神秘量子生命的奇迹-神秘的量子生命

07心智之谜

关于心智、意识究竟是如何工作的，目前被广泛接受的理论是心智计算理论。如果一台量子计算机能够维持300个量子位的相干性和纠缠态，它的计算能力几乎相当于一台整个宇宙那么大的经典计算机！2011年，我国科学家仅用4个以原子自旋状态作为编码的量子位就成功对143（13×11）完成了因数分解，居于世界领先水平。

让-马里·肖韦（Jean-Marie Chauvet）出生于法国一个古老的省份奥弗涅。5岁那年，肖韦跟随父母搬到了东边的阿尔代什省，那儿盛产石灰岩，河谷纵横，十分壮美。在阿尔代什河谷两岸的岩壁上有许多岩洞和石窟，在肖韦12岁时，他和他的朋友们一起戴着第二次世界大战中士兵的头盔，开始沿着河流逐一探索这些洞窟，也就是从那时起，肖韦深深爱上了洞穴探险。肖韦14岁时辍学了，他先是做了一名石匠，后来又在一家五金店工作过一段时间，最后成了一名看门人。肖韦曾经读过诺贝尔·卡斯特雷（Norbert Casteret）的著作《在地底的日子》（My Life Underground），受其鼓舞，肖韦几乎把所有周末的时间都留给了儿时的爱好。他爬过陡峭的岩壁，深掘漆黑的洞穴，梦想着有一天能够在某个不见天日的洞穴深处亲眼看见不为人知的宝藏。对前路的未知一直指引着我们。当你行走在一个洞穴里，你不知道前路上有什么等待着你。下个拐角会不会就是个死胡同？又或者你会有一些惊人的发现？”

1994年12月18日对42岁的肖韦以及他的两位朋友埃列·布吕内尔-德尚（Eliette Brunel-Deschamps）和克里斯汀·伊莱尔（Christian Hillaire）来说并没有什么特别之处，三名洞穴探险爱好者穿越在峡谷里，试着寻找新鲜的东西。随着太阳西下，气温下降，他们决定前往一个叫索科德斯彻（Cirque d’Estre）的冰川侵蚀山坡。那里受到迟暮夕阳的最后一缕阳光照射，在冬日里比山谷其他阴冷的地方要暖和一些。于是三人沿着一条崎岖的骡马道前行，小路开在一座陡峭的山崖边，犬牙交错。山崖顶长满了圣栎、黄杨和石楠，路上还能看到河谷入口漂亮的石拱桥。费了九牛二虎之力穿过灌木丛到达目的地后，他们在一块岩石上发现了一个大约25厘米宽、75厘米高的小洞。

在山谷里看见这样的小洞——尤其对于洞穴探险爱好者来说无异于请君光临的无声呼唤。不消一会儿，他们三人就挤过这个小小的洞口，进入了一个只有几米深的小室，高度还不足以让他们三人站直身子。一进入小室，他们马上感觉到有一股微弱的气流从小室深处吹来。但凡有点洞穴探险经验的人对这种气流都不会陌生，它暗示洞穴内有隐藏的通道。经验丰富的洞穴探险者通常需要用感觉来寻找隐藏的通道，因为照明工具对这些通道来说往往鞭长莫及，那个小室内的气流另有来路。

进入洞穴的三个人一块一块地搬动小室尽头的石头，终于定位到了气流的来源：一条垂直向下，通向某处的管道。三人中身形最娇小的埃列第一个进入了管道，她用一根绳子下降到黑漆漆的通道底。埃列沿着通道向前爬，通道的走向先是向下，然后又转而向上。埃列爬出管道后，发现她位于一个大约10米高的平台上，平台下是一片黏土地。借着微弱的手电灯光，埃列没法看清远处石壁的情况，但是漆黑中传来的回声告诉她，她正身处一个巨大的石室中。

