我們已經(jīng)在科莫會(huì)議上認(rèn)識(shí)了馮•諾伊曼（John Von Neumann），這位現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的奠基人之一，20世紀(jì)最杰出的數(shù)學(xué)家。關(guān)于他的種種傳說(shuō)在科學(xué)界就像經(jīng)久不息的傳奇故事，流傳得越來(lái)越廣越來(lái)越玄：說(shuō)他6歲就能心算8位數(shù)乘法啦，8歲就懂得微積分啦，12歲就精通泛函分析啦，又有人說(shuō)他過(guò)目不忘，精熟歷史，有人舉出種種匪夷所思的例子來(lái)說(shuō)明他的心算能力如何驚人。有人說(shuō)他10歲便通曉5種語(yǔ)言，并能用每一種來(lái)寫搞笑的打油詩(shī)，這一數(shù)字在另一些人口中變成了7種。不管怎么樣，每個(gè)人都承認(rèn)，這家伙是一個(gè)百年罕見(jiàn)的天才。
 
要一一列舉他的杰出成就得花上許多時(shí)間：從集合論到數(shù)學(xué)基礎(chǔ)方面的研究；從算子環(huán)到遍歷理論，從博弈論到數(shù)值分析，從計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)到自動(dòng)機(jī)理論，每一項(xiàng)都可以大書特書。不過(guò)我們?cè)谶@里只關(guān)注他對(duì)于量子論的貢獻(xiàn)，僅僅這一項(xiàng)也已經(jīng)足夠讓他在我們的史話里占有一席之地。
 
我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)說(shuō)到，狄拉克在1930年出版了著名的《量子力學(xué)原理》教材，完成了量子力學(xué)的普遍綜合。但從純數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)，量子論仍然缺乏一個(gè)共同的嚴(yán)格基礎(chǔ)，這一缺陷便由馮諾伊曼來(lái)彌補(bǔ)。1926年，他來(lái)到哥廷根，擔(dān)任著名的希爾伯特的助手，他們倆再加上諾戴姆不久便共同發(fā)表了《量子力學(xué)基礎(chǔ)》的論文，將希爾伯特的算子理論引入量子論中，將這一物理體系從數(shù)學(xué)上嚴(yán)格化。到了1932年，馮諾伊曼又發(fā)展了這一工作，出版了名著《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》。這本書于1955年由普林斯頓推出英文版，至今仍是經(jīng)典的教材。我們無(wú)意深入數(shù)學(xué)中去，不過(guò)馮諾伊曼證明了幾個(gè)很有意思的結(jié)論，特別是關(guān)于我們的測(cè)量行為的，這深深影響了一代物理學(xué)家對(duì)波函數(shù)坍縮的看法。
 
 
我們還對(duì)上一章困擾我們的測(cè)量問(wèn)題記憶猶新：每當(dāng)我們一觀測(cè)時(shí)，系統(tǒng)的波函數(shù)就坍縮了，按概率跳出來(lái)一個(gè)實(shí)際的結(jié)果，如果不觀測(cè)，那它就按照方程嚴(yán)格發(fā)展。這是兩種迥然不同的過(guò)程，后者是連續(xù)的，在數(shù)學(xué)上可逆的，完全確定的，而前者卻是一個(gè)“坍縮”，它隨機(jī)，不可逆，至今也不清楚內(nèi)在的機(jī)制究竟是什么。這兩種過(guò)程是如何轉(zhuǎn)換的？是什么觸動(dòng)了波函數(shù)這種劇烈的變化？是“觀測(cè)”嗎？但是，我們這樣講的時(shí)候，用的語(yǔ)言是日常的，曖昧的，模棱兩可的。我們一直理所當(dāng)然地用使用“觀測(cè)”這個(gè)詞語(yǔ)，卻沒(méi)有給它下一個(gè)精確的定義。什么樣的行為算是一次“觀測(cè)”？如果說(shuō)睜開眼睛看算是一次觀測(cè)，那么閉上眼睛用手去摸呢？用棍子去捅呢？用儀器記錄呢？如果說(shuō)人可以算是“觀測(cè)者”，那么貓呢？一臺(tái)計(jì)算機(jī)呢？一個(gè)蓋革計(jì)數(shù)器又如何？
 
馮諾伊曼敏銳地指出，我們用于測(cè)量目標(biāo)的那些儀器本身也是由不確定的粒子所組成的，它們自己也擁有自己的波函數(shù)。當(dāng)我們用儀器去“觀測(cè)”的時(shí)候，這只會(huì)把儀器本身也卷入到這個(gè)模糊疊加態(tài)中間去。怎么說(shuō)呢，假如我們想測(cè)量一個(gè)電子是通過(guò)了左邊還是右邊的狹縫，我們用一臺(tái)儀器去測(cè)量，并用指針搖擺的方向來(lái)報(bào)告這一結(jié)果。但是，令人哭笑不得的是，因?yàn)檫@臺(tái)儀器本身也有自己的波函數(shù)，如果我們不“觀測(cè)”這臺(tái)儀器本身，它的波函數(shù)便也陷入一種模糊的疊加態(tài)中！諾伊曼的數(shù)學(xué)模型顯示，當(dāng)儀器測(cè)量電子后，電子的波函數(shù)坍縮了不假，但左/右的疊加只是被轉(zhuǎn)移到了儀器那里而已?，F(xiàn)在是我們的儀器處于指針指向左還是右的疊加狀態(tài)了！假如我們?cè)儆脙x器B去測(cè)量那臺(tái)儀器A，好，現(xiàn)在A的波函數(shù)又坍縮了，它的狀態(tài)變成確定，可是B又陷入模糊不定中……總而言之，當(dāng)我們用儀器去測(cè)量?jī)x器，這整個(gè)鏈條的最后一臺(tái)儀器總是處在不確定狀態(tài)中，這叫做“無(wú)限后退”（infinite regression）。從另一個(gè)角度看，假如我們把用于測(cè)量的儀器也加入到整個(gè)系統(tǒng)中去，這個(gè)大系統(tǒng)的波函數(shù)從未徹底坍縮過(guò)！
 
