上帝掷骰子吗--量子物理史话 作者:castor_v_pollux-第31章
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的分析，但却又提出了那个“54厘米”的估计。第二天，众人开始起草备忘录。第三天，
海森堡和沃兹讨论了钚炸弹的可能性，海森堡觉得钚可能比想象得更容易分裂（他从报纸
上得知原子弹并不大），但他自己没有数据，因为德国没有反应堆来生产钚。直到此时，
海森堡仍然以为铀弹需要几吨的质量才行
第九章 测量问题二
castor_v_pollux
意识使波函数坍缩？可什么才是意识呢？这是被哲学家讨论得最多的问题之一，但在
科学界的反应却相对冷淡。在心理学界，以沃森（John B。Watson）和斯金纳（B。F。Skinner）
等人所代表的行为主义学派通常乐于把精神事件分解为刺激和反应来研究，而忽略无法用
实验确证的“意识”本身。的确，甚至给“意识”下一个准确的定义都是困难的，它产生
于何处，具体活动于哪个部分，如何作用于我们的身体都还是未知之谜。人们一般能够达
成共识的是，并非大脑的所有活动都是“意识”，事实上大脑的许多活动是我们本身意识
不到的，我们
通常只注意到它的输出结果，而并不参控它运行的整个过程。当我的耳边响起《第九交响
曲》时，我的眼前突然不由浮现出我在中学时代的童年时光，但我自己一点都不知道我的
大脑是如何具体地一步步完成了这个过程，这是在我的“下意识”中完成的！有时候我甚
至会奇怪：我为什么会这样想呢？另外，许多人也承认，“意识”似乎与我们的“注意”
密切相关，它同时还要求一定的记忆能力来完成前后连贯的动作。
可以肯定的是，意识不是一种具体的物质实在。没有人在进行脑科手术时在颅骨内发
现过任何有形的“意识”的存在。它是不是脑的一部分的作用体现呢？看起来应该如此，
但具体哪个部分负责“意识”却是众说纷纭。有人说是大脑，因为大脑才有种种复杂的交
流性功能，而掌握身体控制的小脑看起来更像一台自动机器。我们在学习游泳或者骑自行
车的时候，一开始总是要战战兢兢，注意身体每个姿势的控制，每个动作前都要想想好。
但一旦熟练以后，小脑就接管了身体的运动，把它变成了一种本能般的行为。比如骑惯自
行车的人就并不需要时时“意识”到他的每个动作。事实上，我们“意识”的反应是相当
迟缓的（有实验报告说有半秒的延迟），当一位钢琴家进行熟练的演奏时，他往往是“不假
思索”，一气呵成，从某种角度来说，这已经不能称作“完全有意识”的行为，就像我们
平常说的：“熟极而流，想都不想”。而且值得注意的是，这种后天学习的身体技能往往
可以保持很长时间不被遗忘。
也有人说，大脑并没有意识，而只是指挥身体的行动。在一个实验中，我们刺激大脑
的某个区域使得试验者的右手运动，但试验者本身“并不想”使它运动！那么，当我们“
有意识”地想要运动我们的右手时，必定在某处由意识产生了这种欲望，然后通过电信号
传达给特定的皮层，最后才导致运动本身。实验者认为中脑和丘脑是这种自由意识所在。
但也有别人认为是网状体，或者海马体的。很多人还认为，大脑左半球才可以称得上“有
意识”，而右半球则是自动机。
这些具体的争论且放在一边不管，我们站高一点来看问题：意识在本质上是什么东西
呢？它是不是某种神秘的非物质世界的幽灵，完全脱离我们的身体大脑而存在，只有当它
“附体”在我们身上时，我们才会获得这种意识呢？显然绝大多数科学家都不会认同这种
说法，一种心照不宣的观点是，意识是一种结构模式，它完全基于物质基础（我们的脑）而
存在，但却需要更高一层次的规律去阐释它。这就是所谓的“整体论”（Holism）的解释。
什么是意识？这好比问：什么是信息？一个消息是一种信息，但是，它的载体本身并
非信息，它所蕴涵的内容才是。我告诉你：“湖人队今天输球了”，这8个字本身并不是
信息，它的内容“湖人队输球”才是真正的信息。同样的信息完全可以用另外的载体来表
达，比如写一行字告诉你，或者发一个E…Mail给你，或者做一个手势。所以，研究载体本
身并不能得出对相关信息有益的结论，就算我把这8个字拆成一笔一划研究个透彻，这也
不能帮助我了解“湖人队输球”的意义何在。信息并不存在于每一个字中，而存在于这8
个字的组合中，对于它的描述需要用到比单个字更高一层次的语言和规律。
什么是贝多芬的《第九交响曲》？它无非是一串音符的组合。但音符本身并不是交响
曲，如果我们想描述这首伟大作品，我们要涉及的是音符的“组合模式”！什么是海明威
的《老人与海》？它无非是一串字母的组合。但字母本身也不是小说，它们的“组合模式
