編輯：David
【新智元導讀】量子物理學取得了巨大成功，但其解釋仍然不確定。大腦由神經元組成，而神經元又由分子組成，很可能會受到量子效應的影響。量子力學和神經科學能否融合成「量子意識」理論？
「我們是誰」？
恐怕沒有什麼比這個問題更觸及我們的本質了。
誠然，探索這個問題的方法有很多，科學並不是唯一的方法。古往今來的藝術家和哲學家們都在探索我們的自我認同和生活方式。
從某種意義上說，科學家反而是後來才加入的。
第一個關於「意識和物質」的科學思考，可以追溯到 17 世紀早期的笛卡爾。
在笛卡爾提出了「身心二元性」之後，又出現了既令人興奮又含糊不清的新問題：在大腦的日常運作中，量子物理學是否起了某些作用？
更深刻一些的說法是，作為可能的大腦狀態的集合，思維是由量子效應維持的，還是用經典物理學解釋就夠了？
量子物理，意識。這兩個謎團碰撞在一起，會產生一個更大的謎團嗎？
目前的情況是，量子物理學在其應用方面取得了巨大成功，但對這門科學的解釋仍然不確定，物理學家還在激烈爭論中。我們知道如何使用量子物理學，但並不知道它所闡釋的關於現實本質到底是什麼。
「我思故我在」與唯物論的衝突
至於大腦如何維持我們的思想和意識，我們仍然知之甚少。不過隨著成像技術的進步，在一定程度上揭示了大腦不同區域的神經元如何在不同的刺激下激發放電，就像聖誕樹上的燈一樣。
上面說的是理解神經元執行方式的簡單部分。而困難的部分，則是瞭解活躍的神經元如何共同創造出「我們是誰」的感覺的。也就是說，生物電活動和血液流動，是如何轉化為自我意識的。
17世紀，笛卡爾提出將精神和物質分開：物質具有空間上的延展性，而精神則沒有。精神不是物質，但可以影響物質。
非物質的事物如何影響物質的事物？笛卡爾假定，精神先於物質，即「我思故我在」。但這種身心的「二元論」引起了很多混亂。如果沒有物質大腦的基礎結構，「我」是如何持續存在下去的？
科學家和哲學家在很大程度上捍衛唯物論觀點。大腦的運作方式之所以仍然神秘，不是因為某些非物質，而是因為我們自己難以理解其複雜性。
有人提出，要了解大腦，必須沿著自下而上道路：從單個神經元到突觸連結，再到在它們之間流動的神經遞質，再到神經元簇和大腦回路。
還有些人，尤其是一些哲學家，有時被稱為「神秘主義者」，他們堅持認為，我們是無法從認知上的理解意識的。
量子力學+意識=量子意識？
那麼，量子力學呢？
畢竟，如果我們採用自下而上的方法，大腦是由神經元組成的，和任何其他細胞一樣，神經元需要蛋白質和大量生物分子才能發揮作用。由於量子效應發生在分子水平，因此量子力學有可能在意識的產生中起到了一些關鍵作用。
第一個可能和意識相關的量子效應是「疊加」，即從亞原子到分子尺度，系統可以同時以多種量子態存在。
比如，在檢測到一個電子之前，它可以同時出現在許多地方。量子力學的數學機制使我們能夠計算出電子一旦被測量，就會在某個位置被發現的機率。但在進行測量之前，我們無法確定電子在哪裡。因此，資料是在測量裝置精度範圍內對電子位置的測量。
同樣，意識的存在是否也可能像電子一樣，存在於某種無意識水平的「量子疊加」中，只有在有特定選擇時，才會變得有意識呢？
這就是諾貝爾獎獲得者物理學家羅傑·彭羅斯和麻醉學家斯圖爾特·哈默羅夫提出的觀點。
他們提出，激勵這種「特定選擇」的活性實體是一種稱為「微管蛋白」的蛋白質，它形成的微管為神經元提供骨骼支援。
微管可能是一種量子高速公路網路，可以支援神經元內微管蛋白的疊加和糾纏狀態。據稱，這種結構可以充當量子計算機，最佳化神經元和神經元間的效能。
第二個可能和意識相關的量子效應是「糾纏」，即兩個或多個量子系統在它們之間建立跨越長空間距離的聯絡的能力。量子在糾纏態表現為一個單一的實體，失去了它們的個體身份。利用糾纏態的空間特性，在神經元網路內長距離「傳播」具有給定特徵的量子效應。
來自科學界的強烈批評
從實驗和理論的角度，彭羅斯和哈默洛夫的理論受到了強烈的批評。
麻省理工學院的物理學家 Max Tegmark 提出的理論論證表明，大腦太忙，且大腦內的環境太熱，無法維持相干的量子態。
相干量子態非常脆弱：周圍環境的影響（如碰撞分子或熱振動）很容易破壞量子態的疊加。實際上，在溫暖的大腦環境中可以將量子力學轉變為經典物理學。在這種情況下，量子效應可以忽略不計。
毫無疑問，量子效應給我們對世界的理解增加了一定程度的困惑。的確，至少在突觸水平，量子效應可能確實發揮了作用。
不過目前，大多數觀點都遵循對意識產生的經典解釋，即神經元簇的無數耦合及其不斷放電，是大腦執行的意識產生的主要因素。
鑑於神經元間連線的複雜性，這個問題當然仍有探索和推測的空間。通常情況下，解決方案可能不是「非此即彼」的，而是「兩者兼而有之」。量子效應和經典理論之間可能存在合作，共同決定了大腦在不同層面的功能。
參考資料：
https://bigthink.com/13-8/quantum-consciousness-2/
https://www.pnas.org/content/106/11/4219