可是，我們相當(dāng)肯定的是，當(dāng)我們看到了儀器報(bào)告的結(jié)果后，這個(gè)過(guò)程就結(jié)束了。我們自己不會(huì)處于什么荒誕的疊加態(tài)中去。當(dāng)我們的大腦接受到測(cè)量的信息后，game over，波函數(shù)不再搗亂了。
 
難道說(shuō)，人類意識(shí)（Consciousness）的參予才是波函數(shù)坍縮的原因？只有當(dāng)電子的隨機(jī)選擇結(jié)果被“意識(shí)到了”，它才真正地變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，從波函數(shù)中脫胎而出來(lái)到這個(gè)世界上。而只要它還沒(méi)有“被意識(shí)到”，波函數(shù)便總是留在不確定的狀態(tài)，只不過(guò)從一個(gè)地方不斷地往最后一個(gè)測(cè)量?jī)x器那里轉(zhuǎn)移罷了。在諾伊曼看來(lái)，波函數(shù)可以看作希爾伯特空間中的一個(gè)矢量，而“坍縮”則是它在某個(gè)方向上的投影。然而是什么造成這種投影呢？難道是我們的自由意識(shí)？紅外線測(cè)溫儀
 
換句話說(shuō)，因?yàn)橐慌_(tái)儀器無(wú)法“意識(shí)”到自己的指針是指向左還是指向右的，所以它必須陷入左/右的混合態(tài)中。一只貓無(wú)法“意識(shí)”到自己是活著還是死了，所以它可以陷于死/活的混合態(tài)中。但是，你和我可以“意識(shí)”到電子究竟是左還是右，我們是生還是死，所以到了我們這里波函數(shù)終于徹底坍縮了，世界終于變成現(xiàn)實(shí)，以免給我們的意識(shí)造成混亂。
 
瘋狂？不理性？一派胡言？難以置信？或許每個(gè)人都有這種震驚的感覺(jué)。自然科學(xué)，這最驕傲的貴族，宇宙萬(wàn)物的立法者，對(duì)自然終極奧秘孜孜不倦的探險(xiǎn)家，這個(gè)總是自詡為最客觀，最嚴(yán)苛、最一絲不茍、最不能容忍主觀意識(shí)的法官，現(xiàn)在居然要把人類的意識(shí)，或者換個(gè)詞說(shuō)，靈魂，放到宇宙的中心！哥白尼當(dāng)年將人從宇宙中心驅(qū)逐了出去，而現(xiàn)在他們又改頭換面地回來(lái)了？這足以讓每一個(gè)科學(xué)家毛骨悚然。
 
不，這一定是胡說(shuō)八道，說(shuō)這話的人肯定是發(fā)瘋了，要不就是個(gè)物理白癡。物理學(xué)需要“意識(shí)”？這是本世紀(jì)最大的笑話！但是，且慢，說(shuō)這話的人也許比你聰明許多，說(shuō)不定，還是一位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主？
 
尤金•維格納（Eugene Wigner）于1902年11月17日出生于匈牙利布達(dá)佩斯。他在一間路德教會(huì)中學(xué)上學(xué)時(shí)認(rèn)識(shí)了馮諾伊曼，后者是他的學(xué)弟。兩人一個(gè)更擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，一個(gè)更擅長(zhǎng)物理，在很長(zhǎng)時(shí)間里是一個(gè)相當(dāng)互補(bǔ)的組合。維格納是20世紀(jì)最重要的物理學(xué)家之一，他把群論應(yīng)用到量子力學(xué)中，對(duì)原子核模型的建立起到了至關(guān)重要的作用。他和狄拉克、約爾當(dāng)?shù)热艘黄鸪蔀榱孔訄?chǎng)論的奠基人，順便說(shuō)一句，他的妹妹嫁給了狄拉克，因而成為后者的大舅子。他參予了曼哈頓計(jì)劃，在核反應(yīng)理論方面有著突出的貢獻(xiàn)。1963年，他被授予諾貝爾物理獎(jiǎng)金。
 
對(duì)于量子論中的觀測(cè)問(wèn)題，維格納的意見(jiàn)是：意識(shí)無(wú)疑在觸動(dòng)波函數(shù)中擔(dān)當(dāng)了一個(gè)重要的角色。當(dāng)人們還在為薛定諤那只倒霉的貓而爭(zhēng)論不休的時(shí)候，維格納又出來(lái)捅了一個(gè)更大的馬蜂窩，這就是所謂的“維格納的朋友”。
 
