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利維坦按：

國內很早就出版了彭羅斯的《皇帝新腦》（2007）和《通向實在之路：宇宙法則的完全指南》（2008），前幾年又出版了他的《宇宙的輪迴》，都是湖南科技出版社的。在這三本之前，國內還出版過一本名為《宇宙、量子和人腦》的書，裡面也有彭羅斯，只是譯本疏漏很多，不提也罷。

彭羅斯的理論確實透著一股子“邪性”，這既是他的理論吸引支持者的特質，也是招來質疑的原因。而不管是他的理論，還是文中所提到的、“針對意識的研究不過是20世紀人類浪費時間的一種方式”這般論調，都對我們搞懂意識提出了一個前提——即對於現有理論架構乃至認知觀念幾近徹底的解構。這種感覺就好像是我們在很早之前就走進了一條死衚衕，現在眼看著要撞牆了，而回頭也需要很大的勇氣。

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只要你對意識研究感興趣並開始涉獵該領域如同一團亂麻的研究成果，很快你就會像鬼打牆一般不停地看到羅傑·彭羅斯爵士（Sir Roger Penrose）的名字，這是一位享有盛名的牛津大學物理教授，他還提出過一個相當大膽的（甚至可以說是瘋狂的）理論，指出意識的本質是一種量子過程。

他還認為，想要解釋、認清人類豐富多彩的意識世界，我們必須跳出神經科學的範疇，擁抱量子力學的神秘世界。其實除了該理論的共同提出者，美國麻醉學家斯圖爾特·哈默洛夫（Stuart Hameroff）以外，並沒有多少人知道該如何理解這一理論。

但學界對該理論的普遍認知是這樣的：幾乎可以肯定地說他們的理論是錯的，但如果我們對該理論嗤之以鼻那也絕非明智之舉，畢竟彭羅斯實在是太聰明瞭——物理學家李·斯莫林（Lee Smolin）曾經說彭羅斯是“我這輩子見過的所有人中極少數我可以毫無保留地稱之為天才的人”。

彭羅斯的涉獵極廣，他於2016年出版的著作《宇宙新物理學中的風尚、信仰與幻想》（Fashion, Faith and Fantasy in the New Physics of the Universe）可以為此證明。這是一本足足有500頁的大部頭著作，而且挑戰了一些最流行但是仍然未被證實的物理學理論，比如弦理論（String Theory）提到的多維空間（Multiple Dimensions）或者宇宙大爆炸最初那一時刻的宇宙膨脹（Cosmic Inflation）。而彭羅斯大膽地指出這些理論不僅異想天開，而且似乎是不合乎情理的。

緊湊而美麗：羅傑·彭羅斯一直在探索宇宙的深層結構，這些思考反映在他所創造的這種瓷磚排布結構上，即上圖所示的菱形瓷磚。從這種基本的形狀可以引發驚人的排布模式。 © NAUTIL

從上圖中也許可以看得更清晰：這是一個彭羅斯點陣（Penrose Tiling）圖形，這個由菱形組成的圖形具備五次對稱性（Fivefold Symmetry）。彭羅斯點陣是非週期性（Aperiodic Tiling）點陣的一種。在這類圖形中，小的多邊形或其他圖形透過相互不遮蓋的方式平鋪，從而得到整體圖形。其非週期性體現在當我們將這些菱形繼續平鋪到任意有限的範圍，只要圖形本身不旋轉，就無法得到重複的平鋪列陣。 © Wikipedia

（en.wikipedia.org/wiki/Penrose_tiling）

彭羅斯似乎並不介意被貼上特立獨行的標籤，他只是很反感這種標籤容易讓人們忘記他在物理學領域做出的成就。然而他關於意識的理論實在是太特立獨行了，甚至幾乎要超出所謂“合理性科學（Plausible Science）”的範疇，該理論甚至讓彭羅斯的那些批評者摸不著頭腦：聰明如彭羅斯，為什麼要擁抱一個如此缺乏證據支援的理論呢？

