最新研究：意识或是一种量子现象，思维随机性根源于量子随机性

意识是人脑内神经信息之间复杂的计算行为,是一种生物现象,它又如何能和量子力学这一描述微观世界中粒子运动规律的物理学产生关联呢?

自20世纪下半叶以来,有关从大脑中寻找量子效应的研究就从未停止过。在科学家看来,人脑内包含着大量的生物分子和原子,由它们所构成的人脑就如量子系统,也同样遵循着量子力学规律。例如,有人从脑量子场论出发,将记忆等意识现象理解为大脑皮层场中能量子的能量交换的结果。

科学家认为,神经细胞膜中的量子在电荷振荡过程中，会凝聚成具有量子相干性的同种状态,即玻色—爱因斯坦凝聚态。脑量子场中皮层子和玻色子的运动就是量子信息的传递过程,它最终导致脑皮层中的量子相干态的形成。这些研究都从量子相干态或叠加态角度,将人脑内的神经活动描述为相应的量子活动。从而也向我们表明,意识不仅是单纯的生物性现象,它还和量子力学极为有关,同样可以从量子力学角度得到合理的解释。

20世纪90年代初,科学家就通过实验发现,神经传递分子沿着轴突的末端，从一个神经细胞传递到另一个神经细胞的树突前端时,其传递值并不是等于1的整体事件,而是小于1的概率性事件,它就如量子的不确定性机制,是一种具有量子活动规律的概率性事件。由此认为,之所以人会具有自由意志或精神意图这样的特殊意识现象,恰是由单个神经传递分子具有概率性的传递机制造成的。数量庞大的量子传递行为,这必然会导致精神现象的随机性和自由性,即所谓的自由意志。

那么,量子力学解释意识问题的理论又是什么呢?科学家提出了一种新的意识理论:调谐的客观还原理论（OR）,该理论认为,意识是微管中量子引力所引起的波函数坍缩的结果。在科学家看来,意识是量子时空结构中的产物,它和宇宙紧密联系,而描述意识和宇宙之间关系的理论就是OR理论。

然而,OR理论也面临着一个非常棘手的问题,那就是,微管中量子叠加态持续的时间是否足够引起意识。我们知道,量子叠加态是非常脆弱的量子现象,只要稍微受到外界的干扰,就会发生坍缩而引发退相干。而我们大脑是个又热又湿的生物环境,势必时刻干扰着微管中的量子叠加态。而且,在OR理论中,量子叠加态持续的时间仅仅为10—13秒,这么短的时间如何能引起意识呢?

科学家推测,与自然界中原子的原子核具有自旋性质一样,磷原子核也同样如此。由于原子核自旋的方向并不是一致性的,那么,相邻波斯纳分子内的磷原子在原子核的自旋过程中就会产生量子纠缠态。而波斯纳分子集群内就存在着更为复杂和数量庞大的纠缠态,当它们参与到大脑内的化学反应过程中时,就会影响神经元信号的传递行为,进而影响我们的思维和记忆等意识现象。不仅如此,近年来,还不断有新的研究表明生物过程中也包含着较长时间的量子相干性。总之，对量子意识的研究我们还需给予更多的期待。

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