“維格納的朋友”是他所想象的某個(gè)熟人（我猜想其原型不是狄拉克就是馮諾伊曼?。?，當(dāng)薛定諤的貓?jiān)谙渥永锬氐却\(yùn)的判決之時(shí)，這位朋友戴著一個(gè)防毒面具也同樣呆在箱子里觀察這只貓。維格納本人則退到房間外面不去觀測(cè)箱子里到底發(fā)生了什么?，F(xiàn)在，對(duì)于維格納來(lái)說(shuō)，他對(duì)房間里的情況一無(wú)所知，他是不是可以假定箱子里處于一個(gè)（活貓 高興的朋友）AND（死貓 悲傷的朋友）的混合態(tài)呢？可是，當(dāng)他事后詢問(wèn)那位朋友的時(shí)候，后者肯定會(huì)否認(rèn)這一種疊加狀態(tài)。維格納總結(jié)道，當(dāng)朋友的意識(shí)被包含在整個(gè)系統(tǒng)中的時(shí)候，疊加態(tài)就不適用了。即使他本人在門外，箱子里的波函數(shù)還是因?yàn)榕笥训挠^測(cè)而不斷地被觸動(dòng)，因此只有活貓或者死貓兩個(gè)純態(tài)的可能。紅外線測(cè)溫儀
 
維格納論證說(shuō)，意識(shí)可以作用于外部世界，使波函數(shù)坍縮是不足為奇的。因?yàn)橥獠渴澜绲淖兓梢砸鹞覀円庾R(shí)的改變，根據(jù)牛頓第三定律，作用與反作用原理，意識(shí)也應(yīng)當(dāng)能夠反過(guò)來(lái)作用于外部世界。他把論文命名為《對(duì)于靈肉問(wèn)題的評(píng)論》（Remarks on the mind-body question），收集在他1967年的論文集里。
 
量子論是不是玩得過(guò)火了？難道“意識(shí)”，這種虛無(wú)飄渺的概念真的要占領(lǐng)神圣的物理領(lǐng)域，成為我們理論的一個(gè)核心嗎？人們總在內(nèi)心深處排斥這種“恐怖”的想法，柯文尼（Peter Coveney）和海菲爾德（Roger Highfield）寫過(guò)一本叫做《時(shí)間之箭》（The arrow of time）的書，其中講到了維格納的主張。但在這本書的中文版里，譯者特地加了一個(gè)“讀者存照”，說(shuō)這種基于意識(shí)的解釋是“牽強(qiáng)附會(huì)”的，它聲稱觀測(cè)完全可以由一套測(cè)量?jī)x器作出，因此是“完全客觀”的。但是這種說(shuō)法顯然也站不住腳，因?yàn)閮x器也只不過(guò)給馮諾伊曼的無(wú)限后退鏈條增添了一個(gè)環(huán)節(jié)而已，不觀測(cè)這儀器，它仍然處在疊加的波函數(shù)中。
 
可問(wèn)題是，究竟什么才是“意識(shí)”？這帶來(lái)的問(wèn)題比我們的波函數(shù)本身還要多得多，是一個(gè)得不償失的策略。意識(shí)是獨(dú)立于物質(zhì)的嗎？它服從物理定律嗎？意識(shí)可以存在于低等動(dòng)物身上嗎？可以存在于機(jī)器中嗎？更多的難題如潮水般地涌來(lái)把無(wú)助的我們吞沒(méi)，這滋味并不比困擾于波函數(shù)怎樣坍縮來(lái)得好受多少。
 
事實(shí)上，只有沒(méi)事干的哲學(xué)家才對(duì)這種問(wèn)題津津樂(lè)道，真正的腦科學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家對(duì)此往往是不屑一顧或者漠不關(guān)心。當(dāng)意識(shí)問(wèn)題被拉入對(duì)于量子論的解釋后，許多介紹物理的書籍里都煞有介事地出現(xiàn)了大腦的剖面圖，不厭其煩地講解皮層的各個(gè)分區(qū)，神經(jīng)結(jié)的連接，海馬體……這的確是有趣的景象！接下來(lái)，我們不如對(duì)這個(gè)意識(shí)問(wèn)題做幾句簡(jiǎn)單的探討，不過(guò)我們并不想在這上面花太多的時(shí)間，因?yàn)槲覀兊氖吩掃€要繼續(xù)前進(jìn)，仍有一些新奇的東西正等著我們。
 
在這節(jié)的最后要特別聲明的是，關(guān)于“意識(shí)作用于外部世界”只是一種可能的說(shuō)法而已。這并不意味著種種所謂的“特異功能”，“心靈感應(yīng)”，“意念移物”，“遠(yuǎn)距離彎曲勺子”等等有了理論基礎(chǔ)。對(duì)于這些東西，大家最好還是堅(jiān)持“特別異乎尋常的聲明需要有特別堅(jiān)強(qiáng)的證據(jù)支持”這一原則，要求對(duì)每一個(gè)個(gè)例進(jìn)行嚴(yán)格的，可重復(fù)的雙盲實(shí)驗(yàn)。就我所知，還沒(méi)有一個(gè)特異功能的例子通過(guò)了類似的檢驗(yàn)。
 
