粒子是否有意识?
来源:时空通讯
发布时间:2022-05-20
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别看说的是世界上最小的物质~粒子,但这个话题涉及的知识面太广了,包括哲学、生命学、生物学、经典物理学、量子力学、化学等诸多学科,而且没有一个学科能够单独将这个问题说清楚。

那么,为什么粒子本身没有意识,一堆粒子组合成人,就会产生意识呢?我不奢望能说得很清楚,但可以试着来分析一下,与网友们共同探讨和分享,权作抛砖引玉。

首先,我们要给“意识”定个性

在教科书或者百科知识中,意识是人类特有的一种功能,是对客观世界的反映,受物质世界制约,但会反作用于物质世界。这是带有哲学意义的解释,如果通俗一点说,意识就是人在长期进化中产生的一种特有功能,人具备了意识,才能变得更聪明,从而成为地球的主宰。

具体说来,人的意识是一种复杂的意识,就是可以通过记忆和逻辑(抽象)思维,让自身的经验和知识得到积累,并且能够传承下去。而记忆和逻辑思维的基础是自我意识,就是自己知道是自己,能够与其他个体,包括与其他人类和各种物体区分开来的能力。

除了人类,某些动物也有简单的自我意识,科学家们有一个经典试验方法来区分这些动物,就是所谓镜子试验。这个试验虽然存在许多争议,但除此之外,目前似乎还没有更好的办法来验证动物有没有自我意识。

这个方法就是通过照镜子,检验动物是否知道镜子里的形象是自己。大象、猩猩、海豚、乌鸦等十余种动物通过了这种实验,可惜的是,人类认为很聪明且最忠实的朋友狗狗和猫没有通过这个试验。

当然,这些通过实验的动物,其自我意识也是模糊简单的,因此虽然表现得比其他动物要聪明些,但依然无法形成逻辑思维和记忆,否则人类就会危机四伏,主宰地位就会摇摇欲坠。

我多次说过,这是因为动物与人最大的区别,就是没有形成复杂的语言和时间概念,这是思维和记忆的基本工具,没有这个工具,对物质世界刺激就只能停留在形象上,无法形成具有标记的抽象思维和记忆。

比如某个时间段,我们看到一张桌子,一辆汽车,一群人在喝酒,就会在脑海中形成桌子、汽车、人、酒、事件等概念,并用时间将它们标记下来,形成抽象思维和记忆。我们可以试着想一想,如果没有语言的细胞~概念和时间标记,你能将自己看到的、经受的事情串联起来,并形成记忆和抽象思维吗?

所以说,意识是人类特有的功能没有错,但初级意识或者说简单意识并非人类所独有。

其次,我们了解一下单个粒子是否有意识

本命题是“单个粒子无意识,一堆粒子组合起来就有了意识”,那么真的是这样吗?

粒子是人们对组成物质最基本单元的称呼,由于一些粒子内部还有结构,现在已经不提“基本粒子”的说法。现代物理学将粒子分为夸克、轻子、传播子三大类,包括6种夸克、3种带电轻子、3种中微子。

所有的粒子都存在反粒子,包括正反粒子细分起来一共有62种。即轻子12种、夸克36种、规范玻色子14种等,就不一一细说了。那么单个粒子真的无意识吗?这似乎还是一个值得探讨的问题。

量子力学研究表明,所有的粒子都具有波粒二象性,即既有波的性质,也有粒子的性质,验证这个理论的最著名实验就是双缝干涉效应实验,有人把这个实验称为令人可怕和恐惧的诡异实验,这是为什么呢?

光是什么?是粒子还是波,在科学界曾经几百年,一直到1704年,牛顿发表了《光学》一书,将光定义为粒子。基于他是科学大牛,别人惹不起,这场争论才似乎告一段落。但后来科学的发展,人们打开了亚原子大门,这个争议又起来了。

1801年,英国物理学家托马斯·扬进行了光的双缝干涉实验,通过两条狭缝的光在背景上留下了干涉条纹,这是波的性质,由此,人们否定了牛顿的光粒子说,似乎终于认定光就是波。但随着科学研究的深入,光的波动说无法解释许多神秘现象,如黑体辐射、光电效应等问题。

100年后,爱因斯坦、普朗克等量子力学创始人将光的粒子说重新挖掘出来,论证了光既有波动性,又有粒子性,于是光量子的波粒二象性理论正式出台,成为量子力学的奠基理论。

1961年,德国蒂宾根大学的克劳斯·约恩松吃饱了突发奇想,做了一个惊世骇俗的实验,揭开了粒子世界诡异的魔盒。这项实验开始并没有什么稀奇,依然是让光子通过双狭缝在背景上留下干涉条纹。同时也发现电子、分子都有这种现象,这说明波粒二象性是所有粒子的共性。

