所有的粒子都是无意识的，那它们堆积起来是怎么形成有意识的生命的？ 第1页

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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^[1]。

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。

当彭罗斯这样的观念，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，有兴趣翻翻的见参考文献^[2]。

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的^[3]。

甚至在2015年，还有一份研究声称，蚂蚁也能通过镜子测试^[4]：

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，以及判断哪个动物更聪明时。

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，正是反应了人类的自负。

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的混乱。

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，表现出更加的有序化，大脑从而表现出熵减^[5]。（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^[6]：

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。

威斯康星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。^[7]

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。^[8]

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，真一心二用。

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：

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。当左右脑尚且链接的时候，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。^[9]

“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。^[10]

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。^[11]

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：

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。

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数，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，很明显需要更多的考虑其它的因素。

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）。

参考

1. ^ 量子理论认为. 宏观物体的退相干与量子宇宙的经典约化.
2. ^ 左承承. 彭罗斯对意识的量子力学探索及其心灵哲学意义[D]. 华中师范大学, 2016.
3. ^ Cleaner wrasse pass the mark test. What are the implications for consciousness and self-awareness testing in animals?
4. ^ ARE ANTS (HYMENOPTERA, FORMICIDAE) CAPABLE OF SELF RECOGNITION?
5. ^ Carhart-Harris R L , Leech R , Hellyer P J , et al. The entropic brain: a theory of conscious states informed by neuroimaging research with psychedelic drugs[J]. Frontiers in Human Neuroscience, 2014, 8:20.
6. ^ Gauvrit N , Zenil H , Soler-Toscano F , et al. Human behavioral complexity peaks at age 25[J]. PLoS Computational Biology, 2017, 13(4):e1005408.
7. ^ 鸟有大脑皮层,那它有意识吗?|斯塔克
8. ^ PNAS：全脑神经元和神经递质系统的动态耦合｜顶刊导读41期
9. ^ Pearce J . The "split brain" and Roger Wolcott Sperry (1913–1994)[J]. Revue Neurologique, 2019, 175(4).
10. ^ 天生缺少了胼胝体的儿童：人类大脑的惊人可塑性
11. ^ 美“半脑哥”成网络红人

好问题。帖写得再长，从 1 讲到 10000，也没回答问题。问题是，0 是如何进到 1 的。

这个问题是心理学和神经科学的最基础问题，我以自己浅薄的学识试着来简单说一下。

先说结论：意识是物质特殊活动的表现。只是这个活动有亿点点复杂。

那么这是一个原子，我们先不深入到中子和质子尺度内部，也先不去探讨电子和粒子本身的波函数，总之先来到初中物理阶段：物质是由原子组成的。

原子外层的电子在不同的能级下，呈现不同的特点，我们可以用电子云来描述它。

不同的电子云可以彼此组合，利用化学键如共价键，离子键，金属键，将原子绑定在一起，形成分子离子和原子晶体。自然界有形形色色的不同的单质和化合物。

其中碳原子化学性质比较特殊，它既能得电子也能失电子，能架起空间中的骨架并且和其它各种元素进行组合。我们把由碳原子构建核心，除去碳酸盐一氧化碳等物质的化合物，称为有机物。

有机物在宇宙诞生后就广泛存在于自然界。例如海王星大气中就存在相当质量的甲烷，呈现蓝色。

甲烷等简单有机物，在特殊环境下可以和氢气氮气氨气二氧化碳等无机物反应生成复杂的有机物。

而这些简单有机物在复杂情况下，可以生成更大分子，更有规律的有机物。例如糖，核糖，核苷酸，氨基酸，脂类。

这些自然界中大分子有机物，在复杂的环境中例如深海火山热泉，经过几亿年时间慢慢演化出了最早期的生命——能利用环境自我复制的大分子有机物，并在接下来的几亿年里，慢慢形成了细胞结构，演化出最早的细胞生命。

又过了几十亿年，到了前埃迪卡拉纪时期，能够运动的动物出现了，并且为了协调多细胞运动逐渐演化出神经系统。

尤其是脊椎动物诞生后，脑的进化速度突飞猛进（约五亿年时间）

那么神经系统是如何产生意识的呢？意识的表现是什么呢？如图所示，这是人体神经系统最基础的结构，神经细胞。

淡然，这看起来简单，实际上内部是有非常复杂的结构的。

神经细胞通过细胞膜离子通道的开闭，利用化学能转化为不同的电信号。

神经细胞之间通过神经递质来交流信息，一个细胞的信号可能引起另一个细胞的兴奋或静息。当然这个神经递质传递的过程也有亿点点复杂：

很多很多神经细胞交织按一定规律交织在一起，组成大脑及整个神经系统，配合上感受器和效应器（身体其他器官），人的意识就诞生了。

例如人的大脑大约有十亿个神经细胞和一百亿个神经胶质细胞，这些神经细胞彼此之间相互结合，里面有电信号和化学信号，可以产生远超现在任何计算机的复杂信息量。

人的意识，可以从很多个方面去研究，如注意，感觉，知觉，记忆，思维，人格，语言，情绪等等。这些都可以和大脑的活动对应上。

我们已经可以做到，对人脑进行脑电波检测和脑成像，进而读出被试心里所想的单词，或对被试做选择题选项进行预读。甚至可以通过光遗传等脑机接口方式，控制老鼠的行为和记忆，感觉。