虽然三人无比兴奋，但是他们不得不先返回悬崖下的车里去取一卷绳梯。拿到梯子后他们原路返回平台。肖韦成了第一个踩在黏土地面上的人。而这次他们看清楚了，这是一个巨大的洞穴，高宽都至少有50米，到处是巨大的白色方解石石柱。三人小心翼翼地在黑暗中摸索前行，他们踩着前面队友留下的脚印，尽量避免破坏洞穴的原始面貌，探索的路上他们看到成堆的珠母贝壳，看到了远古时期熊冬眠时在黏土地里筑起的巢穴，他们从巢穴主人散落的骨架和牙齿之间小心走过。

走着走着，埃列的手电灯照到了洞穴的墙壁上，她不禁发出一声尖叫：她看到了墙壁上有一头用红色线条勾勒的小猛犸象。三人沉默不语，默默地沿着墙壁摸索，手电灯光线所到之处，依次出现了熊、狮子、某种不知名的猛禽以及另一头猛犸象的画像，甚至还有一头犀牛以及人的手印。“我心里不停地嘀咕：‘我们在做梦。我们在做梦。’”肖韦回忆时说。

由于三个人的手电灯难以为继，他们只好循着来时的脚印返回，驱车回到埃列的家中与她的女儿卡罗尔（Carole）一起吃晚饭。席间，他们难掩自己的兴奋之情，却又只能支离破碎地描述下午在洞穴里的所见，这让如痴如醉的卡罗尔当即要求他们带着自己返回洞穴，一睹他们发现的神迹。

当他们带着更强的手电灯重新回到洞穴时，天已经完全黑了。借着手电灯的光，他们终于看清了洞穴里壮美的全貌：洞穴岩壁上几处凹陷上都绘有精美的兽群壁画：成群的马、鸭子、一只猫头鹰、狮群、鬣狗群、美洲豹、雄鹿群、猛犸群、野山羊群还有野牛群。绝大多数动物的描绘都采用了自然主义风格，并排的脑袋之间用木炭描过阴影浓淡以展现立体感，动物的姿态自然得体，栩栩如生。比如一群安静祥和的马，一头长着圆形大脚、憨态可掬的小猛犸象，还有一对正在冲刺的犀牛，甚至还有一头犀牛被画成了七条腿，表示它正在狂奔。(www.xing528.com)

这处洞穴后来被称为肖韦洞穴（Chauvet cave），是如今最重要的人类史前艺术遗迹。由于这处洞穴非常原始且保存完好——洞穴中甚至还有古时原住民的完整脚印——所以洞穴一直保持封闭的状态，常年有人把守以保护洞穴内精致而脆弱的景态。出入洞穴受到严格的限制，只有很少的一些幸运儿才有机会进入洞穴：德国电影制作人维尔纳·赫尔佐克（Verner Herzog）是这些幸运儿之一，他在2011年拍摄了纪录片《忘梦洞》（Cave of Forgotten Dreams）。对绝大多数人来说，电影里展现的绝美岩壁艺术是我们今生与那些生活在三万年前冰河世纪的猎人们最近的对话。

不过我们要在这里探讨的并不是这些画作的艺术性，而是与赫尔佐克电影的题目有几分关系。不论从哪个角度看肖韦洞穴里的壁画，它们都不是对眼睛所见的平铺直叙。壁画里动物的动作经过抽象处理，富有动感，画面上众多的弯折和曲线试图赋予动物一种透视的立体效果[64]。壁画的作者（们）不仅仅是在描绘物体，他们是在描绘自己的想法。如同我们一样，曾经在肖韦洞穴岩壁上涂抹颜料的人显然在思考这个世界，思考着我们应当在这个世界中何去何从：他们是有意识的。

