物質也有意識嗎？
利維坦按：日本神道教相信萬物皆有靈，類似的觀念在19世紀被英國的考古學家泰勒爵士（Edward Burnett Tylor）予以更明確的歸納。這是一種將一切事物分為物質性實體和意志的看法，泰勒認為原始人類為了解釋夢境、生死、疾病等諸多發生在自己身上的現象，因而對於自身所不了解的事物產生崇拜，並將「靈魂」的概念推及萬物，由此以宗教的形式延續至今。
本文作者所提出的觀點也許可以說與泛靈論是某種意義上的「殊途同歸」。桌子因為被使用而成為桌子，電子因為帶有相互影響的電荷而成為電子，我們所接觸的客觀事實，一切物質，均是聯繫與結構，因此難以稱為百分百的客觀與真實。在這個語境下，唯一能夠獨立於關係而存在的，唯有意志。
聽起來很玄妙，但學術界卻正在慎重思考這一判斷。由此帶來另一層思考，我們所處的世界，其本質是物質，還是意識？
文/Hedda Hassel M?rch
譯/苦山
校對/斬光
原文/nautil.us/issue/47/consciousness/is-matter-conscious
本文基於創作共同協議（BY-NC），由苦山在利維坦發布
在科學界所有的謎題中，「意識的本質」這個問題似乎極為獨特。意識是如何從物質性的大腦中產生？神經科學家們不僅給不出根本性的解釋，甚至不確定有朝一日是否能找出答案。天文學家思索暗物質的本質，地質學家追尋生命的起源，生物學家試圖搞懂癌症——當然，這些都是難題，但我們至少有個大致方向，知道該如何去調查這些問題，也隱約能看見最終答案的輪廓形狀。然而，我們的親身體驗卻無法以傳統的科學手段來考察分析。遵從哲學家大衛·查默斯（David Chalmers）的構想，我們稱其為意識難題（the hard problem of consciousness）。
但也許意識問題並非是唯一令人這樣煩擾的。早在萊布尼茨和康德的時代，科學哲學家們就試圖攻克另一個不那麼為人熟知、但也同樣困難的問題而不成，它就是物質難題。在物理學所描述的數學結構背後，客觀物質本質上到底是什麼？這個問題似乎同樣無法用傳統的科學手段來解決，因為我們只能觀測到物質做了什麼，卻不能察清它自身是什麼——我們能看到的只是宇宙的「軟體」，而非根本上的「硬體」。表面上看，這兩個問題毫無關聯。但細究起來會發現，它們或許聯繫密切。
意識是一種涉及多個方面的複雜現象，但其中最令人困惑不解的部分是主觀體驗。我們的大腦似乎不僅僅是收集、處理信息。它所經歷的並不僅是生物化學過程，更創造出一系列生動鮮活的感受和體驗，例如「看見紅色」、「感到飢餓」，或是「被哲學搞得摸不著頭腦」。有這麼一系列令你之為你、只有你自己才能明白的體驗，其他任何人都不可能像你一樣清楚體會到。
我們的意識包含一系列複雜的物理感知、情感、慾望和思緒。但原則上，意識體驗可以十分簡單。動物若能感受到即時的痛苦或直覺性的衝動、慾望，哪怕它並不能對這體驗本身進行反思，它仍然是有意識的。我們的意識通常是對某樣事物的意識——包括對世間萬物、抽象觀念，或是意識者本身產生注意或思索考量。但假使某人正在做一個毫不連貫的夢或是自由放飛想像力，儘管其人並未意識到任何具體的事物，他/她仍然是有意識的，這裡「有意識」指的是經歷了某種主觀的體驗。
哲學家和神經科學家們常常猜測，意識就像軟體，而大腦則是硬體。
廣義上的「意識」從哪兒來？現代科學讓我們很有理由相信，我們的意識根植於大腦的物理和化學特性，而非源自非物質的、超自然的東西。要想得到一個有意識的系統，我們只需客觀物質即可。將這些物質按正確方式組合起來（比如大腦），意識就會產生。但為什麼僅僅將沒有意識的物質按特定的複雜方式組合在一起，意識就會產生呢？它又是如何產生的呢？
