39、迈向意识物理学：探索精神物质的物理本质

迈向意识物理学：探索精神物质的物理本质

在探讨意识的物理本质时，我们会发现这是一个复杂且充满奥秘的领域，涉及到大脑结构、心理过程、创造力以及一些难以用现有科学理论解释的现象。

意识与情感的神经基础

在做出选择时，理性偏差和情感偏差往往会实时同时起作用。理性偏差通过海马 - 背外侧系统（涉及模型、记忆和理解），而情感偏差则通过眶 - 杏仁核系统（与相似性和判断有关）。并且，这两个系统都包含有意识和无意识的成分，它们之间还会相互影响。有趣的是，有意识的感知与神经放电的同步性相关，这可能表明模型的有意识方面的相似性度量，通过 n 信号（数据、输入）和 k 信号（内部模型）的同步程度在大脑中编码。

意识对情绪的控制受到涉及情绪和意识的大脑结构的限制。NRT 是对涉及高级意识的皮质活动进行注意力控制的主要部位，但它对涉及情绪的边缘系统没有类似的影响。边缘结构（杏仁核和帕佩兹回路）将其轴突投射到丘脑，丘脑再投射到 NRT，从而为意识赋予“情感色彩”。然而，从 NRT 到边缘系统没有直接的返回连接。高级意识对情绪的控制可能在额叶皮质中实现，该区域整合了较低层次的系统，并且似乎包含皮质下回路的“副本”。不过，额叶回路和连接的功能还不太清楚，仍然是推测的主题。

理解精神物质的途径

理解精神物质的一般途径是通过分化和综合的循环。将心理过程分化为思维和情感是一项重大发现，有助于理解心智。这种分化的起源可以追溯到 1800 多年前。加伦最早描述了人类心理类型的分类，将其分为四种气质：多血质、黏液质、胆汁质和抑郁质。用现代更标准的心理学术语来说，气质是情感或情绪的程度。这种不区分思维和情感的分类持续了近 2000 年，尽管思维和情感类型的分化可以追溯到与加伦同时代的诺斯替心理学，该心理学描述了三种心理类型：灵性型、心理型和物质型，分别与思维、情感和感知相关。

情感是最容易从外部感知到的心理特征，而其他心理功能则更难察觉。如今，个性的情感方面被视为次要的，我们主要将自己与意识和自由意志联系起来，而这两者大多与思维相关。在个体层面，思维和情感的分化过程仍在进行中；在集体意识层面，西方文化传统长期以来将这种分化视为思维和情感的对立。但实际上，人类的智力过程是多种神经过程的复杂交织，涉及大脑的不同部分以及不同的意识、无意识和本能层面。

哲学家和心智研究者遵循分化和综合的路径。亚里士多德、康德、荣格等哲学家通过将智力和心理过程分化为多个概念来进行分析，然后尝试通过综合来理解智力的整体。例如，亚里士多德逻辑是我们心智高度分化的一个方面，但将理性局限于亚里士多德 - 哥德尔逻辑的历史观点过于狭隘，如今已被摒弃。在综合过程中，一种新的理性理解出现，即理性是一种分层的目标导向功能，涉及内部和外部行动，而行动需要评估功能，也就是情感。因此，理性必须包含情感。

物理理解是对世界的一种特定直觉。牛顿曾表示他不发明关于世界的假设，而是知道世界是如何构成的。当代物理学主要关注外部世界，但并非一直如此。牛顿对他的物理学仅限于外部物质世界感到失望。19 世纪，伟大的物理学家如洪堡和麦克斯韦探索了内心世界的物理学，但当时非线性、非局部场论的必要数学并不存在。如今，我们正处于开创内心世界物理学，更广泛地说是精神物质物理学的迷人时代。

然而，要实现对包括意识和情感方面的智力的物理理解并非易事。就像牛顿需要发展物理直觉和数学工具来解释哥白尼等天文学家收集的数据一样，精神物质的物理理论需要发展其直觉、数学和数据。此外，数据的性质也是一个难题，尽管每个人对意识和情感都有直接的直觉，但科学界对这些数据的性质存在广泛的误解。在大量的神经生理学和心理学数据中选择合适的物理理想化水平是一项挑战，简化和理想化对于初步探索这一广泛领域是必要的。目前，对心智的研究在多个物理理想化层面进行，例如格罗斯伯格强调物理直觉与神经结构数学建模之间的联系，而本文的分析则强调物理直觉与心智哲学概念数学建模之间的联系。