絕大多數科學家都會認同量子力學是一門與人類大腦運轉機制無關的學科，不過彭羅斯的理論還是受到了廣泛關注，當然其背後原因並不難猜想。人工智慧專家們一直預測未來會出現某種類似人類大腦的計算機，然而他們已經預測了幾十年，目前這種計算機仍然未見端倪。另外，即使考慮到神經生物學（Neurobiology）在近年來取得的所有成就，如今的人類在面對意識與大腦的謎題時，並不比一個世紀以前的人類有更多解開這一難題的把握。

即使我們可以把人類大腦中的所有神經元、突觸和神經遞質都定位並繪製在一張圖裡——這很可能稱得上是科學史上最偉大的勝利之一——我們也無法更進一步理解這一坨3磅左右（約合1.36千克）的溼乎乎的人體組織究竟是如何建立人類思想感情的非物質世界的。

不得不說，目前關於意識的理論中似乎缺少了什麼東西。哲學家大衛·查莫斯（David Chalmers）曾推測意識也許是存在於已知物理法則以外的某種自然的基本屬性。而其他的聲音——往往來自那些所謂的“神秘主義者”（Mysterians）——則宣稱科學根本不可能解釋人類的主觀體驗。

學界對此的普遍認知是這樣的：幾乎可以肯定地說他們的理論是錯的，但是彭羅斯實在是太傑出了。

© MGH-UCLA Human Connectome Project

對於意識的本質問題，彭羅斯的理論提出了一種更深層的解讀。他的理論基於一個前提假設，即意識無法被計算，而且它絕非神經科學、生物學和物理學現階段能夠解釋的問題。

在2017年的一次採訪中，彭羅斯告訴筆者，“為了理解並認知意識，我們首先要經歷一次對於物理世界的巨大認知變革。至於那個可以研究意識本質的領域，如果我們不打算完全脫離物理學範疇的話，那麼該領域最有可能一直存在於那個巨大的謎題中，換句話說，我們首先要解開量子物理的謎題。”

彭羅斯將量子計算的基本特性吸收到他的理論中，即每一位元的資訊，即量子位（Qubit）可以同時表現為多種狀態，比如同時既是“啟用”的，又是“未啟用”的。在一次幾乎是瞬間完成的計算之前，這些量子態（Quantum States）並未聚合（Coalescing），而是同時存在的，即疊加態（Ssuperposition）。而量子相干性（Quantum Coherence）只有在大量事件在量子態下同時發生的時候才會出現——比如某系統中的大量電子相互作用。

使用β-微管蛋白抗體描繪微管的免疫熒光技術。© wikipedia

對此，哈默洛夫認為量子相干性發生於微管（Microtubule）中，這是一種大腦神經元內部的蛋白質結構。也許讀者會好奇所謂微管到底是什麼東西：它們是存在於真核細胞中的管狀結構，可以把它看成是細胞骨架（Cytoskeleton）的一部分，它們可以在細胞活動時發揮決定性作用，這些細胞活動也包括細胞分裂在內，比如在有絲分裂時決定染色體的分離。

哈默洛夫認為，這些微管就是彭羅斯一直在為自己理論尋找的一種“量子裝置”。在神經元中，微管可以幫助控制突觸的連線強度，而它們管狀的結構可以幫助它們免受周圍更大的神經元帶來的噪音影響。這些微管的對稱、晶格結構恰恰是彭羅斯最感興趣的。他相信這樣的特徵“散發著某種量子物理的氣味”。

不過，想要對意識產生任何影響，你需要的不僅僅是隨機且持續發生的量子相干性事件。這個過程首先要經過某種方式重組，或者重新經過精心的編排，人類正是因為這一重組過程才能做出有意識的選擇。在彭羅斯與哈默洛夫提出的協同客觀崩現（Orchestrated Objective Reduction，簡稱“Orch-OR”）理論中，他們認為人類大腦中的微管會精密編排、操縱這些有意識的瞬間，而正是這樣的瞬間給了人腦處理資訊並存儲記憶的能力。

