虚无缥缈的意识为何物?物理学家加入了研究队

  据国外媒体报道,知名物理学家爱德华·维顿(Edward Witten)近日提出,意识究竟为何物也许永远是一个未解之谜。但其它物理学家并未被这话吓倒,仍在努力寻求答案。

  没错,正是“物理学家”。

  过去,意识几乎完全被视作只有哲学家才会思考的问题。毕竟它是那么虚无缥缈,无从下手研究。但随着科学的进步,我们解决思维之迷的能力也在不断加强。生物学家加入了研究队伍,神经科学家也带着大脑扫描仪紧随其后。但直到不久前,一部分物理学家才把注意力从宇宙大爆炸、量子信息和电动力学等概念上转移开来,略微关注一下意识的问题。

  牛津大学的数学物理学家罗杰·潘洛斯爵士曾公开表达过疑问,意识是否与量子力学微观世界中的微弱相互作用有关。加州大学圣巴巴拉分校物理学家、诺贝尔奖得主戴维·格罗斯则提出了不同的见解。他猜测意识或许类似于物理学家所说的“相变”(phase transition),即在发生一系列微观变化之后、突然发生了剧烈的跃变。例如,某些金属温度下降到特定水平之后,便会突然拥有超导能力,这就是相变的例子之一。

  格罗斯说的也许有道理。该领域的主流理论之一由威斯康辛大学的神经科学家朱利奥·托诺尼提出。与格罗斯的相变理论相似,托诺尼认为,随着大脑整合的信息不断增加,在跨过了某一下限之后,便突然达到了一种新状态:意识就此产生。根据该理论,只有特定的脑区才能整合所有的信息,而这些脑区加在一起,便构成了意识的基础。

  以色列巴伊兰大学物理学家尼尔·拉哈夫近日对上述意识活动的核心区域展开了搜寻。他召集了一支包含神经科学家和数学家的跨学科团队,利用对六颗人脑的详细扫描结果,合成了一幅人脑皮层(即大脑外层的神经元组织)的信息网络图。凭借该网络图,他们观察并记录了大脑皮层的特定区域是如何与其它部分联系的,并标出了联结程度较高的区域和较低的区域。该网络图大致体现了信息在皮层中“流动”的方式,还能反映出信息流动最集中的区域,这样的区域也许就是意识的诞生之处。

  拉哈夫将连接点最多的区域称为“核心区”,该部分主要包含额上回、扣带皮层、韦尼克区和布洛卡区。虽然这些部分散落在大脑各处,但彼此密切相连。“这一独特的层级关系是大脑的一个联结紧密的组成部分,使大脑可以实现高水平的数据整合与处理,这也许是为了满足最高级的认知功能需要。”拉哈夫与同事在论文中写道。

  他们指出,这或许就是大脑中产生意识的地方。“核心区包含的所有脑区的确都与意识活动有关。”研究人员写道,“因此,核心区很适合开展高度整合性的工作,意识也很可能源自其中。”拉哈夫接下来计划对整个大脑进行分析,不仅限于大脑皮层。而在这一研究之外,他还有更大的野心。

  “物理学家试图利用数学公式揭开自然的基本法则之谜,解释尽可能多的自然现象,”拉哈夫指出,“这些数学公式确实能揭露一些本质问题。如果我们真想弄清意识为何物,了解大脑的运作原理,我们就需要列出人脑和意识思维所采用的数学公式。但我们还做不到这一点,甚至还差得很远。但我认为我们应当以此为目标。而且我们已经迈出了前进的第一步。”

热门新闻

最新新闻