量子纠缠产生了意识？

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脆弱的叠加态

在此之前我们也面临过同样的问题。1989，牛津数学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）就提出，目前没有标准、经典的计算模型能够解释大脑如何产生思维以及意识体验。这个想法受到很多人的关注，尤其是亚利桑那州的麻醉师斯图尔特·哈默夫（Stuart Hameroff），他曾提出一种量子效应的具体想法。

这个想法的关键在于，组成神经结构的微管蛋白通过量子效应来形成不同形状的“叠加态”。处于叠加状态的每一种形状都代表着一个经典意义的比特信息，因此这种通过形状变换来形成的量子比特，相对于传统理论而言能够存储成倍的信息。

量子理论的另一个特性在于它允许量子态的物体在不接触的情况下相互纠缠，这让量子计算机的效率远远高于任何传统的计算机。事实上，彭罗斯就曾指出量子计算机能够同时处理多个问题，再通过多种途径整合不同问题的答案，这或许是大脑非凡智慧的关键。

彭罗斯和哈默夫在这一问题上进行合作，在一段时间里，他们和其他的合作者都认为这个观点相当明智。但很快，这个理论的漏洞也随之而来。

在物理学家看来，最根本的问题在于相干时间。叠加态和纠缠态都是极为脆弱的现象，最细微的干扰都能将其破坏。哪怕一点热量、机械波或者其他的扰动，都能使其退相干并回到经典状态，存储在量子状态中的信息也随之消散到周围的环境之中。

这个问题在过去的二十几年里限制了包括费希尔在内的一些物理学家构建量子计算机的尝试。即使在低温冷冻并且隔绝机械干扰的条件下，也很难让量子网络的相干性维持足够长的时间来超过经典的计算机。

而在温热、湿润的大脑组织中，一团晃动不停、互相推挤的分子聚在一起，想要保持量子状态不遭破坏几乎不太可能。神经元在处理信息时需要将其存储数毫秒或者更长时间，而计算的结果告诉我们微管系统的叠加状态最多维持10-20秒~10-13秒。神经哲学家帕特里夏·丘奇兰德（Patricia Churchland）在1996年总结道：“相信神经元内存在量子相干性，还不如假设神经突触间有妖精尘埃。”这在随后也成了主流看法。

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来自大鼠试验的灵感

费希尔对此持怀疑态度。“当大家开始谈论微管系统的时候，我立刻意识到这没有意义，”他说，“你无法让微管系统处理量子信息，除非把它与周围的环境完全隔绝开来。”

但同样，他认为如果生物演化能够做到这一点，那也不会让人觉得奇怪。地球上的生命已经有数十亿年的时间“探索”量子机制，其精致的分子装置给予它开发利用的手段。大脑中神经元的电脉冲也许是思维和记忆的直接基础，虽然经典物理学可以很好地解释这一点，但隐藏其下的量子层面也许能部分解释这些神经元如何关联和激发。

费希尔对这一课题产生的兴趣出于其他原因，他对周围人所患的精神疾病感到好奇，也想知道治疗药物能够产生的效果。“没人真正知道精神类药物的作用机制。”他说。我们需要对药物如何影响人的精神作出更好的解释，这正是他研究这一课题的原因。

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