但约恩松在试验单个光子或单个其他粒子发射时,依然会留下干涉条纹,这就令人费解了。因为这就像机枪和步枪分别打枪,机枪扫射的子弹可能会从两条缝里通过,但步枪一发一发地发射,逻辑上每个光子就只能有选择地从一条缝中通过。结果并不是这样,即便单个光是,也像一颗子弹分成了两半,分别从两条缝中射到了后面的背景上,形成了干涉条纹。

难道粒子真的会分身?约恩松在粒子通过双缝的路径上安装了一个探测装置,想弄清一个粒子是如何同时通过两条缝在后面留下干涉条纹的。结果奇迹发生了,后面的干涉条纹消失了!而关闭探测装置后,干涉条纹又出现了!

更为诡异的是,科学家们后来做了更深入的实验,就是更令人震惊的双缝干涉延迟探测实验。这项实验是将探测器放在双缝之后,设置成当粒子已经穿过双缝后才开启探测。根据逻辑推断,粒子已经穿过了双缝,其路径就已经形成不会改变结果了,但这些粒子就好像预先知道有人要探测一样,依然是探测就没有干涉纹,不探测干涉纹就出现!

后来科学家们再进一步深入进行了一项粒子路径擦除实验,就是在探测装置开启状态下,没有形成干涉条纹,实验结束后,实验者擦除了这个路径信息,结果令人震惊,干涉条纹竟然会重现!这就是说,已经形成的结果也可以改变,现在做出某种改变竟能够改变过去!

粒子难道有意识,时间一维向前性也可以改变?这里面的机制让科学家们抓耳挠腮百思不得其解,至今还是个谜团,这就是双缝干涉实验结果令人恐惧的原因。不过粒子世界这种诡异的特性,成为了量子力学理论的立足点,由此,发展出了量子不确定性原理、量子纠缠、薛定谔的猫、波函数坍塌等理论,这些都成为量子力学的正统主流理论。

而从这些实验,我们能得到什么启示呢?这是不是粒子真的有意识呢?这种意识当然不是人类的那种高级意识,只能说是粒子的基本特性或者本能。那么是不是正因为这些特性和本能,才能够让一堆粒子集合在一起就会产生意识呢?如果没有这些特性,这个世界还会不会出现我们呢?这个问题留给大家思考和讨论。

一堆粒子组合起来就会有意识吗?

当然不一定,我们世界上所有的物质,包括日月山川、江河湖海、飞禽走兽、病毒细菌、蚂蚁昆虫、花草树木等等,都是由一堆堆粒子组成,都没有形成人类这种意识。由此可见,并非一堆粒子组合起来就会产生意识。

在我们认知的地球世界,一切物质都是由元素组成,迄今人类认识到的元素有118种。所谓元素就是由单一原子组成的物质,多种原子组成的物质就是化合物,理论上118种元素可以组成无数种化合物。

人们把化合物分为四大类,即有机化合物、无机化合物、离子化合物、共价化合物等。

组成人体的元素有60多种,其中钙、钠、钾、镁、碳、氢、氧、硫、氮、磷、氯等11种元素是常规必须有的元素,还有铁、铜、锌、锰、钴、钒、铬、钼、硒、碘等十几种必须有的微量元素,其中钙、纳、钾、镁四种元素占人体金属离子总量的99%以上,非常重要。

所有元素都是由原子组成,而原子则由原子核和电子组成,原子核由中子和质子组成,中子和质子由夸克组成。由此可见,组成人体的粒子和任何物质一样,没有什么特殊性。那么,为什么人就能够产生意识呢?

我觉得还是与这些粒子的组成结构和运作方式有关,经历了几十亿年的进化,这些粒子在人体里形成了产生意识的精美结构,如大脑和神经结构,包括上千亿个神经细胞和数百万亿个突触等。

在这些精细结构里形成一套复杂的运行方式,通过外界电磁信号刺激,内部生物电运行,产生了独特高级的意识,并在实践中不断强化和提升。研究证明,人的自我意识是基因遗传下来的,但需要后天的培植和加强,因为婴儿到18个月左右才会产生自我意识,而一个脱离人类群体活动的人,意识就会受到很大限制和损害,例如狼孩。

总之,世界的一切都是由粒子组成,有些粒子组合产生了意识,有些没有产生,这里面的机制非常深奥和复杂。现代科学对人脑和意识的研究还只是掠其皮毛,因此作为科普文在这里也无法作出学术探讨,也只能掠其皮毛。就说到这儿吧,一家之言,欢迎讨论批评,感谢阅读。



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