這是個獨特的難題，因為只靠實驗和觀察這些手段，無法得出它的答案。通過日益精密複雜的實驗和愈發先進的神經成像技術，神經科學為我們繪出的「意識地圖」也越來越精準——它讓我們了解在大腦處於不同的物質狀態下時，人會產生怎樣不同的意識體驗。有朝一日，神經科學或許也能向我們揭示各種意識體驗所依託的大腦狀態的共同點，例如：產生意識體驗時，大腦中的信息都是高度整合的【見朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）的整合信息理論（Integrated Information Theory）】，大腦各個部位都會收到同一條訊息【見伯納德·巴爾斯（Bernard Baars）的全局工作空間理論（Global Workspace Theory）】，或是會產生40赫茲的振蕩【見弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和克里斯托夫·科赫（Christof Koch）早期提出的一種猜想】。但在這些理論中，困難問題仍未解開。一個能整合信息、散播訊息，或是產生40赫茲振蕩的的系統為什麼能感受到痛苦或歡愉，又是如何感受到它們的呢？僅僅從某種形式的物質複合物中就能誕生意識——不論具體是哪種形式，這一事實都同樣神秘。
試圖發掘構成這團複合物的實在的生物化學和物理細節似乎也起不了什麼作用。比如說，在感知、辨識番茄這一體驗上，就算我們能精確說明該體驗發生的機制，我們還是可以問：為什麼這一過程中會伴有對「紅色」或其他任何東西的主觀體驗？我們為何不能只是經歷這一物理過程，卻並不對它產生意識？
圖源：Entertales
從暗物質到生命起源，其他的自然現象固然讓人大惑不解，但似乎遠沒有這麼棘手。原則上來說，我們明白，理解它們的過程本質上是收集更多客觀信息的過程：建造更精密的望遠鏡等設施、設計更縝密的實驗，或是從我們已有的數據中發現新的規律和模式。如果我們有幸得知了宇宙間每一條客觀實在的信息和規律，這些問題自然迎刃而解。就像在發現了DNA的客觀信息後，遺傳的問題就不復存在一般，它們也會以同樣的方式不再成為問題。但即使我們知曉了所能想像到的一切客觀信息，意識難題似乎仍然得不到解答。
這樣來看，意識的深奧本質似乎超出了科學的能力範圍。然而，我們理所當然地認為，物理學原則上能告訴我們關於客觀物質本質的一切知識。物理學教會我們，物質是由粒子和場組成的，而粒子和場有著諸如質量、電荷和自旋等屬性。物理學也許還未能將物質的根本屬性盡數揭曉，但那一天有望到來。
可是，我們有理由相信，物理學並不能告訴我們有關物質的一切。寬泛地說，物理學向我們揭曉的是基本粒子能做些什麼、它們和其他事物如何關聯，卻沒法告訴我們在撇開和其他事物的聯繫時，它們自身的本質是什麼。
比如，電荷是一種屬性：攜帶同種電荷的粒子互相排斥，攜帶異種電荷的粒子互相吸引。換言之，電荷是一種和其他粒子產生聯繫的方式。類似地，質量是粒子受到外力時反饋在運動上的屬性，也是藉由引力場吸引其他粒子的屬性（譯者註：即慣性質量和引力質量），它可以描述為通過扭曲時空或與希格斯場相互作用而獲得的屬性。這些屬性同時也是粒子所能做的事情，以及粒子和其他粒子或時空之間建立聯繫的方式。
物質結構正是在意識體驗上建立起的結構。
普遍來講，似乎所有基本的物理屬性都可以用數學手段來描述。現代科學之父伽利略有句名言說，偉大的自然之書是以數學的語言寫就的。但數學語言有著明顯的局限性。它只能描述抽象結構和抽象關係。比如，說到數字，我們只知道數字和數字之間、以及數字和其他數學對象之間的關係——即，它們能做什麼，它們在進行相加、相乘等運算時所遵循的規律。類似地，對於諸如圖論中圖的結點之類的幾何對象，我們所知的也只是它和其他結點之間的關係。因此，純數學的物理學只能告知我們物理實體之間的聯繫，或是主導它們行動的規律。
圖源：octomoosey
有人可能會好奇，刨去實物粒子能做什麼和與其他事物的關聯不談，實物粒子究竟是什麼呢？就其本身而言，客觀物質的本質是什麼？有人主張，粒子的本質就是與其他粒子的關係，但這一論點是反直覺的。若有一種關係存在，則必然有產生關係的雙方，否則這種關係就是空泛的——如同沒有演員的演出，沒有地基的空中樓閣。換言之，物質結構只有基於本身並非純結構性的物質才能實現和成立。不然，物質結構和單純的數學結構之間就無法區分，實在的宇宙和抽象概念之間也將失去界限。但這種能實現物質結構、使其成立的東西究竟是什麼呢？又有哪些非結構性的固有屬性來刻畫它？這個問題由康德的經典問題「如何認識物自身」生髮而來，與其關係密切。哲學家蓋倫·斯特勞森（Galen Strawson）稱其為物質難題（the hard problem of matter）。