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飯后閑話：海森堡和德國(guó)原子彈計(jì)劃（六）
計(jì)算臨界質(zhì)量的大小本質(zhì)上是一個(gè)統(tǒng)計(jì)問(wèn)題。為了確保在過(guò)多的中子逃逸而使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)停止之前有足夠的鈾235分子得到分裂，它至少應(yīng)該能保證2^80個(gè)分子（大約1摩爾）進(jìn)行了反應(yīng)，也就是維持80次分裂。這個(gè)范圍是多大呢？這相當(dāng)于問(wèn)，一個(gè)人（分子）在隨機(jī)地前進(jìn)并折返了80次之后大約會(huì)停留在多大的半徑里。這是非常有名的“醉鬼走路”問(wèn)題，如果你讀過(guò)蓋莫夫的老科普書《從一到無(wú)窮大》，也許你還會(huì)對(duì)它有點(diǎn)印象。海森堡就此算出了一個(gè)距離：54厘米，這相當(dāng)于需要13噸鈾235，而在當(dāng)時(shí)要分離出如此之多是難以想象的。
 
但是，54厘米這個(gè)數(shù)字是一個(gè)上限，也就是說(shuō)，在最壞的情況下才需要54厘米半徑的鈾235。實(shí)際上在計(jì)算中忽略了許多的具體情況比如中子的吸收，或者在少得多的情況下也能夠引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，還有種種海森堡因?yàn)樘^(guò)“聰明”而忽略的重要限制條件。海森堡把一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題過(guò)分簡(jiǎn)化，從他的計(jì)算中可以看出，他對(duì)快中子反應(yīng)其實(shí)缺乏徹底的了解，這一切都導(dǎo)致他在報(bào)告中把幾噸的鈾235當(dāng)作一個(gè)下限，也就是“最少需要”的質(zhì)量，而且直到廣島原子彈爆炸后還帶著這一觀點(diǎn)（他不知道，佩爾斯在1939年已經(jīng)做出了正確的結(jié)果?。?br />  
這樣一個(gè)錯(cuò)誤，不要說(shuō)是海森堡這樣的一流物理學(xué)家，哪怕是一個(gè)普通的物理系大學(xué)生也不應(yīng)該犯下。而且竟然沒(méi)有人對(duì)他的結(jié)果進(jìn)行過(guò)反駁！這不免讓一些人浮想聯(lián)翩，認(rèn)為海森堡“特地”炮制了這樣一個(gè)錯(cuò)誤來(lái)欺騙上頭從而阻止原子彈的制造?？上囊磺械那闆r來(lái)看，海森堡自己對(duì)此也是深信不疑的。
 
1945年8月6日，被囚在Farm Hall的德國(guó)科學(xué)家們被告知廣島的消息，各個(gè)震驚不已。海森堡一開始評(píng)論說(shuō)：“我一點(diǎn)也不相信這個(gè)原子彈的消息，當(dāng)然我可能錯(cuò)了。我以為他們（盟國(guó)）可能有10噸的富鈾，但沒(méi)想到他們有10噸的純鈾235！”海森堡仍然以為，一顆核彈要幾噸的鈾235。哈恩對(duì)這個(gè)評(píng)論感到震驚，因?yàn)樗詾橹灰苌俚拟櫨涂梢灾圃煺◤棧ㄟ@是海森堡以前說(shuō)過(guò)的，但那是指一個(gè)“反應(yīng)堆炸彈”，也就是反應(yīng)堆陷入不穩(wěn)定而變成爆炸物，哈恩顯然搞錯(cuò)了）。海森堡糾正了這一觀點(diǎn)，然后猜測(cè)盟國(guó)可能找到了一種有效地分離同位素的辦法（他仍然以為盟國(guó)分離了那么多鈾235，而不是自己的估計(jì)錯(cuò)了?。?br />  
9點(diǎn)整，眾人一起收聽了BBC的新聞，然后又展開熱烈討論。海森堡雖然作了一些正確的分析，但卻又提出了那個(gè)“54厘米”的估計(jì)。第二天，眾人開始起草備忘錄。第三天，海森堡和沃茲討論了钚炸彈的可能性，海森堡覺(jué)得钚可能比想象得更容易分裂（他從報(bào)紙上得知原子彈并不大），但他自己沒(méi)有數(shù)據(jù)，因?yàn)榈聡?guó)沒(méi)有反應(yīng)堆來(lái)生產(chǎn)钚。直到此時(shí)，海森堡仍然以為鈾彈需要幾噸的質(zhì)量才行。紅外線測(cè)溫儀
 