所謂“客觀崩現”的概念則要涉及到彭羅斯對量子引力——即疊加態如何應用於不同的多個時空幾何結構——方面的觀點，他也把該理論視為目前物理學尚未發現的理論。然而所有這一切都是一個不可能被驗證的、野心勃勃的假說，這個假說不過是借鑑了彭羅斯在量子力學領域和相對論領域對宇宙深層結構的思考。正如斯莫林說過的另一句話：“羅傑的所有觀點都是相互勾連的扭量理論（Twistor Theory），無論是他的哲學思想、那些關於量子力學的觀點，還是關於人類大腦與心靈的觀點。”

雖然彭羅斯的這套理論看起來極其複雜又令人興奮，但批評者則認為這套理論只是在唬人罷了。絕大多數科學家認為大腦內部的環境並不理想，不利於量子態對神經元活動產生作用，因為大腦太溫暖、太潮溼，而量子相干性似乎只會在那些受精密保護的極寒環境中才有可能發生。

在彭羅斯面臨的所有批評中，麻省理工學院的物理學教授馬克斯·泰格馬克（Max Tegmark）的言辭最為激烈。經過他的計算，微管中出現的任何量子效應都會在100萬億分之一秒後失效。“為了讓我的思緒能夠跟得上一次量子計算（Quantum Computation）的速度，這些念頭必須趕在退相干效應（Decoherence）發生之前就已經被大腦生產出來，也就是說，我每秒都要產生10000000000000個念頭才算足夠快，”泰格馬克在其2014年出版的著作《我們的數學宇宙：我對現實終極本質的探索》（Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality）中寫道，“也許羅傑·彭羅斯的腦子能運轉得如此之快，但我很確定我是做不到的。”

即使是與彭羅斯在很久前就有合作經歷的史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）對該理論也是半信半疑的。“當人們尤其是物理學家們談到意識，這總會讓我感到不安，”霍金曾經寫道，“（彭羅斯）的觀點似乎是這樣的：意識是一個謎，而量子引力也是一個謎，因此這兩個謎題之間必然是有所聯絡的。”後來彭羅斯駁斥了霍金的批評，並指出他們的分歧恰恰是關於量子力學的本質問題的。

2016年，筆者曾經在瑞士盧塞恩召開的一次為期一天的意識問題研討會上見到了彭羅斯。這次會議召集了一大群有著有趣觀點的演講者，比如神經科學家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）、佛教僧侶馬蒂厄·裡卡爾（Matthieu Ricard）、《物理學之道》（The Tao of Physics）一書的作者弗裡特霍夫·卡普拉（Fritjof Capra），甚至還有一位南美死藤水（Ayahuasca）方面的專家。當然，其中也包括彭羅斯，他在會上的角色似乎是一位來自牛津大學的超凡脫俗的老師——看上去就是個皺皺巴巴的小老頭，還帶著一點老頑童般的幽默感。

當時他在講臺上架起兩臺投影儀，並且在這兩臺機器之間往來飛奔，不斷地在投影儀上放置一張又一張的投影膠片，膠片上滿是他的筆記以及對神經元、微管的簡筆畫，那上面還畫著比薩斜塔以及一些漂浮在太空中的宇航員，甚至還畫著（筆者清楚地記得那上面有）一條小美人魚——而所有的這一切都是為了解釋那個有關意識的協同客觀崩現理論。現代科學也許像是一種極具科技感的遊戲，但在那個講臺上，彭羅斯把它變成了一門令人眼花繚亂的表演藝術，而且全場觀眾都為之傾倒。

哈默羅夫也參加了那次會議，而筆者很快發現自己的酒店房間和他們各自的房間都在同一層，沿著走廊走過去不遠就是。在短暫的交談中，筆者能感到哈默羅夫似乎自願扮演著彭羅斯幫兇的角色——他不僅吹捧著彭羅斯的天才，也在照顧著彭羅斯安排旅途行程，甚至是給他帶路走到會議現場。當然，哈默羅夫也會在為他們理論辯護的時候變成好鬥的鬥牛犬，他在小組討論中不停地針鋒相對地向科赫詢問有關大腦活動的種種細節。