諷刺之處在於，我們通常將物理學視作描繪宇宙的硬體的學科——那些真實的、實在的東西。但事實上，客觀物質（至少是物理學向我們揭示的那部分）更像是軟體：一種符合邏輯的數學結構。根據物質難題所言，這一軟體需要依託某些硬體的存在才能實現。物理學家們已然出色地逆推出了宇宙的基礎演算法，或者說源代碼，但還未探明執行這些代碼的實在載體是什麼。
物質的困難問題和物理學中其他解釋性的問題有著顯著的區別。當今的物理學中有許多謎題，諸如：物質為何能具有波粒二象性？量子波函數坍縮是什麼？連續場和離散個體哪個更為根本？但這些問題都只關乎如何正確認識現實的結構。哪怕我們得到了所有這些有關結構的疑問的答案，物質的困難問題仍會存在。不論我們探討的是何種結構——從最古怪罕見的到再直觀不過的——同樣的問題始終存在：這一結構是如何由非結構實現的？
圖源：Dynamic Science
誠然，這一問題甚至早在牛頓力學中就現出端倪，而牛頓力學所描繪的現實結構是完全符合直覺的。粗略地講，牛頓力學認為，物質由相互作用的固體粒子組成，這些粒子要麼互相碰撞，要麼靠引力相互吸引。但就表現形式這樣簡單而直觀的物質而言，其固有的本質又是什麼樣的呢？將牛頓定律這一軟體實施執行的硬體是什麼？或許有人覺得答案很簡單：執行者就是固體粒子。但堅固性只是抵抗其他粒子侵壓和空間重疊的特性——也就是說，它不過是另一種和其他粒子及空間之間產生的關係。物質的困難問題存在於一切對現實的結構性描述中，不論這一描述從結構層面來說有多清晰直觀。
和意識的困難問題一樣，物質的困難問題不能通過實驗觀測或收集更多客觀信息來得到解決。只要物理學還是一門致力於用數學方式刻畫現實的學科，這些手段就只能揭露出更多的結構。
意識的困難問題和物質的困難問題之間是否可能有所關聯？將物理問題和意識問題相聯繫的傳統已然有之，也就是量子意識論這一領域。這些理論有時會被斥為誤人子弟，因其給出了荒謬的暗示：既然量子物理和意識都神秘莫測，將兩者混在一起討論或許就能撥雲見日。同樣的批評也可投向將意識難題和物質難題相聯繫的這種想法。但仔細考察之後會發現，這兩個問題有著更深層次、更明確的聯繫，確實相輔相成。早在17世紀晚期，就出現了注意到這種聯繫的首批哲學家，其中為首的是萊布尼茨，但這一看法的現代精確版本則要歸功於伯特蘭·羅素。近來，包括查默斯和斯特勞森在內的當代哲學家們重新發現了這一理論。該理論是這樣的：
物質難題追問非結構性的屬性，而意識則是也許能夠滿足這一要求的唯一現象。意識中充斥著定性的特性，從紅色引發的紅色覺，到飢餓的不適感，再到思維的現象學，均是如此。這些體驗也稱為「感受質」（qualia），它們或許有內在結構，但絕不只有結構。我們對於意識體驗本質上是什麼有所了解，而非僅僅知道它們如何作用、如何和其他特性相聯繫。
圖源：Lotus Gemology
例如，假設有一個人從未見過任何紅色物體，也從不知道紅色這種顏色的存在。這個人對於看到紅色時的大腦狀態一無所知，也不知道紅色和番茄等客觀物體以及光波之間的聯繫，更不知道紅色和其他顏色的關係（如紅色和橙色接近，但和綠色截然不同）。一天，這個人自發地想像出了一大塊紅色色塊。於是，這人會明白紅色是什麼樣的，哪怕他/她對紅色和其他事物之間的聯繫毫不知曉。他/她所得到的知識是紅色的本質，這是一種非關係性的知識。（譯者註：沒見過紅色的人真的能想像出紅色？）
這暗示著，意識——某種形式原始而基本的意識——正是物理學所描繪的軟體得以依託運行的硬體。物質世界可以被視作是意識體驗的結構。我們人類層次豐富的意識體驗（硬體）將物質關係（代碼）付諸實施，這些物質關係則組成我們的大腦（軟體）。一些形式簡單、基礎的體驗（硬體）上寄託著的物質關係（代碼）則組成了基本粒子（軟體）。以電子為例，電子根據基本的物理規律和其他實體建立聯繫，或相吸或相斥。我們可以認為，做出這些行為的僅僅是一串細微的電子體驗。電子和其他粒子可被認為是擁有物質力量的精神存在，這些體驗流束和其他體驗流束之間產生了物質關係。