意識(shí)使波函數(shù)坍縮？可什么才是意識(shí)呢？這是被哲學(xué)家討論得最多的問(wèn)題之一，但在科學(xué)界的反應(yīng)卻相對(duì)冷淡。在心理學(xué)界，以沃森（John B.Watson）和斯金納（B.F.Skinner）等人所代表的行為主義學(xué)派通常樂(lè)于把精神事件分解為刺激和反應(yīng)來(lái)研究，而忽略無(wú)法用實(shí)驗(yàn)確證的“意識(shí)”本身。的確，甚至給“意識(shí)”下一個(gè)準(zhǔn)確的定義都是困難的，它產(chǎn)生于何處，具體活動(dòng)于哪個(gè)部分，如何作用于我們的身體都還是未知之謎。人們一般能夠達(dá)成共識(shí)的是，并非大腦的所有活動(dòng)都是“意識(shí)”，事實(shí)上大腦的許多活動(dòng)是我們本身意識(shí)不到的，我們通常只注意到它的輸出結(jié)果，而并不參控它運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。當(dāng)我的耳邊響起《第九交響曲》時(shí)，我的眼前突然不由浮現(xiàn)出我在中學(xué)時(shí)代的童年時(shí)光，但我自己一點(diǎn)都不知道我的大腦是如何具體地一步步完成了這個(gè)過(guò)程，這是在我的“下意識(shí)”中完成的！有時(shí)候我甚至?xí)婀郑何覟槭裁磿?huì)這樣想呢？另外，許多人也承認(rèn)，“意識(shí)”似乎與我們的“注意”密切相關(guān)，它同時(shí)還要求一定的記憶能力來(lái)完成前后連貫的動(dòng)作。
 
可以肯定的是，意識(shí)不是一種具體的物質(zhì)實(shí)在。沒(méi)有人在進(jìn)行腦科手術(shù)時(shí)在顱骨內(nèi)發(fā)現(xiàn)過(guò)任何有形的“意識(shí)”的存在。它是不是腦的一部分的作用體現(xiàn)呢？看起來(lái)應(yīng)該如此，但具體哪個(gè)部分負(fù)責(zé)“意識(shí)”卻是眾說(shuō)紛紜。有人說(shuō)是大腦，因?yàn)榇竽X才有種種復(fù)雜的交流性功能，而掌握身體控制的小腦看起來(lái)更像一臺(tái)自動(dòng)機(jī)器。我們?cè)趯W(xué)習(xí)游泳或者騎自行車的時(shí)候，一開始總是要戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，注意身體每個(gè)姿勢(shì)的控制，每個(gè)動(dòng)作前都要想想好。但一旦熟練以后，小腦就接管了身體的運(yùn)動(dòng)，把它變成了一種本能般的行為。比如騎慣自行車的人就并不需要時(shí)時(shí)“意識(shí)”到他的每個(gè)動(dòng)作。事實(shí)上，我們“意識(shí)”的反應(yīng)是相當(dāng)遲緩的（有實(shí)驗(yàn)報(bào)告說(shuō)有半秒的延遲），當(dāng)一位鋼琴家進(jìn)行熟練的演奏時(shí)，他往往是“不假思索”，一氣呵成，從某種角度來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)不能稱作“完全有意識(shí)”的行為，就像我們平常說(shuō)的：“熟極而流，想都不想”。而且值得注意的是，這種后天學(xué)習(xí)的身體技能往往可以保持很長(zhǎng)時(shí)間不被遺忘。
 
也有人說(shuō)，大腦并沒(méi)有意識(shí)，而只是指揮身體的行動(dòng)。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們刺激大腦的某個(gè)區(qū)域使得試驗(yàn)者的右手運(yùn)動(dòng)，但試驗(yàn)者本身“并不想”使它運(yùn)動(dòng)！那么，當(dāng)我們“有意識(shí)”地想要運(yùn)動(dòng)我們的右手時(shí)，必定在某處由意識(shí)產(chǎn)生了這種欲望，然后通過(guò)電信號(hào)傳達(dá)給特定的皮層，最后才導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)本身。實(shí)驗(yàn)者認(rèn)為中腦和丘腦是這種自由意識(shí)所在。但也有別人認(rèn)為是網(wǎng)狀體，或者海馬體的。很多人還認(rèn)為，大腦左半球才可以稱得上“有意識(shí)”，而右半球則是自動(dòng)機(jī)。
 
這些具體的爭(zhēng)論且放在一邊不管，我們站高一點(diǎn)來(lái)看問(wèn)題：意識(shí)在本質(zhì)上是什么東西呢？它是不是某種神秘的非物質(zhì)世界的幽靈，完全脫離我們的身體大腦而存在，只有當(dāng)它“附體”在我們身上時(shí)，我們才會(huì)獲得這種意識(shí)呢？顯然絕大多數(shù)科學(xué)家都不會(huì)認(rèn)同這種說(shuō)法，一種心照不宣的觀點(diǎn)是，意識(shí)是一種結(jié)構(gòu)模式，它完全基于物質(zhì)基礎(chǔ)（我們的腦）而存在，但卻需要更高一層次的規(guī)律去闡釋它。這就是所謂的“整體論”（Holism）的解釋。
 
什么是意識(shí)？這好比問(wèn)：什么是信息？一個(gè)消息是一種信息，但是，它的載體本身并非信息，它所蘊(yùn)涵的內(nèi)容才是。我告訴你：“湖人隊(duì)今天輸球了”，這8個(gè)字本身并不是信息，它的內(nèi)容“湖人隊(duì)輸球”才是真正的信息。同樣的信息完全可以用另外的載體來(lái)表達(dá)，比如寫一行字告訴你，或者發(fā)一個(gè)E-Mail給你，或者做一個(gè)手勢(shì)。所以，研究載體本身并不能得出對(duì)相關(guān)信息有益的結(jié)論，就算我把這8個(gè)字拆成一筆一劃研究個(gè)透徹，這也不能幫助我了解“湖人隊(duì)輸球”的意義何在。信息并不存在于每一個(gè)字中，而存在于這8個(gè)字的組合中，對(duì)于它的描述需要用到比單個(gè)字更高一層次的語(yǔ)言和規(guī)律。
 