馬文·明斯基曾經說，針對意識的研究不過是“20世紀時人類浪費時間的一種方式”。

2017年3月，筆者打電話到彭羅斯在牛津大學的辦公室，他說自己對意識研究的興趣最早可以追溯到自己在劍橋大學的研究生時代，當時他正在研究哥德爾不完備定理（Gödel"s Incompleteness Theorems）。簡單描述一下，該定理表明了數學上的某些命題雖然是正確的，但卻無法被證明其正確性。“對於我來說，這帶來了讓我茅塞頓開的啟示，”彭羅斯說，“這就好像是在告訴我，無論我們的認知世界裡發生了什麼，那都是無法被計算的。”

另外，偉大的物理學家保羅·狄拉克（Paul Dirac）一系列有關量子力學的講座也極大地啟發了彭羅斯。正如其他人一樣，彭羅斯也一直在掙扎著想要理解量子力學這門古怪的學科。“正如薛定諤想用那隻既是死了又還活著的貓去表達的那樣，他故意指出這一點，只為說明為什麼他的方程式不可能代表全部的真理。其實他差不多就是在說，‘我的方程式嗎？那就是一派胡言罷了。’”

對於彭羅斯來說，他從中汲取的營養在於一些無法透過量子論自圓其說的東西：“薛定諤對此感到極為懊惱，狄拉克與愛因斯坦也對此感到心煩意亂。量子力學界的一些巨人也許每日裡比我更惴惴不安。”

筆者問道，但這些與意識又有什麼關係呢？“要知道我的論點就像是在兜圈子，我想這就是為什麼人們並不願意相信我的觀點。對此他們只會保留觀望態度，即使要拒絕我的觀點也會先觀望一陣子，但他們並不會聽從我的這些觀點。”接著，彭羅斯在電話那頭展開了長篇大論，批評計算機在這一領域的無力，他還向筆者解釋為什麼即使計算機有著強大而蠻橫的計算能力，它們仍然無法理解彭羅斯的那些理論。

“我想說這些理論是我想象力的一次飛躍，這也是其他人拒絕接受的——我認為，人類大腦中發生的事情不僅僅是利用了量子力學能帶來的那些益處，更重要的是利用了量子力學出現偏差的那些地方，”彭羅斯說道，“這也是量子力學需要被新的理論取代的地方。”

難道他的意思是說，面對意識問題，我們目前需要一門還不存在的全新的科學嗎？“沒錯，我就是這個意思。”

© Vanessa Penrose / Caroline Davis2010 / Flickr

當我們聊了20多分鐘後，筆者提醒道，他還沒有提及生物學語境下的意識，也沒有談到人們普遍認知中那個作為大腦瞬間產物的意識。“我知道，我知道，”彭羅斯輕聲笑著，他說這就是為什麼他認為有必要寫出第一部著作的原因，即出版於1989年的《皇帝新腦》（The Emperor’s New Mind）。當時他剛剛聽了英國廣播公司（BBC）對人工智慧之父馬文·明斯基（Marvin Minsky）的採訪，後者曾經提出過一個著名的說法，人類大腦只不過是“一臺用肉做的計算機”。

明斯基這一論斷迫使彭羅斯很快寫出了《皇帝新腦》，並在書中指出人類的思維永遠不可能被機器模仿。這本書給人的感覺就好像跟著作者進行了一次關於意識非演算法性質的腦內實驗，以及為什麼我們只能透過理解哥德爾定理和量子物理學來理解人類的意識。

已故於2016年的明斯基代表著另外一種截然不同觀點，與彭羅斯對意識根源的探索形成了鮮明對比。在很多年前的一次採訪中，明斯基曾經告訴筆者，“雖然我完全搞不懂電晶體的工作原理，但我能準確地理解計算機的工作原理。”

明斯基曾經將意識稱為一種“皮包詞語”，正因為它缺乏科學概念所必需的嚴謹性。“我們必須要用反思（Reflection）或者決定（Decisions）這樣的詞來替換意識一詞，”明斯基說，“這樣一來，與其討論意識的神秘面紗，我們不如討論一下意識過程中涉及到的20到30個重要的心理歷程。當你真的完成了所有這些工作後，如果還有人問道，‘那什麼是意識呢？’你就可以回答說，‘那玩意不過是20世紀時人類浪費時間的一種方式。’”