符号的物理本质与意识的出现

根据荣格的观点，宇宙起源神话是分化意识到来的象征。意识是在从原始的无序混沌中整理感知的过程中出现的，这解释了为什么原始神话描述了从混沌中创造有序宇宙的过程。这种整理必须基于心理“可用”的东西，或通过与先前建立的更原始的先验模型（如母亲、父亲的原型，原型家庭关系等）进行“类比”来实现。这些原型模型的起源可以追溯到如今在动物新生儿中观察到的印记机制，并在进化历史中逐渐消失。在历史的某个时刻，我们的祖先开始使用这些原型模型在比动物心理更抽象的层面上对外部世界的感知进行分化和组织。

古代心理中出现的原型模型和感知相互作用的漩涡就是古代符号，其痕迹后来被记录在古代神话中。根据杰恩斯的说法，个体分化意识的出现发生在公元前第二个千年，而集体分化意识则在公元前 9 世纪至 3 世纪左右发展起来。到那时，原始原型已经存在了数百万到数亿年，成为了通过基因遗传的“硬连线”先验模型，使心理成为可能。

人类学研究通过比较不同民族和文化的意识，追溯了分化意识的出现过程。列维 - 布留尔描述了原始民族中观察到的一种心理现象，他称之为“神秘参与”。这是一种人与物体之间的心理联系，在这种联系中，主体无法清楚地区分自己与物体。这种与物体的部分认同具有先验起源，是未分化意识的一种属性。“神秘参与”是这种原始心理状态的遗迹，尽管最初在原始民族中观察到，但在文明民族中也经常出现。与物体的认同会损害认知，干扰适应和生存。

为了实现适应性，需要发展分化意识，而这是通过符号实现的。从心理学角度来看，符号“将力比多从物体上转移开，贬低物体，并将多余的力比多赋予主体”。从数学角度来看，符号是感知 - 认知、内部模型和情感之间的交互循环。符号导致内部模型的适应，使其更加分化，进而引导心理能量朝着更分化和有益的方向发展。

符号作为一种分化和适应过程的基本性质在日常感知和意识进化过程中是相似的。在日常感知中，适应的程度相对较小，符号过程很快会收敛到一个明确的有意识概念 - 符号，从而导致基于先前学习的概念的行为或心理反应。在导致文化范式变化的意识历史进化中，符号过程可能会持续数千年，这需要模型的文化和外部表征。符号过程通过许多个体在数千年中的内化和投射循环得以持续。我们假设，类似的符号过程在更长的时期内持续进行，会导致基因遗传原型的改变。要发展意识基因进化的物理理论，需要验证这一假设，阐明 MFT 循环与基因进化的相互作用性质，并进一步发展进化概念。

以下是意识与情感相关大脑结构关系的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[边缘结构（杏仁核、帕佩兹回路）] --> B[丘脑]
    B --> C[NRT]
    C --> D[高级意识皮质活动控制]
    A -.-> E[赋予意识情感色彩]
    F[额叶皮质] -->|整合| G[较低层次系统]
    F -->|包含| H[皮质下回路副本]
    F -.-> I[高级意识对情绪控制]

下面是不同历史时期对心理类型分类的表格总结：
|分类者|分类类型|特点|
| ---- | ---- | ---- |
|加伦|多血质、黏液质、胆汁质、抑郁质|基于气质，未区分思维和情感|
|诺斯替心理学|灵性型、心理型、物质型|分别与思维、情感和感知相关|

迈向意识物理学：探索精神物质的物理本质

自由意志与创造力的本质

一只名叫叔本华的猫引发的思考

有一只邻居家的猫叫叔本华，它原本备受主人和狗朋友的喜爱，却决定来到“我们”家生活。尽管“我”并非天生爱猫之人，但它却让“我”喜欢上了它。叔本华在两个家之间往返，它的主人想尽办法想把它引诱回去。“我”认为它来到“我们”家是因为喜欢这里的哲学氛围，它有着强烈的意志，总是能达成自己的目的。