什么是貝多芬的《第九交響曲》？它無(wú)非是一串音符的組合。但音符本身并不是交響曲，如果我們想描述這首偉大作品，我們要涉及的是音符的“組合模式”！什么是海明威的《老人與?！?？它無(wú)非是一串字母的組合。但字母本身也不是小說(shuō)，它們的“組合模式”才是！為了更好地理解字母不是小說(shuō)，組合模式才是小說(shuō)的概念，我們假設(shè)用最簡(jiǎn)單的編碼方法來(lái)加密《老人與?！愤@部作品，也就是對(duì)于每一個(gè)字母用相應(yīng)的符號(hào)來(lái)替換。比如說(shuō)A換成圓圈，B換成方塊，C換成三角……等等。現(xiàn)在我們手上有一本充滿了古怪符號(hào)的書，我問(wèn)你：這還是《老人與海》嗎？大部分人應(yīng)該承認(rèn)：還是。因?yàn)樵瓡男畔⒉](méi)有任何的損失，它的“組合模式”仍然原封不動(dòng)地保留在那里，只不過(guò)在基礎(chǔ)層面上換了一種表達(dá)方式罷了，它完全可以再反編譯回來(lái)。這本密碼版《老人與?！吠耆葍r(jià)于原本《老人與海》！
 
回到我們的問(wèn)題上來(lái)：什么是意識(shí)？意識(shí)是組成腦的原子群的一種“組合模式”！我們腦的物質(zhì)基礎(chǔ)和一塊石頭沒(méi)什么不同，是由同樣的碳原子、氫原子、氧原子……組成的。構(gòu)成我們腦的電子和構(gòu)成一塊石頭的電子完全相同，就算把它們相互調(diào)換，也不會(huì)造成我們的腦袋變成一塊石頭的奇觀。我們的意識(shí)，完全建筑在我們腦袋的結(jié)構(gòu)模式之上！只要一堆原子按照特定的方式排列起來(lái)，它就可以構(gòu)成我們的意識(shí)，就像只要一堆字母按照特定的方式排列起來(lái)，就可以構(gòu)成《老人與海》一樣。這里并不需要某個(gè)非物質(zhì)的“靈魂”來(lái)附體，就如你不會(huì)相信，只有當(dāng)“海明威之魂”附在一堆字母上才會(huì)使它變成《老人與海》一樣。單個(gè)腦細(xì)胞顯然不能意識(shí)到任何東西，但是許多腦細(xì)胞按照特定的模式組合起來(lái)，“意識(shí)”就在組合中產(chǎn)生了。紅外線測(cè)溫儀
 
好，到此為止，大部分人還是應(yīng)該對(duì)這種相當(dāng)唯物的說(shuō)法感到滿意的。但只要再往下合理地推論幾步，許多人可能就要覺(jué)得背上出冷汗了。如果“意識(shí)”完全取決于原子的“組合模式”的話，第一個(gè)推論就是：它可以被復(fù)制。出版社印刷成千上萬(wàn)本的《老人與?！?，為什么原子不能被復(fù)制呢？假如我們的技術(shù)發(fā)達(dá)到一定程度，可以掃描你身體里每一個(gè)原子的位置和狀態(tài)，并在另一個(gè)地方把它們重新組合起來(lái)的話，這個(gè)新的“人”是不是你呢？他會(huì)不會(huì)擁有和你一樣的“意識(shí)”？或者干脆說(shuō)，他和你是不是同一個(gè)人？假如我們承認(rèn)意識(shí)完全基于原子排列模式，我們的回答無(wú)疑就是YES！這和“克隆人”是兩個(gè)概念，克隆人只不過(guò)繼承了你的基因，而這個(gè)“復(fù)制人”卻擁有你的意識(shí)，你的記憶，你的感情，你的一切，他就是你本人！
 
近幾年來(lái)，在量子通信方面我們有了極大的突破。把一個(gè)未知的量子態(tài)原封不動(dòng)地傳輸?shù)降诙吣抢镆呀?jīng)成為可能，而且事實(shí)上已經(jīng)有許多具體協(xié)議的提出。雖然令人欣慰的是，有一個(gè)叫做“不可復(fù)制定理”（no cloning theorem，1982年Wootters，Zurek和Dieks提出）的原則規(guī)定在傳輸量子態(tài)的同時(shí)一定會(huì)毀掉原來(lái)那個(gè)原本。換句話說(shuō)，量子態(tài)只能cut paste，不能copy paste，這阻止了兩個(gè)“你”的出現(xiàn)。但問(wèn)題是，如果把你“毀掉”，然后在另一個(gè)地方“重建”起來(lái)，你是否認(rèn)為這還是“原來(lái)的你”？
 
