词汇听起来过于“民科”,实在不像是主流学术界的调性。

"意识"是什么?

主要的反对者认为,量子纠缠是一种非常脆弱的状态,在实验室里也必须要在近乎苛刻的条件下才能实现。而我们的大脑里显然不具备这样的条件。

但是,近几年的研究发现,在生物学领域确实可以发现量子力学的身影。比如,植光合作用被证实在光能转化为化学和生物能的过程中存在量子效应。候鸟体内也存在“量子罗盘”帮助候鸟利用地球磁场确定方向。

费舍尔的灵感来自于自己和抑郁症的斗争史。病情有所好转后,他把注意力放在了抗抑郁的药物身上,因为这些药物对他的精神状况确实起到了积极作用。

其中一类最简单的抗抑郁药物——锂引起了费舍尔的关注。他发现市场上的锂处方药几乎都是Li-7,那么锂的另一种同位素Li-6是否会起作用呢?因为二者除了中子数不同,化学性质几乎完全一致,所以疗效应该是一样的。

经过查阅文献,费舍尔发现曾经有人做过Li-6和Li7的对比实验,实验结果显示:Li-6和Li-7在药效上存在差异。

费舍尔认为很可能是原子核自旋导致了这种差异。核自旋是原子的一种内在量子性质,具体数值由原子核的自旋量子数决定,它影响了原子处于纠缠态的时间。由于 Li-7和 Li-6的中子数不同,它们的核自旋角动量也就不同。

虽然看到了一丝曙光,但是要想搞清人类大脑中的量子机制,仍然还有很长的路要走。

费舍尔用了整整五年的时间找到了一个符合条件的候选原子——磷。磷原子是生物体内除氢原子外唯一一个自旋数为1/2的常量元素,这个核自旋比较低,因此磷能维持的纠缠时间也比其他候选元素更长。

接下来,费舍尔进行了大量实验对这个猜想进行验证,但是结果都不是很理想。

弄清意识产生的机制具有十分重大的意义,这有助于人工智能的发展,新药物的开发以及精神疾病的治疗。

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