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电子有着内在的“生命”？

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年03月23日 14:06

本文来自微信公众号：中科院物理所（ID：cas-iop），作者：Tam Hunt，翻译：zhenni，审校：C&C，原文标题：《电子会有“意识”吗？》，题图来自：视觉中国

生活告诉我们：兔子、老虎和老鼠这样的生物有“感觉”和“经验”，桌子、石头和分子没有。但是泛心论学者否认这一常识。泛心论认为，物质中最微小的部分——比如电子和夸克——有着非常基本的“经验”，或者说，电子有着内在的“生命”。

2020年五月份《新科学人》（New Scientist）刊物的头条是“宇宙是有意识的吗？”慕尼黑数学哲学中心的数学家、物理学家约纳斯·克莱纳（Johannes Kleiner）告诉作者迈克尔·布鲁克斯（Michael Brooks），数学意义上对于意识的精确定义可能意味着宇宙充斥着主观感受。参考他和其他人的研究推断，克莱纳说：“这或许会引发科学革命。”

图《新科学人》封面截图

Kleiner和他的同事主要研究的方向是意识的整合信息理论（IIT理论）——当下一个关于意识的主流理论。正如克莱纳提到的，IIT是一个完全的泛心理论（panpsychism），这个理论说明所有实体都至少拥有一点意识。

泛心论的出现是一种“哥白尼式”的趋势，如同哥白尼学说中“地球并非宇宙的中心”，泛灵论告诉我们“人类并不特别”——人类不是什么生物的瑰宝，更别说是进化的巅峰了。那有什么理由认为，像我们这样具有大脑的生物就是意识的唯一拥有者呢？实际上，作为解决意识—身体的问题的一种方法，“泛心论”已经出现了上千年。大卫·斯科比纳（David Skrbina）在2007年出版的一本书《泛心论在西方》（Panpsychism in the West）就很好地介绍了这种传统思想的历史。

电子可能有一些非常基础的“意识”

泛心论有很多分支，其中接受度较高的是基本泛心论（constitutive panpsychism），简单来说，这个理论认为所有的物质都具有意识或是类意识，即意识和物质是同时存在的。一些当代泛心论者像阿尔弗雷德·怀特海（Alfred North Whitehead）、大卫·格里芬（David Ray Griffin）、盖伦·史卓森（Galen Strawson）等人就认为，所有物质都具有感受的能力，虽然绝大部分的物质都只是有非常基本的“感觉”。

如果说自然界是一个复杂的梯子，那么泛心论者更多地关注于阶梯之间的横档，而并不过于纠结“意识”和“无意识”之间的界限。哲学家托马斯·纳格尔（Thomas Nagel）在1974年提出了著名的疑问：成为蝙蝠的时候，回声定位或是飞行，是什么感觉？

我们不能精确知道这个问题的答案，但是我们能够通过观察它们的行为、比对所有的哺乳动物和人类的基因的亲缘关系，并通过进化理论来推断出来，蝙蝠拥有丰富的生命感知。以同样的逻辑来判断结构较为低级的物质的行为，也可以合理地推测所有物质都拥有类似的“意识”。当然也包括最简单的电子。

图蝙蝠回声定位

虽然说非生物的物质并不像生物那样可以演化，但非生物物质也同样具有“行为”，就是说，它会“做”事，会产生受力响应。电子在不同的实验条件下产生特定的轨迹，这类“行为”就可以说明电子也许具有非常基本的意识。

图密立根油滴实验密立根通过油滴受重力和电场力作用的运动测量了电荷电量

美国非常著名的物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）就在他1979年的书《宇宙波澜》（Disturbing the Universe）中提到，“人类的意识行为和电子在我们所谓‘几率’的量子态中做出选择的行为，只有程度上的差别罢了。”“量子几率”不如表述成“量子选择”，因为“选择”适用于自然界中所有水平的物质。美国另一位著名物理学家大卫·玻姆（David Bohm）也提出了类似的想法：“意识的最显著的特征就是有能够活跃的形式，这样来说我们和电子是‘意识层面上相似的’。”