不过到底什么是意识？关于什么是意识的疑问，很可能从我们有意识的那一刻开始就困扰着包括摄影师、艺术家、神经生物学家在内的所有人。在本章，我们打算知难而退，不给意识下一个严格的定义。因为我们认为，在试图理解这种最奇异的生物学现象时，对定义的偏执反而会干扰我们对它的探讨。如果你不相信，不妨想想生物学家至今都没有能够给出生命的独特定义，但是这并不妨碍他们在生物学领域的探索：提出细胞的概念，发现双螺旋、光合作用、酶和一系列其他生命现象。此外，我们在前几章中还介绍过，许多生物学现象中还可能涉及量子力学，所有这些发现都充实着我们对生命的理解，却未必丰满了我们对生命的定义。

在之前的章节里我们已经探讨过不少有关生命的话题，从地磁指南针到酶促反应，从光合作用到遗传再到嗅觉，迄今为止我们讨论的问题都没有超过传统化学和物理学的范畴。虽然量子力学对大多数生物学家来说显得非常陌生，但是它无疑是现代科学的重要组成部分。双缝实验或者量子纠缠也许没有那么直观，也无法用我们的常识来理解，但是支持量子力学的数学证据精确、严谨且无比有力。

但是这一套在意识的问题上就行不通了。没有人知道意识应该归于我们迄今讨论过的哪一部分科学。目前还没有著名的数学公式中包含了“意识”这个变量，意识也不像催化作用或者能量传递过程，自我意识只出现在有生命的物体中。即便如此，意识是所有生命的共同特征吗？多数人不这么想，而会认为自我意识具有神经系统的生物才拥有的特质；那么神经系统是意识的必要条件吗？小丑鱼会思念它们珊瑚礁的老家吗？寒冬来临，知更鸟真的感受到了南飞的紧迫吗，还是像无人机一样只是循着预先设定的程序行事而已？

许多养宠物的人都相信他们的宠物狗、宠物猫或者马具有意识，那么意识只出现在哺乳动物身上吗？不少饲养虎皮鹦鹉和金丝雀的人同样确信他们的宠物具有意识，并不比追逐、骚扰这种宠物的猫差多少。如果假设鸟类以及哺乳动物都具有意识，那么两者很可能遗传自具有意识的共同祖先，比如一种叫羊膜动物（amniote）的爬虫，这类动物生活在三亿年前，可能是鸟类、哺乳动物和恐龙的先祖。那么，我们在第2章里提到的霸王龙，在它沉入沼泽地之前是不是也曾感觉到恐惧？更原始的动物是不是就完全没有意识呢？许多水族馆馆长坚持认为，鱼类和软体动物，比如章鱼是具有意识的；如果再算上这些动物，它们的共同祖先就要追溯到五亿年前的寒武纪，当时脊椎动物才刚刚出现。意识真的有那么古老吗？

当然，我们无从知晓意识到底是什么时候出现的。即使上面说到的宠物主人，他们也不过是在猜测而已，因为没人知道应该如何区分单纯的类人行为与真正的意识。如果不知道意识的本质，我们也就无法知道究竟哪些生物拥有这种特质。因此我们采取一种保守的方式，避开关于意识何时出现以及我们动物界的哪些近亲具有意识这样的问题与争论，对其不做深究。我们默认在肖韦洞穴里留下熊、野牛和野马群画作的祖先们是具有意识的。那么从原始土壤里第一次出现微生物的30亿年前，到早期现代人用动物画像装饰自己洞窟的数万年前，茫茫几十亿年间，构成生物体的成分日渐复杂，直至其中出现了一种与众不同的属性：意识。这一章我们将探讨意识是如何以及为何出现的；此外，我们还将探讨一个富有争议的问题：量子力学是否在意识形成的过程中扮演了重要角色。

首先，作为每章开始的惯例，我们要先质疑在理解意识这种人类最神秘的现象时，我们是否真的需要借助量子力学的理论。如果说仅仅因为意识神秘且令人费解，而量子力学也同样神秘且令人费解就认为两者存在联系，显然是无法让人信服的。