馬文·明斯基（1927-2016）。© The New York Times

然而，關於意識的研究並沒有像明斯基預期的那樣發展。如今關於意識的研究工作就像是各大神經科學實驗室中的小作坊手工業，或者全球各地大型研討會的帶來的主要產品。哈默羅夫是眼下意識研究熱潮的重要推動力之一。他和查莫斯從很多年前就開始每兩年舉辦一次“走向意識科學”（Toward a Science of Consciousness）研討會，如今已經有幾十位演講者發表了自己對此的觀點，這些演講者中包括嚴肅科學領域的學者，也包括新紀元運動（New Age）的大師迪帕克·喬普拉（Deepak Chopra）、清醒夢專家斯蒂芬·拉伯格（Stephen LaBerge）。而哈默羅夫本人與彭羅斯的關係也可以追溯到幾十年前，當他讀過《皇帝新腦》之後第一次聯絡了彭羅斯，當時哈默羅夫表示對於彭羅斯那個有關意識的物理學理論中所缺失的部分，也許他恰好知道應該用生物學領域的什麼東西去填補。

關於意識的科學似乎遇到了瓶頸，而這裡恰好有一個儘管還處在假說階段的理論提出了一個有希望的研究方向。

“我在完全不知道自己在幹什麼的情況下寫完了那本書，”彭羅斯回憶道，“當時斯圖爾特給我寫了一封措辭相當老套的信，他其實是想借那封信說：看起來你似乎並不知道世界上存在一種叫做微管的東西。”當兩人在牛津大學碰面後，彭羅斯意識到比起他知道的所有事物，這種叫做微管的東西也許是最有可能調節大腦中量子相干性的東西。

從那以後，彭羅斯和哈默羅夫就一直在兜售自己的理論。到了2013年，來自日本的科學家宣佈他們探測到了微管中的震動，對於彭羅斯與哈默羅夫而言，這一發現似乎證明了大腦環境並不是太溫暖也不是太嘈雜，它反而相當適合微妙的量子活動發生，於是他們進一步引發了一場關於協同客觀崩現理論的爭論。

從某種程度上講，彭羅斯與哈默羅夫這對搭檔是一對相當古怪的科學家搭檔。哈默羅夫直言不諱地談到他對精神、心靈的觀點，也大談靈魂在死後不滅的可能性。而彭羅斯則是一個無神論者，他自稱“極端的唯物主義者和物理主義者”。而且彭羅斯還飽受新紀元運動的困擾，因為這幫人死死咬住量子力學理論中的量子非定域性（Quantum Nonlocality）、量子糾纏（Quantum Entanglement），並引經據典般地以此支援他們的非自然信仰。

筆者詢問彭羅斯他如何看待哈默羅夫對無形的意識發表的種種高見。“嗯，我必須要給他這個自由，”彭羅斯說，“但這些理論多少有點讓我感到擔憂。我的意思是，他的理論過於大膽了，已經遠遠超出了我準備研究的範圍。”不過彭羅斯還是承認意識是一個巨大的謎團，“老實說，我甚至都不能確定所謂唯物主義到底是什麼意思，無論在誰的眼中，量子力學表現出來的特徵都太奇怪了，而想要理解這門學科則需要我們用一種與以往截然不同的視角去思考問題。”

當我們試圖尋找彭羅斯的意識理論會產生哪些深層次影響時，筆者發現在彭羅斯的思想中，我們並不能找到一個科學與哲學之間的清晰分界線。以量子論中的疊加態為例，筆者問道，在我們開啟蓋子之前，薛定諤的貓怎麼可能又是死的又是活著的呢？