目前的心理学和神经科学的研究都表明：意识是大脑活动的体现。在掌握这些规律情况下，我们可以通过在大脑上施加作用来改变个体的意识和行为。

至于人脑活动是在时空轴上已经确定的，还是在量子层面有随机性，换句话说人是否有真正的“自由意识”，还是已经设定好的“命中注定”，还需要继续投入更多的研究。

有同学表示：听君一席话，如听一席话。具体神经活动怎么产生意识的你没说啊？

1 首先这个问题问的是从粒子到意识，我已经回答了这个问题：粒子→化学物质→细胞→脑→神经系统→意识。

2 要想回答具体神经细胞怎么活动来产生动物千变万化的意识，这个你需要读心理学或者神经科学本硕博十年才能了解一小部分，一个回答怎么可能写明白呢？如果你不是心理学或者神经科学的科研工作者，只需要知道结论就可以了。

首先说我的结论：“所有粒子都无意识”本身就无法被验证

这个问题下的大部分回答全部是瞎扯，没有讨论到本质

因为他们连什么是“意识”没定义清楚，甚至都没思考过这个事情

简单来说，意识有主观角度出发的，也有从客观角度出发的

这会导致完全不一样的结果

举个列子说：

让你判断一个机器人，是不是有“意识”

那么从客观角度来说，机器人只要任何情况下的任何反应都表现的和人完全一样，那么它就应该被定义成有意识的。

但是，如果从机器人本身的主观角度，却并不是。因为即使外在表现完全和人一样，你还是不能确定，这些芯片电路，能映射出一个主体，这个主体能获得和你的”自我意识“，那个”我“，一样的体验。而那种”我思且我在“的体验，只有本体本身能确认，别人都是无法确认的。所以理论上，我们只能猜测，永远无法确认，这个机器人里面，有没有一个类似“我”的东西

这个“我”的自我意识是什么？到底是什么？肯定不是外在表现，这是一种内观的能力，我简单地描述成“主观自我体验的能力“

事实上，我们做个简单的思想实验，就知道这种自我意识根本不依赖于任何物质结构。

首先不依赖于人类的四肢和躯体，不依赖于人类的感观，缸中之脑大家都知道的。其实，我们很容易想到这种主观自我意识体验的能力是不依赖于知识、思维方式，或者智商的。智商160的，和60的，应该都具有体验能力，从来不会有人觉得笨人连自我意识都没有。

“主观自我意识体验的能力”和所有上述一切“生物能力”完全是两个维度的东西，根本是不会影响的，就好比“这台计算机跑得快不快”和“这台计算机存在不存在”完全是两个维度的问题一样。。

再往极端去推，如果大家认为再笨的人类也会有主观自我意识体验，那么猩猩猴子是不是可能有？也应该有对不对。那么再推，猫和狗是不是应该有？再往前推，哺乳动物如果有，那两栖类是不是也应该有？两栖类有，那鱼类是不是应该有？鱼类如果有，那试试。。。无脊椎动物是不是也有？大的生物有，小的怎么就突然没有了？也有啊。多细胞生物有，难道单细胞生物就没有了？。。。

不断推论，你会发现一个很让人惊诧的结果：你还真的没法判定，粒子就没有自我意识

如果还是不理解这个逻辑，可以再读一遍我上面写的

回到这个问题本身，我需要解释一下，我强调的重点是，理解意识的角度，不止一种。从工程师、科学家的角度，只考虑客观的，即“那个物，是否表现得像有自我意识”。我们关于机器人和电脑的思考基本就是这条线的，包括大部分电影电视，科幻片之类的。但是，极少有人关心，从主观的角度，这些机器人和电脑，是否有和我们一样的“主观自我体验”，有没有一个“真正的我”，“能意识到自我存在的我”。当然，这个事情在工程层面，甚至科学层面，都不重要，不值得关心。而且，这个事情用现有的科学范式根本无法讨论，无法分析，所以干脆不管了。从工程师、科学家的角度来看，粒子当然是无意识的，因为根本不可能表现得和智能生物一样嘛

但是，在哲学层面，这个事情很重要。哲学关注的是本质问题，关注的是终极问题，就不能跨过这些不管。从哲学的角度，“主观体验的能力”这个事情本身是值得讨论的，作为一种能力，不包括任何其他的，仅仅是一种体验的能力。这种能力和感官毫无关系、和智能毫无关系，和对客观世界的反馈毫无关系，确实是有可能在粒子身上存在的。如果让我用最简单的大白话来说，那就是“没有任何逻辑可以支持，1000000000000000个粒子按照某种规则排在一起，就具备自我意识体验能力了；而1个粒子就没有。因为如果是这样，这个事情的荒诞程度，要比1个粒子也具有主观自我体验的能力的假设，还要荒诞100000000000倍“。

当然，我知道我写了这么多，大部分读者可能还是无法理解我说的不基于任何功能、不基于任何物理结构的“主观自我体验的能力”是什么。算了，能力有限，确实难描述。不可说，不可说。就这样吧