畫家：Manuel Litran，原載於《巴黎競賽畫報》。圖源：Getty Images
這種觀點聽來奇怪，甚至有些神秘學色彩，但它是通過一連串對於科學的局限性的仔細思考得出的。萊布尼茨和羅素都是堅定的科學理性主義者——這點可以從他們對物理學、邏輯學和數學的不朽貢獻中得到證實——但他們同樣對意識的實在性和獨特性深信不疑。他們總結道，要想客觀全面地看待這兩種現象，需要徹底改變觀念。
改變確實是徹底的。哲學家和神經科學家們常常猜測，意識就像軟體，而大腦則是硬體。但新的觀點卻將這種猜測完全推翻了。物理學告訴了我們有關大腦的知識，但我們一路審視下去，只能從這些知識中看到軟體——純粹的一系列關係。意識實際上倒更像硬體，因為它有著明顯定性、非結構性的屬性。因此，物質結構正是在意識體驗上建立起的結構。
物質的困難問題有了答案，意識的困難問題立刻迎刃而解。「意識如何從無意識的物質中產生」不再是個問題，因為一切物質本質上都是有意識的。「意識如何依託於物質」也不再是問題，因為其實是物質依託於意識——如同關係依託於被關係者，結構依託於實現結構者，軟體依託於硬體。
也許有人會反對稱，這完全是擬人化，是將人類的特質不合理地投射到自然上。畢竟，我們為什麼會認為物質結構需要某個固有的實現者呢？難道不是因為我們自己的大腦有著固有的、意識性的特質，於是便傾向於認為大自然也是如此么？但這種反對說法站不住腳。「需要用是否具有固有屬性來區分真實物質和抽象結構」的觀點和意識本身完全無關。更何況，對擬人化這一指控可以用人類例外論予以反擊。如果大腦果真是全然物質的，那麼它在固有屬性這一點上怎麼會和其他物質有所不同呢？
意識構成了客觀現實的固有部分——這一觀點有許多叫法，但描述最準確的名稱是「雙重屬性一元論」（dual-aspect monism）。一元論和二元論相對立，後者認為意識和物質從根本上是不同的兩種東西。普遍認為，二元論從科學角度是說不通的，因為科學界沒有任何證據表明，存在某種非物質的力量在影響大腦。
一元論主張，現實的一切都是由同種東西構成。這一論點有許多變體。最常見的一元論觀點是物理主義（也稱唯物主義），這種觀點認為萬事萬物都是由物質存在構成，這種存在只有一種屬性，也就是物理學所揭示出的屬性。這是時下哲學界和科學界的主流觀點。按照物理主義的看法，現實中的一切都可以用純粹物質性的描述囊括。但根據意識的困難問題，對一個有意識的系統（如大腦）進行任何純粹物質性的描述似乎都會漏掉什麼：它永遠無法完整刻畫該系統的自我認知。也就是說，它能刻畫意識客觀的那部分，卻無法刻畫主觀的那部分：它能描述大腦的功能，卻不能繪出我們的精神世界。
要想客觀全面地看待這兩種現象，需要徹底改變觀念。
羅素的雙重屬性一元論試圖彌補這一缺陷。它認同大腦是一個依照物理規律運作的物質系統，但為物質加上了另一個內在的固有層面，這一層面不能為外在的、第三人稱視角的物理學所探知，因此無法用任何純粹物質性的描述來刻畫。但儘管這一固有層面超出了物理理論的能力範圍，我們仍然可以用精神觀察到它。我們自身的意識組成了大腦的固有層面，正是通過它，我們得以了解、感受其他客觀事物的固有層面。我們可以將叔本華對康德那簡明扼要的回復稍加改寫：我們能夠了解物自身，因為我們即是物自身（We can know the thing-in-itself because we are it）。
雙重屬性一元論的形式可溫和可激進。溫和版本認為，物質的固有層面是所謂的原初意識特質或「中立」特質：這些特質不為科學所知，但也和意識有所區別。這些既非精神亦非物質的特性似乎本質極為神秘。和前文所述的量子意識理論類似，溫和的雙重屬性一元論可因此被指責為是在指望用一個謎團去抵消另一個謎團。