“無論在宇宙中的何時何地，只要出現了一次選擇，那麼原始意識（Proto-consciousness）的一部分就被激活了，”彭羅斯回答道，“我這裡說的並不是大腦中所想的事情，我說的是現實中的一個事物，一個被同時放置在兩個不同位置並很快疊加在一起的事物。比如一粒沙，你把它同時放在了兩個不同的位置，緊接著，就在一秒鐘裡極其微小的那麼一瞬間，這粒位於兩個不同位置的砂會重疊變成這裡的一粒，或那裡的一粒。你剛剛就好像是問我，它變成了哪邊的那粒砂呢？你看，這就是一次選擇。那麼這個選擇是誰來做的呢，是宇宙嗎？是這粒砂嗎？也許這只是一個隨便做出的選擇？對此我也毫無頭緒。”

© University of Cambridge

我很想知道彭羅斯的理論是否能影響到那個歷史悠久的哲學辯論，即自由意志（Free Will）與決定論（Determinism）之間的爭論。很多神經科學家相信所謂決定是在神經活動的過程中完成的，而這些活動並不受有意識的思維控制，這也讓自由意志的相關論調顯得陳舊、過時。然而根據量子論固有的不確定性似乎可以解釋在有意識的大腦中因果聯絡會中斷這一現象。如此說來，彭羅斯的理論能夠讓自由意志再次被肯定嗎？

“並不是這樣的，儘管現階段這一理論看似在支援自由意志，”彭羅斯說道，“因為看起來這些決定確實是隨機的。但是自由意志是不是隨機的呢？”正如彭羅斯的其他思考模式，關於這個問題他也抱持一個“對，但是……”的態度。彭羅斯的觀點總是讓人興奮，但也往往是臨時起意的，他關於自由意志的觀點正是如此。

“在我的成長經歷中，我一直認為這個宇宙是確定的。於是我開始說，‘好吧，也許意識也是確定了的，但它無法被計算。’但是還有什麼事能比這樣的意識更微妙嗎？這個意識被層層埋藏起來了嗎？如果我們就是透過這樣的意識來進行所有有意識認知活動的，那麼它一定被埋藏在很深的地方，甚至比直接而確定的、但不可被計算的物理真理埋藏得還要深。也許意識存在的位置恰好就在一個微妙的邊界線上，一邊是完全確定的，而另一邊則是完全自由隨機的。”

的確，彭羅斯的這些表述很晦澀難懂，即使你對彭羅斯關於意識的論證抱懷疑態度，你也會覺得支援他的觀點看起來似乎很誘人。關於意識的科學似乎遇到了瓶頸，而這裡恰好有一個儘管還處在假說階段的理論提出了一個有希望的研究方向。

之所以彭羅斯的理論需要我們先進行如此多的妥協——不僅是接受存在於微管中的量子相關性，還要接受他的另一個論點，即意識只能被人類尚未發現的物理學定律解釋——也許這只是因為他還無法探索得更深並建立一套新的科學理論。即使我們做了這樣的妥協，仍然還有一個問題懸而未決。假設20年或200年之後協同客觀崩現理論被證明是對的，到了那時我們算是解釋了意識嗎——或者，我們只是把一個謎團塞進了另一個謎團裡，即量子狀態下的身體、心靈關係問題？我們真的有朝一日能在物質世界與非物質世界之間架起一座橋樑嗎？

因為筆者很想知道彭羅斯這麼多年一直堅持打磨意識理論到底是為了什麼，於是就問道彭羅斯是否認為這個宇宙有什麼內在意義。他的回答讓筆者大為震驚。“透過某種作用，我們的意識維持了這個宇宙持續存在。”那麼，彭羅斯認為這個宇宙其他地方是否存在智慧生命（或者是意識）呢？“當然，但是這極其稀少。”但如果意識是所有這一切的關鍵，彭羅斯難道不想在地球上找到意識存在的證據嗎？

“關於這一點，我不確定我們這個宇宙對於意識來說是否是親切的，”他回答說，“你可以想象到一個擁有更多意識的宇宙，意識無處不在的宇宙。那麼我們為什麼並不身處於那樣一個意識普遍存在的宇宙，而是身處於一個意識相當稀少的宇宙中呢？”

“沒錯，我們總是想看到這一切的意義。但誰知道呢？也許我們在這裡犯了用詞不當的錯誤。所謂意義……它到底是什麼意思來著？”彭羅斯笑了。