意識是什麼？物理學家尋找答案

著名物理學家愛德華·威滕（Edward Witten）此前指出，意識可能永遠是個謎。但他的這番話並沒有阻止其他物理學家試圖解開它。

是的，物理學家。

在過去，意識幾乎完全是局限於哲學家的冥想，這太過於虛無縹緲。但隨著科學的進步，科學家也有能力來進行相應的研究。生物學家加入研究意識，然後是有著大腦掃描儀的神經科學家。直到最近，有些物理學家把注意力從諸如宇宙大爆炸、量子信息和電動力學

等方面轉移到了意識研究上。

牛津大學的著名物理學家羅傑·彭羅斯爵士（Sir Roger Penrose）曾公開提出，在量子力學的亞原子世界內發生的相互作用可能引發了意識。

加州大學聖塔芭芭拉分校的理論物理學家、諾貝爾獎獲得者戴維·格羅斯（David Gross）則提出了另一種看法。他推測，意識可能類似於物理學中的相變，從多個微觀變化引起的突然大規模轉變。某些金屬當被冷卻至低於一個臨界溫度時就會出現超導現象，這就是相變的一個例子。

格羅斯或許參透了其中奧秘。有關意識的一個主導理論來源於威斯康星大學的神經科學家朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）。類似於格羅斯的相變概念，托諾尼指出，隨著大腦整合越來越多的信息，就會越過一個臨界值。突然，一種新的突生狀態出現：意識。根據這一理論，只有大腦的某些部分整合所有信息，這些區域就是構成意識之處。

最近，由巴伊蘭大學的物理學家Nir Lahav領導的研究小組搜尋了這個有意識活動的核心。這個包括神經科學家和數學家在內的跨學科團隊，使用六個大腦的詳細掃描圖來組裝人類大腦皮層（神經組織外層）的信息地圖。有了這個信息地圖，科學家觀察並記錄了皮層的某些部分是如何連接到其他部分的。他們繪製了高連通性和低連通性的區域。地圖表明了信息如何在皮層中「流動」，並顯示了這種流動在哪裡集中。擁有最高流量區域很可能就是意識所在之處。

擁有最高連接數量的區域——Lahav稱為「核心」——主要是由額上回、扣帶皮層、韋尼克區和布羅卡區組成。雖然這些區域分散於大腦中，但它們是高度互聯的。

在發表於《新物理學雜誌》（New Journal of Physics）的論文中寫道，這種獨特的層次結構是單一高度互聯的組件，這使之能進行高層次的數據整合與處理，並可能參與了最高認知功能。這也可能是意識在大腦中的位置。

意識是什麼？

Lahav下一步計劃來分析整個大腦，而不僅只是皮層。除了這方面的研究，他還有更加宏偉的雄心。

他表示，物理學試圖通過建立能描述儘可能多的自然現象的普適數學公式，來揭開自然的本質。如果我們真的想了解「意識是什麼」以及「大腦是如何工作」，我們就需要發展出人類大腦和意識的數學公式。不過現在還沒有實現，實際上離這個目標還很遠，但物理學家Nir Lahav認為我們已經開始走在這條路上了。