”才是！为了更好地理解字母不是小说，组合模式才是小说的概念，我们假设用最简单的
编码方法来加密《老人与海》这部作品，也就是对于每一个字母用相应的符号来替换。比
如说A换成圆圈，B换成方块，C换成三角……等等。现在我们手上有一本充满了古怪符号
的书，我问你：这还是《老人与海》吗？大部分人应该承认：还是。因为原书的信息并没
有任何的损失，它的“组合模式”仍然原封不动地保留在那里，只不过在基础层面上换了
一种表达方式罢了，它完全可以再反编译回来。这本密码版《老人与海》完全等价于原本
《老人与海》！
回到我们的问题上来：什么是意识？意识是组成脑的原子群的一种“组合模式”！我
们脑的物质基础和一块石头没什么不同，是由同样的碳原子、氢原子、氧原子……组成的
。构成我们脑的电子和构成一块石头的电子完全相同，就算把它们相互调换，也不会造成
我们的脑袋变成一块石头的奇观。我们的意识，完全建筑在我们脑袋的结构模式之上！只
要一堆原子按照特定的方式排列起来，它就可以构成我们的意识，就像只要一堆字母按照
特定的方式排列起来，就可以构成《老人与海》一样。这里并不需要某个非物质的“灵魂
”来附体，就如你不会相信，只有当“海明威之魂”附在一堆字母上才会使它变成《老人
与海》一样。单个脑细胞显然不能意识到任何东西，但是许多脑细胞按照特定的模式组合
起来，“意识”就在组合中产生了。
好，到此为止，大部分人还是应该对这种相当唯物的说法感到满意的。但只要再往下
合理地推论几步，许多人可能就要觉得背上出冷汗了。如果“意识”完全取决于原子的“
组合模式”的话，第一个推论就是：它可以被复制。出版社印刷成千上万本的《老人与海
》，为什么原子不能被复制呢？假如我们的技术发达到一定程度，可以扫描你身体里每一
个原子的位置和状态，并在另一个地方把它们重新组合起来的话，这个新的“人”是不是
你呢？他会不会拥有和你一样的“意识”？或者干脆说，他和你是不是同一个人？假如我
们承认意识完全基于原子排列模式，我们的回答无疑就是YES！这和“克隆人”是两个概
念，克隆人只不过继承了你的基因，而这个“复制人”却拥有你的意识，你的记忆，你的
感情，你的一切，他就是你本人！
近几年来，在量子通信方面我们有了极大的突破。把一个未知的量子态原封不动地传
输到第二者那里已经成为可能，而且事实上已经有许多具体协议的提出。虽然令人欣慰的
是，有一个叫做“不可复制定理”（no cloning theorem，1982年Wootters，Zurek和
Dieks提出）的原则规定在传输量子态的同时一定会毁掉原来那个原本。换句话说，量子态
只能cut paste，不能copy paste，这阻止了两个“你”的出现。但问题是，如果把你“
毁掉”，然后在另一个地方“重建”起来，你是否认为这还是“原来的你”？
另一个推论就是：“组合模式”本身并非要特定的物质基础才能呈现。我们已经看到
，我们完全可以用另一套符号系统去重写《老人与海》，这并不造成实质的差别。一套电
影，我可以用胶片记录，也可以用录像带，VCD，LD或者DVD记录。当然有人会提出异议，
说压缩实际上造成了信息的损失，VCD版的Matrix已经不是电影版的Matrix，其实这无所
谓，我们换个比喻说，一张彩色数字照片可以用RGB来表示色彩，也可以用另一些表达系
统比如说CMY，HSI，YUV或者YIQ来表示。再比如，任何序列都可以用一些可逆的压缩手法
例如Huffman编码来压缩，字母也可以用摩尔斯电码来替换，歌曲可以用简谱或者五线谱
记录，虽然它们看上去很不同，但其中包含的信息却是相同的！假如你有兴趣，用围棋中
的白子代表0，黑子代表1，你无疑也可以用铺满整个天安门广场的围棋来拷贝一张VCD，
这是完全等价的！
那么，只要有某种复杂的系统可以包含我们“意识模式”的主要信息或者与其等价，
显然我们应该认为，意识并不一定要依赖于我们这个生物有机体的肉身而存在！假设我们
大脑的所有信息都被扫描而存入一台计算机中，这台计算机严格地按照物理定律来计算这
些分子对于各种刺激的反应而最终求出相应结果以作出回应，那么从理论上说，这台计算
机的行为完全等同于我们自身！我们是不是可以说，这台计算机实际上拥有了我们的“意
识”？
对于许多实证主义者来说，判定“拥有意识”或者“能思考”的标准便严格地按照这
个“模式结构理论”的方法。意识只不过是某种复杂的模式结构，或者说，是在输入和输
出之间进行的某种复杂算法。任何系统只要能够模拟这种算法，它就可以被合理地认为拥