另一個(gè)推論就是：“組合模式”本身并非要特定的物質(zhì)基礎(chǔ)才能呈現(xiàn)。我們已經(jīng)看到，我們完全可以用另一套符號(hào)系統(tǒng)去重寫《老人與海》，這并不造成實(shí)質(zhì)的差別。一套電影，我可以用膠片記錄，也可以用錄像帶，VCD，LD或者DVD記錄。當(dāng)然有人會(huì)提出異議，說(shuō)壓縮實(shí)際上造成了信息的損失，VCD版的Matrix已經(jīng)不是電影版的Matrix，其實(shí)這無(wú)所謂，我們換個(gè)比喻說(shuō)，一張彩色數(shù)字照片可以用RGB來(lái)表示色彩，也可以用另一些表達(dá)系統(tǒng)比如說(shuō)CMY，HSI，YUV或者YIQ來(lái)表示。再比如，任何序列都可以用一些可逆的壓縮手法例如Huffman編碼來(lái)壓縮，字母也可以用摩爾斯電碼來(lái)替換，歌曲可以用簡(jiǎn)譜或者五線譜記錄，雖然它們看上去很不同，但其中包含的信息卻是相同的！假如你有興趣，用圍棋中的白子代表0，黑子代表1，你無(wú)疑也可以用鋪滿整個(gè)天安門廣場(chǎng)的圍棋來(lái)拷貝一張VCD，這是完全等價(jià)的！
 
那么，只要有某種復(fù)雜的系統(tǒng)可以包含我們“意識(shí)模式”的主要信息或者與其等價(jià)，顯然我們應(yīng)該認(rèn)為，意識(shí)并不一定要依賴于我們這個(gè)生物有機(jī)體的肉身而存在！假設(shè)我們大腦的所有信息都被掃描而存入一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，這臺(tái)計(jì)算機(jī)嚴(yán)格地按照物理定律來(lái)計(jì)算這些分子對(duì)于各種刺激的反應(yīng)而最終求出相應(yīng)結(jié)果以作出回應(yīng)，那么從理論上說(shuō)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)的行為完全等同于我們自身！我們是不是可以說(shuō)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)際上擁有了我們的“意識(shí)”？
 
對(duì)于許多實(shí)證主義者來(lái)說(shuō)，判定“擁有意識(shí)”或者“能思考”的標(biāo)準(zhǔn)便嚴(yán)格地按照這個(gè)“模式結(jié)構(gòu)理論”的方法。意識(shí)只不過(guò)是某種復(fù)雜的模式結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)，是在輸入和輸出之間進(jìn)行的某種復(fù)雜算法。任何系統(tǒng)只要能夠模擬這種算法，它就可以被合理地認(rèn)為擁有意識(shí)。和馮•諾伊曼同為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)奠基人的阿蘭•圖靈（Alan Turin）在1950年提出了判定計(jì)算機(jī)能否像人那般實(shí)際“思考”的標(biāo)準(zhǔn)，也就是著名的“圖靈檢驗(yàn)”。他設(shè)想一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)和一個(gè)人躲藏在幕后回答提問(wèn)者的問(wèn)題，而提問(wèn)者則試圖分辨哪個(gè)是人哪個(gè)是計(jì)算機(jī)。圖靈爭(zhēng)辯說(shuō)，假如計(jì)算機(jī)偽裝得如此巧妙，以致沒(méi)有人可以在實(shí)際上把它和一個(gè)真人分辨開來(lái)的話，那么我們就可以聲稱，這臺(tái)計(jì)算機(jī)和人一樣具備了思考能力，或者說(shuō)，意識(shí)（他的原詞是“智慧”）。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以擊敗國(guó)際象棋大師（可憐的卡斯帕羅夫?。?，真正騙倒一個(gè)測(cè)試者的日子不知還有多久才能來(lái)到，大家自己估計(jì)一下好了。
 
計(jì)算機(jī)在復(fù)雜到了一定程度之后便可以實(shí)際擁有意識(shí)，持這種看法的人通常被稱為“強(qiáng)人工智能派”。在他們看來(lái)，人的大腦本質(zhì)上也不過(guò)是一臺(tái)異常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)，只是它不由晶體管或者集成電路構(gòu)成，而是生物細(xì)胞而已。但細(xì)胞也得靠細(xì)微的電流工作，就算我們尚不完全清楚其中的機(jī)制，也沒(méi)有理由認(rèn)為有某種超自然的東西在里面。就像薛定諤在他那本名揚(yáng)四海的小冊(cè)子《生命是什么》中所做的比喻一樣，一個(gè)蒸汽機(jī)師在第一次看到電動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)這機(jī)器和他所了解的熱力學(xué)機(jī)器十分不同，但他會(huì)合理地假定這是按照某些他所不了解的原理所運(yùn)行的，而不會(huì)大驚小怪地認(rèn)為是幽靈驅(qū)動(dòng)了一切。
 
你可能要問(wèn)，算法復(fù)雜到了何種程度才有資格被稱為“意識(shí)”呢？這的確對(duì)我們理解波函數(shù)何時(shí)坍縮有實(shí)際好處！但這很可能又是一個(gè)難題，像那個(gè)著名的悖論：一粒沙落地不算一個(gè)沙堆，兩粒沙落地不算一個(gè)沙堆，但10萬(wàn)粒沙落地肯定是一個(gè)沙堆了。那么，具體到哪一粒沙落地時(shí)才形成一個(gè)沙堆呢？對(duì)這種模糊性的問(wèn)題科學(xué)家通常不屑解答，正如爭(zhēng)論貓或者大腸桿菌有沒(méi)有意識(shí)一樣，我們對(duì)波函數(shù)還是一頭霧水！紅外線測(cè)溫儀
 