叔本华让“我”对意识的本质感到困惑。“我”有很多朋友，可以一起进行各种活动，但和猫却难以做到这些，可“我”却觉得叔本华是个天才。后来“我”和妻子路过它原来的家，叫它时，它能认出我们，但却不能像人类清晰辨认朋友那样将我们从周围环境中清晰区分出来。这表明它的意识分化程度不够，其内部模型中只有对生存至关重要的相对较少且分化程度低的概念 - 子模型，比如老鼠、鸟、狗、气味、人和环境等的模型。

然而，在它相对狭窄的先验内部模型中，叔本华是自由的。它甚至能修改自己的先验模型，改变生活的家，让不喜欢猫的“我”也喜欢上它。与之相比，人类在基因和文化上继承了极其广泛和分化的内部模型，包含数十万甚至数百万个子模型，但大多数人只能在熟悉的小范围内活动，很少有人能充分利用这份遗产，更少有人能根据自身需求修改先验模型。那些能让他人违背自身意愿喜欢上自己的人会成为伟大的领导者，他们通过个人影响或文化手段改变我们的内部模型。后来叔本华消失了，“我”们长时间哀悼它，期间妻子说它可能是母猫，但无法证实。

创造力与分化

自由意志的最终体现是创造力。心智的建模场理论得出结论，创造力在于发展和扩展内部模型的意识部分，包括分化和综合。分化首先是主体与客体的分化，其次是心理功能（如概念与情感）的分化。在每个心理功能内部也会发生分化，例如思维的分化通过发展分化的内部模型来实现。建模场理论对这一过程的某些方面进行了数学描述，如在学习过程中生成新模型和减少模型的模糊性，但我们还需要更好地理解进化计算和遗传算法在分化过程中的作用。情感和其他心理功能的分化则不太为人所理解，“我”认为情感的分化通过发展情感概念的分化模型来进行，尤其是涉及人际关系的概念。

在进化过程中，创造力和美的本质逐渐发生变化。在意识出现的早期，主体 - 客体的分化需要非凡的创造力，我们能在古代神话中看到这一过程的痕迹。从文化层面和集体意识的角度来看，这一过程早已完成，尽管在个体心理中不一定完全实现。每个个体都需要进行将自己与世界、母亲、性欲对象等区分开来的创造性行为。如今，这项任务不再主要集中在主体 - 客体的分化上，而是朝着更精细的心理功能分化发展。

在过去的 2000 多年里，创造力主要集中在思维和情感的分化上。哲学家和科学家关注理解的概念，而诗人和艺术家则发展了分化的情感概念。柏拉图和亚里士多德发展了脱离情感的思想概念，古希腊哲学催生了哲学家超脱现实生活的流行观念。诗人和艺术家则通过唤起心理的情感方面来打动观众和听众。在过去的几百年里，这一过程正朝着综合的方向转变。根据康德的观点，美的理想需要理解和意志的综合。存在主义哲学关注对心理最情感化方面的概念分析，打破了哲学家超脱现实的流行形象。莎士比亚的作品既唤起了我们心理的情感方面，同时也探讨和解决了关于爱情本质和生命意义的最深层次的哲学问题。

如今，优秀的艺术作品期望能同时吸引我们心理的思维和情感两个方面，我们期待新分化的概念和新分化的情感的综合。这是一项艰巨的任务，很少有人能够完成。因此，艺术走向极端并不奇怪，这既是因为艺术家不切实际的期望和目标，也是因为文化“退化”的观点并不一定正确。有耐心和鉴赏力的艺术爱好者能找到延续大师风格并实现更精细分化的概念和情感综合的当代作品。

计算智能面临着相反的挑战。机器人的创造力受到其心理过度分化的限制。如果机器人知道它被设计的所有内容，它就无法具有创造力。这也是本书的一个主要观点：适应性需要先验概念的模糊性。亚里士多德逻辑在适应性和创造新概念方面非常有限，需要亚里士多德形式的模糊逻辑来保持适应性，而建模场理论提供了这一过程的数学描述。一方面，机器人的智力需要比当前计算机能力更广泛的分化内部模型；另一方面，机器人的创造力需要超越分化的先验模型进行一般概念的综合，这是一个有待通过发展具有演化层次结构的模型来解决的问题。