有意识。和冯？诺伊曼同为现代计算机奠基人的阿兰？图灵（Alan Turin）在1950年提出了判
定计算机能否像人那般实际“思考”的标准，也就是著名的“图灵检验”。他设想一台超
级计算机和一个人躲藏在幕后回答提问者的问题，而提问者则试图分辨哪个是人哪个是计
算机。图灵争辩说，假如计算机伪装得如此巧妙，以致没有人可以在实际上把它和一个真
人分辨开来的话，那么我们就可以声称，这台计算机和人一样具备了思考能力，或者说，
意识（他的原词是“智慧”）。现代计算机已经可以击败国际象棋大师（可怜的卡斯帕罗夫
！），真正骗倒一个测试者的日子不知还有多久才能来到，大家自己估计一下好了。
计算机在复杂到了一定程度之后便可以实际拥有意识，持这种看法的人通常被称为“
强人工智能派”。在他们看来，人的大脑本质上也不过是一台异常复杂的计算机，只是它
不由晶体管或者集成电路构成，而是生物细胞而已。但细胞也得靠细微的电流工作，就算
我们尚不完全清楚其中的机制，也没有理由认为有某种超自然的东西在里面。就像薛定谔
在他那本名扬四海的小册子《生命是什么》中所做的比喻一样，一个蒸汽机师在第一次看
到电动机时会惊讶地发现这机器和他所了解的热力学机器十分不同，但他会合理地假定这
是按照某些他所不了解的原理所运行的，而不会大惊小怪地认为是幽灵驱动了一切。
你可能要问，算法复杂到了何种程度才有资格被称为“意识”呢？这的确对我们理解
波函数何时坍缩有实际好处！但这很可能又是一个难题，像那个著名的悖论：一粒沙落地
不算一个沙堆，两粒沙落地不算一个沙堆，但10万粒沙落地肯定是一个沙堆了。那么，具
体到哪一粒沙落地时才形成一个沙堆呢？对这种模糊性的问题科学家通常不屑解答，正如
争论猫或者大肠杆菌有没有意识一样，我们对波函数还是一头雾水！
当然，也有一些更为极端的看法认为，任何执行了某种算法的系统都可以看成具有某
种程度的“意识”！比如指南针，人们会论证说，它“喜欢”指着南方，当把它拨乱后，
它就出于“厌恶”而竭力避免这种状态，而回到它所“喜欢”的状态里去。以这种带相当
泛神论色彩的观点来看，万事万物都有着“意识”，只是程度的不同罢了。意识，简单来
说，就是一个系统的算法，它“喜欢”那些大概率的输出，“讨厌”那些小概率的输出。
一个有着趋光性的变形虫也有意识，只不过它“意识”的复杂程度比我们人类要低级好多
好多倍罢了。
你也许不相信这种说法，但你只要承认“意识”只是在物质基础上的一种排列模式，
你便很难否认我们说到的一些奇特性质。甚至连“意识是否可能在死后继续存在”这样的
可怕问题，我们的答案也应该是在原则上肯定的！这就好比问，《第九交响曲》在音乐会
结束后是不是还继续存在？显然我们只要保留了这个排列信息的资料，我们随时可以用不
同的方法把它具体重现出来（任何时候都不缺碳原子、氢原子……）。当然，在我们的技术
能力还达不到能够获得全部组合信息并保留它们之前（可能我们永远也没有这个技术），人
死后自然就没有意识了，就像音乐会后烧毁了所有的乐谱一样，这个乐曲自然就此“失传
”了。
你可能已经看得瞠目结舌，不过我们的说法把意识建立在完全客观和唯物的基础上，
它实在已经是最不故作神秘的一种！意识不是一个独立的存在，而是系统复杂到了一定程
度后表现出来的客观性质。它虽然是一种组合机制，但脱离了具体的物质（暂时肉体是唯
一可能）它也无法表现出来。就像软件脱离了硬件无法具体运行一样，意识的体现不可能
脱离物质而进行。假如我们被迫去寻找一种独立于物质的“意识”的话，那未免走得太远
了。
当然，对于习惯了二元论的公众来说，试图使他们相信灵魂或者意识只是大量神经原
的排列和集体行为是教他们吃惊的。对于彻底的唯物论者，试图使他们相信意识作为一种
特定的排列信息可能长期保存并在不同平台上重现也是艰难的任务。心理学家和神经科学
家克里克（Francis Crick）不得不把这一论断称为“惊人的假说”（见《惊人的假说：灵魂
的科学探索》）。但对于大多数科学家来说，这也许是一种理所当然的推论。当然也有某
些人认为意识或者灵魂并非复杂性造就的一个客观的副产品，它并不一定能够用算法来模
拟，并的确具有某种主动效应！这里面包括牛津大学的罗杰？彭罗斯（Roger Penrose），诸
位如果有兴趣了解他的观点，可以阅读其著作《皇帝新脑》（The Emperor’s New Mind）
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这一节已经太长了，我把海森堡的那个闲话的最后一部分放到下一节里去。许多人说
这个闲话专题有点罗嗦，我是很赞同的。其实这是我