雙重屬性一元論最激進的版本認為，現實的固有層面正是意識本身。這絕非主觀唯心主義，主觀唯心主義主張物質世界僅僅是人類意識中的一個結構，外部世界從某種意義上來說只是幻覺。根據雙重屬性一元論，外部世界完全獨立於人類意識而存在，但不能獨立於一切形式的意識存在，因為所有客觀事物的自身都存在某種形式的意識，這種意識是它們自身固有的結構實現者和硬體。
畫家：Manuel Litran，原載於《巴黎競賽畫報》。圖源：Getty Images
作為意識困難問題的一種解答，雙重屬性一元論也面臨著反對的聲音。最常見的反對意見稱，這種理論會推導出泛心論，後者認為萬事萬物都存在某種形式的意識。在反對者看來，這實在太不合理——基本粒子怎麼可能有意識呢？確實，這個觀點需要花上一點時間才能適應。但考慮一下其他選擇：二元論從科學角度說不通；物理主義將科學可以探查到的、現實的客觀層面視為唯一的現實，但這多半意味著意識的主觀層面不過是幻覺。事實也許如此——可比起「粒子沒有意識」這一猜想，我們難道不該對「我們擁有完全主觀的意識」這一猜想懷有更強的自信嗎？
圖源：Chemistry LibreTexts
其次重要的反對意見是所謂的組合問題（combination problem）。僅僅將擁有簡單意識的粒子結合在一起組成大腦，怎麼就能產生這樣複雜、統一的意識呢？這個問題看上去和原本的意識困難問題可疑地相似。但我和其他泛心論的支持者認為，組合問題並不如原本的困難問題那樣難。從某些角度來說，探索如何從一種有意識的物質（例如一系列有意識的粒子）中生成另一種有意識的物質（例如一個有意識的大腦）要比探索如何從無意識的物質中生成有意識的物質容易不少。但許多人覺得這沒什麼說服力。也許這只是時間問題。原本的困難問題早已以各種形式被哲學家們苦苦思索了數個世紀。組合問題得到的關注則要少得多，這意味著找到答案的希望也大得多——也許我們只是還未來得及發現。
意識可能是真實存在的現實事物，是令我們的物理理論這一軟體得以實現的基本硬體，這是個激進的觀點。它完全顛倒了我們對現實的通常理解，讓人很難消化。但它也許能一次性解決兩個科學和哲學中最難的問題。
關於作者：
Hedda Hassel M?rch是一位挪威哲學家，在紐約大學的思維、大腦及意識中心擔任博士後研究員。她的主攻方向是組合問題和其他有關雙重屬性一元論及泛心論的話題。
校對斬光有話說：物理學家永遠無法得到本質——要探測一個東西，必須得用另一個東西，最後得到的只能是兩者之間的關係，只能是本質的外顯作用。電子的本質什麼？作者認為，電子的硬體是「一些形式簡單、基礎的體驗」，而且，我們能用自己意識的本質直接體驗到電子的本質，畢竟雙重屬性一元論的根基就是——「儘管這一固有層面超出了物理理論的能力範圍，我們仍然可以用精神觀察到它」。
那就讓我們想像自己變成電子，體驗一番電子的本質。根據量子力學的描述，我們無處不在，但又經常坍縮到一點，我們可以接近光速前進，我們繞著原子核轉得頭暈眼花……但要真的弄清楚到底是什麼體驗，你還得寫出一堆方程來描述電子的行為——難道你就因為自己和電子都擁有意識、當上了親戚，然後一個直覺就能「噗」地一聲冒出來，告訴你電子下個瞬間會出現在哪裡？
也許作者會反駁，那些描述都是電子的行為，不是電子的本質。那就問問作者體會到電子的本質了嗎？她可能反駁，電子太小了，我們不能體會到一個電子的本質。那麼說，只有我們的感官能直接感覺到的東西，我們才能體會到它的本質嗎？
還有一種可能，我們還是能體會到這麼小的東西的本質的，否則「雙重屬性一元論」就實在是太弱了。電子的本質就是一頭噴火龍。我已經感受到了，密密麻麻的噴火龍，不然，那趙家的狗，何以看我兩眼呢？
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「利維坦」（微信號liweitan2014），神經基礎研究、腦科學、哲學……亂七八糟的什麼都有。反清新，反心靈雞湯，反一般二逼文藝，反基礎，反本質。
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