许多生物学家和哲学家都认为生物和非生物之间没有明确的界限。英国杰出的生物学家霍尔丹（J.B.S. Haldane）就支持这样的观点，他认为无法明确说明什么是“生命”的、什么是“非生命”的：“我们并未发现足够直接的证据表明生命拥有意识或者是所谓的‘内心’……当然如果科学的观点是对的的话，我们最终可能在宇宙中发现它们，起码也得有早期的形式。”

量子理论创始人之一的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）说过“对于生命和机械体来说的终极定义……不过是为了方便……物理学中的许多限制对于生物学来说毫无意义，我们应该将其拓展至所有自然界的事物，而不是区别生物体和非生物体。”

最近，为NASA进行地外生物研究的科罗拉多大学的天文学家布鲁斯·杰克斯基（Bruce Jakosky），提出这样的问题：“地球从有生命到没有生命，难道就像突然按了个开关那样、有一个非常确切的时刻吗？答案是‘或许并非如此’。”

《迷失在数学》（ Lost in Math）的作者、理论物理学家霍森菲尔德（Sabine Hossenfelder）持有相反的观点。“如果你认为一个粒子是有意识的，那起码这个粒子应该能够改变”，她在发表的文章《电子不会思考》（Electrons Don’t Think）中这样陈述，“你不能说只有一种‘想法’就等于有内心了，不过如果电子真的可以思考，那我们就可以在粒子碰撞中观察到这类现象，因为这样的话碰撞后将会产生不同数量的粒子。”

图对撞机通过使粒子加速相撞研究粒子内部结构

数学上对于意识的精确的定义或许意味着宇宙充斥着主观感受

我们说到“改变”的时候可能有很多意思，包括随时间在空间中位置的变化。戴森对于电子和量子理论提出了一些想法，他认为量子实验结果的规律分布（例如双缝干涉实验）可以有更好的解释，这个结果并非完全随机的（换言之，“我们并不是不知道”），而是大量的具有先选的电子在不同瞬间“决定”收集的位置和方式的结果。

图电子的双缝干涉实验

怀特海（Whitehead）所说的泛心理论仍然是今天泛心理论的杰出分支，它在根本上重新定义了物质的本质。对于怀特海来说，对于所有实体，无论是电子、原子还是分子，都是多少具有一点体会和感知的产物，最初可能只是一个奇怪的意识，但最终可能发展成非常丰富的感觉。

相比于认为粒子是在时空这样的容器中来回移动的、不变的物质这样的现代理念来说，怀特海认为，像电子这样的粒子是一个电子经过细微变化的一系列连续的迭代，相互间并非是完全不同的。每一代都只和上一代有着细微的差别，并不存在稳定不变的电子。后一代相比前一代的变化程度取决于其微小的“选择”，或是说意志。就是这微小的选择组成了更高级的、甚至贯穿于整个生物进化过程的、复杂的、我们人类和其他哺乳动物所享有的思想。

身为数学哲学家的怀特海在他的哲学作品《科学和现代世界》（Science and the Modern World）、《历程与实在》（Process and Reality）以及《思想的模式》（Modes of Thought）中，将这个过程补充细化为“愈合（concrescence）”，用来描述像电子这样的粒子在不同时刻自身性质的摆动。这个工作看起来晦涩难懂一些，但是或许可以对以物质和经验为基础的形而上学的研究有帮助。

图数学家、哲学家阿尔弗雷德·怀特海

许多现代思想家在一定程度上接受了怀特海和泛灵理论，玻姆就是其中一位，他的关于当代物理和自然的代表作《整体和分部的秩序》（Wholeness and the Implicate Order），其灵感就是来源于怀特海。作者正将这些对于自然本质的完全哲学的思考转化成可以测试的一系列的实验，现在有了一些大致的轮廓。这样的实验可以将对泛心论的争辩从哲学领域转移至更能够确定的科学领域。

当然了，现代物理学对于电子来说还有广阔的空间来“思考”。

原文链接：https://nautil.us/issue/94/evolving/electrons-may-very-well-be-conscious

本文来自微信公众号：中科院物理所（ID：cas-iop），作者：Tam Hunt，翻译：zhenni，审校：C&C