當(dāng)然，也有一些更為極端的看法認(rèn)為，任何執(zhí)行了某種算法的系統(tǒng)都可以看成具有某種程度的“意識(shí)”！比如指南針，人們會(huì)論證說(shuō)，它“喜歡”指著南方，當(dāng)把它撥亂后，它就出于“厭惡”而竭力避免這種狀態(tài)，而回到它所“喜歡”的狀態(tài)里去。以這種帶相當(dāng)泛神論色彩的觀點(diǎn)來(lái)看，萬(wàn)事萬(wàn)物都有著“意識(shí)”，只是程度的不同罷了。意識(shí)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一個(gè)系統(tǒng)的算法，它“喜歡”那些大概率的輸出，“討厭”那些小概率的輸出。一個(gè)有著趨光性的變形蟲也有意識(shí)，只不過(guò)它“意識(shí)”的復(fù)雜程度比我們?nèi)祟愐图?jí)好多好多倍罷了。
 
你也許不相信這種說(shuō)法，但你只要承認(rèn)“意識(shí)”只是在物質(zhì)基礎(chǔ)上的一種排列模式，你便很難否認(rèn)我們說(shuō)到的一些奇特性質(zhì)。甚至連“意識(shí)是否可能在死后繼續(xù)存在”這樣的可怕問(wèn)題，我們的答案也應(yīng)該是在原則上肯定的！這就好比問(wèn)，《第九交響曲》在音樂(lè)會(huì)結(jié)束后是不是還繼續(xù)存在？顯然我們只要保留了這個(gè)排列信息的資料，我們隨時(shí)可以用不同的方法把它具體重現(xiàn)出來(lái)（任何時(shí)候都不缺碳原子、氫原子……）。當(dāng)然，在我們的技術(shù)能力還達(dá)不到能夠獲得全部組合信息并保留它們之前（可能我們永遠(yuǎn)也沒(méi)有這個(gè)技術(shù)），人死后自然就沒(méi)有意識(shí)了，就像音樂(lè)會(huì)后燒毀了所有的樂(lè)譜一樣，這個(gè)樂(lè)曲自然就此“失傳”了。
 
你可能已經(jīng)看得瞠目結(jié)舌，不過(guò)我們的說(shuō)法把意識(shí)建立在完全客觀和唯物的基礎(chǔ)上，它實(shí)在已經(jīng)是最不故作神秘的一種！意識(shí)不是一個(gè)獨(dú)立的存在，而是系統(tǒng)復(fù)雜到了一定程度后表現(xiàn)出來(lái)的客觀性質(zhì)。它雖然是一種組合機(jī)制，但脫離了具體的物質(zhì)（暫時(shí)肉體是唯一可能）它也無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。就像軟件脫離了硬件無(wú)法具體運(yùn)行一樣，意識(shí)的體現(xiàn)不可能脫離物質(zhì)而進(jìn)行。假如我們被迫去尋找一種獨(dú)立于物質(zhì)的“意識(shí)”的話，那未免走得太遠(yuǎn)了。
 
當(dāng)然，對(duì)于習(xí)慣了二元論的公眾來(lái)說(shuō)，試圖使他們相信靈魂或者意識(shí)只是大量神經(jīng)原的排列和集體行為是教他們吃驚的。對(duì)于徹底的唯物論者，試圖使他們相信意識(shí)作為一種特定的排列信息可能長(zhǎng)期保存并在不同平臺(tái)上重現(xiàn)也是艱難的任務(wù)。心理學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家克里克（Francis Crick）不得不把這一論斷稱為“驚人的假說(shuō)”（見(jiàn)《驚人的假說(shuō)：靈魂的科學(xué)探索》）。但對(duì)于大多數(shù)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這也許是一種理所當(dāng)然的推論。當(dāng)然也有某些人認(rèn)為意識(shí)或者靈魂并非復(fù)雜性造就的一個(gè)客觀的副產(chǎn)品，它并不一定能夠用算法來(lái)模擬，并的確具有某種主動(dòng)效應(yīng)！這里面包括牛津大學(xué)的羅杰•彭羅斯（Roger Penrose），諸位如果有興趣了解他的觀點(diǎn)，可以閱讀其著作《皇帝新腦》（The Emperor’s New Mind）。
 
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這一節(jié)已經(jīng)太長(zhǎng)了，我把海森堡的那個(gè)閑話的最后一部分放到下一節(jié)里去。許多人說(shuō)這個(gè)閑話專題有點(diǎn)羅嗦，我是很贊同的。其實(shí)這是我很久以來(lái)一直想寫的一個(gè)內(nèi)容，只不過(guò)借了史話的因頭趁興完成而已，所以有點(diǎn)不厭其煩，風(fēng)格和正文有些出入。在以后修訂的時(shí)候我會(huì)把它獨(dú)立出來(lái)，作為外一篇處理吧。紅外線測(cè)溫儀