创造力与无意识

人类智力在无意识中保留了一般、模糊、未分化模型的来源。我们有意识的内部模型的创造性扩展是通过将无意识的内容带入意识来实现的。无意识在创造力中的作用远未被理解，科学家和艺术家多次描述过创造性过程常常在无意识层面进行，似乎创造性过程总是有无意识的部分。荣格得出结论，切断意识和无意识之间的联系会导致创造力的丧失。我们的数学分析通过将适应性与先验概念的模糊性联系起来解释了这一事实。虽然创造力的目标是分化意识，但完全分化的意识会失去适应性，它将亚里士多德逻辑的作用从理解领域扩展到整个心理，从而失去感知新奇事物的能力。不确定性和模糊性是感知新奇事物的必要条件，而无意识是模糊性的无限来源。那么，是否可以通过开发足够复杂以包含无意识的心理来解决机器人的创造力问题呢？

意识与物理学的奥秘：新的物理现象？

意识的一些特性看起来非常神秘。“我”认为，神秘之处不在于那些相对罕见的超心理学或其他难以用现有科学理论解释的事件，而在于一些与每个人的日常生活经验相关的基本事实，这些事实似乎无法与理性理解相协调。自由意志就是其中最重要的事实之一。每个人都相信自己拥有自由意志，我们能够至少在一定程度上控制自己的欲望和意志的感觉对我们的存在至关重要，无论其他考虑因素如何，包括科学推论，我们都不会放弃这种信念。如果科学无法解释自由意志，大多数人会怀疑科学思想的这一方面，而不是怀疑自由意志本身。因此，科学要么必须解释自由意志，要么必须承认这是目前理性方法适用范围的边界。

自由意味着一定程度的不可预测性，但这种不可预测性与随机性或混沌不同。天气模式是混沌的，初始条件的微小变化可能会在一段时间后导致巨大的后果，因此天气模式无法精确计算和预测。抛硬币的结果是随机的，量子测量的结果更是随机的例子。但这些不可预测性的例子都无法解释自由。根本的困难在于，自由假设了其对立面 - 因果关系。如果没有因果关系，就不可能有自由；但如果世界的规律是因果性的，又如何解释自由呢？康德的解释是将因果关系视为心智的先验概念，而将自由视为本体，即不可知的人类本身的属性。

意识的其他一些特性几乎和自由意志一样神秘，包括创造力以及与之相关的物理和数学直觉的本质。可能在艺术和科学中，直觉的本质是相同的。科学真理类似于美，可能与心理中经过数亿年进化的无意识先验模型有关。但科学直觉似乎“更神秘”，因为直觉的模糊起源与数学和物理理论的精确性和明确性形成了鲜明对比。用进化机制来解释对科学理论的直觉，使其能对自然进行近似描述（例如在实际测量值的十分之一甚至百分之一范围内）是可以接受的，但要接受用进化来解释导致广义相对论或量子力学发展的物理直觉则非常违背直觉，因为这些理论与测量结果的吻合度高达百万分之一的百万分之一。

为了使我们意识的这些特性与科学方法相协调，彭罗斯提出了一种修改后的柏拉图观点，认为存在三个相互关联的世界：意识世界、物质世界和观念世界（包括数学对象和构造）。他的主要观点不是要与将观念世界置于我们头脑中的亚里士多德争论，彭罗斯的三个世界可能与康德的心智理论或建模场理论没有太大区别，但他强调我们必须为这三个世界提供科学解释。他认为，描述意识需要物质世界中尚未被发现的新物理原理，这些新原理的发现将构成他所称的“正确量子引力”理论，该理论将统一量子理论和广义相对论。

以下是自由意志、创造力与无意识关系的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[自由意志] --> B[创造力]
    B --> C[意识内部模型扩展]
    D[无意识] -->|提供模糊性| C
    C -->|包含| E[分化与综合]
    E -->|思维分化| F[发展分化内部模型]
    E -->|情感分化| G[发展情感概念分化模型]

下面是不同不可预测性类型与自由意志对比的表格：
|不可预测性类型|特点|能否解释自由意志|
| ---- | ---- | ---- |
|混沌（如天气模式）|初始条件微小变化导致巨大后果，无法精确计算和预测|否|
|随机（如抛硬币、量子测量）|结果无明显规律|否|
|自由意志|与因果关系相互关联，具有独特的不可预测性|待解释|