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“量子态”与“人类灵魂”的猜想

2017-09-29 14:26 作者: 转载出处:投稿 推荐人:切切

  一、大脑为何能思考?

  我们认为,记忆和意识是大脑的两种行为。正是基于这两种行为,人类才可以思考和生活。下面我们来分别谈谈记忆与意识。

  (一)基于生理层面的记忆

  记忆代表著一个人对过去活动、感受、经验的印象累积。是过去经历过的事物通过识记、保持、回忆或再认的方式在人脑中的反映,包括识记、保持、再认或回忆三个基本环节。记忆属于静态的信息。

  记忆分为短期和长期记忆。

  1. 短期记忆:短期记忆最重要的特征是信息保持时间相当有限。在未经复述的条件下,大部分信息在短期记忆中保持的时间很短,通常在5-20秒,最长不超过1分钟。短期记忆是由生物电对神经连接的暂时性强化所产生的。

  2. 长期记忆:长期记忆是能够保持几天到几年的记忆,它可以由短期记忆巩固转化形成。在过去,我们认为长期记忆是基于精神层面的,而不是基于精神层面的。但基于现在的脑科学研究,尤其是核磁共振在大脑上的应用,我们可以知道长期记忆属于生理层面,它会造成具体客观的改变。

  在细胞水平上,长期记忆表现为神经元结构和功能方面的改变。一些新的突触可能会形成,以便一些新的神经元网络进行沟通联系(突触是神经元之间的连接纽带,神经元通过它们进行信息交换)。现有突触也会得到强化,以加强神经元间的联系。突触联系要得到巩固,大脑海马区需要合成一些新的RNA和蛋白质,以便将突触传递中的暂时性改变转化为突触结构的永久性改变。

  (二)无法解释的意识

  意识跟记忆是完全不同的,记忆可以通过大脑内的生物电或神经元结构的改变所形成,可以从生理层面解释,但是意识的产生是不基于生理的改变的。

  意识,是指人所特有的反映现实的最高形式,是人对现实的一种有意识、有组织的反映,也可以说意识就是人的心理,是人自觉的、有目的的高级心理部分。意识随时可以产生,并且随时都可以调整,这无法从生理层面去解释。它的复杂性使之成为一个非常值得研究的课题。但是目前尚未有合适的科学条件去研究意识本身,所以目前以及未来一段时间里,为了研究意识,我们只能从现象上来分析意识。

  二、信息本身可能也是一种能量

  意识的一个重要体现就是念头,而念头可以衍生出信息。信息是一种特殊形态的能量,人脑内信息的形成过程有点类似量子计算机,经过量子态的计算,产生了一些结果,这些结果就是念头。当这些结果被写入下来,就成为了信息。也就是说,量子计算机可以比喻为意识,念头可以比喻为量子态的计算。而产生的最终信息性的结果,就是能量。

  信息本身是一种特殊的能量,那么这种特殊能量是如何产生的呢?

  我们知道电脑内的信息主要是通过复制存储进去的,而这些信息的产生源头就是人类,所以电脑只是人类所产生的信息的传输中介。那人类的信息是如何产生的呢?总不可能无中生有吧?

  现在唯一可能的解释就是能量所产生的,所以我现在认为信息本身也是一种能量。而信息产生的过程大概就是:我们人类吃下食物,食物提供能量,能量再转化为生物电,然后在量子态下,生物电转化为信息。

  现在真的已经有科学家测量出了信息生成的能量值了,大概为2.75乘10的负21次方焦耳。你能想象吗?电脑上每一个比特信息都“价值”2.75乘10的负21次方焦耳。你在电脑上删一个字、在本子上擦除一段话、在脑海中忘掉一件事,都至少要耗费这么多能量。这可不是传统意义上的电能或化学能,而是在宇宙中消除信息所消耗的最小阈值。

  所以我们认为信息本身是一种能量,我们在大脑中产生或删除信息都是可以测出需要多少焦耳的能量值的。此结论是基于意识本身可能是量子态的,由量子态的意识产生了信息这种能量。

  三、“量子”是什么?

  量子是现代物理学中的一个重要概念。一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。量子包含光子,质子,中子,电子,介子等,是这些基本粒子的统称。量子粒子分为两大类:费米子(如电子、质子)和玻色子(如光子、介子)。玻色子可以成为其自身的反粒子,而费米子拥有与自身完全不同的反粒子。

  光子,即光量子。它是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。光子静止质量为零。光子以光速运动,并具有能量、动量、质量。是一定频率的光的基本能量单位。光子也是量子的一种,其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。

  1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳对英国物理学家保罗·狄拉克用于描述费米子和玻色子行为的方程式进行了改写,并预测自然界中可能存在一种费米子是自己的反粒子,人们将其称为马约拉纳费米子,认为其在量子计算中可用来形成稳定的比特。几十年来,粒子物理学家们一直在寻找马约拉纳费米子。

  2017年7月,由斯坦福大学物理学教授张首晟等4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉纳费米子,从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。天使粒子的发现解决了目前量子计算不稳定的问题,因为“天使粒子”本身正反同体,它很恒定,与正负异体的量子截然不同。它的发现意味着长期且稳定的量子计算成为可能,人们在量子计算上会实现更大的突破。

  四、何谓“量子态”?

  大脑之所以能把能量转化为信息,我们猜测大脑可能具备量子计算能力,它本身就是一个量子计算体。大脑可能具备的量子计算能力我们也可以称之为“量子态”能力,它使大脑可以完成由能量向信息的转化。

  那么什么是“量子态”呢?在量子力学中,微观粒子的运动状态称为量子态。量子态是由一组量子数表征,这组量子数的数目等于粒子的自由度数。

  量子态本身的特性是不稳定的,它最大的特点是未观测则状态不确定,一旦观测则状态就被确定了。这句话理解起来其实不难,著名的思想实验“薛定谔的猫”就描述了量子力学的真相:在量子系统中,一个原子或者光子可以同时以多种状态的组合形式存在,而这些不同的状态可能对应不同的甚至是矛盾的结果。

  整个实验是这样进行的:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。在一小时内,大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫。剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。

  这就好像我们扔硬币,当一枚硬币被扔向空中时,这时候你无法确定它落下来时是正面还是负面,这就是一种量子态。但是硬币落下来以后,我们就知道结果了,这种结果其实是我们观测结果后的意识引起的量子态的塌陷,它由原先两种未知的状态转为了已知的某一种状态。未观测时,其状态是二态性的,被观测后,状态就变成确定性了。

  五、什么是量子计算?

  量子计算的原理是量子的重叠与牵连原理产生了巨大的计算能力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四个数,因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量子比特的话,计算能力就呈指数级提高。

  用比较通俗的例子来解释,比方说我们求解一个问题,一个 1公斤的铁球,从3米高的地方丢下来,多久接触地面?经典计算机的算法,就是用公式,用算法计算,而量子计算就是搞个铁球,实际丢几次,测量结果。

  量子有种特性叫叠加态,假设有 状态 A,状态 B。叠加态就是 AB 的叠加,用二进制的说法就是同时表示 0和1。

  于是,如果有5个量子他们都处于叠加态,那么就包含了 00000~11111 (二进制) 所有数字的叠加,我们想要的答案,当然在里面。而我们使用的量子算法,类似于一种实验过程,让他们发挥物理特性,按我们设计的算法退出叠加态,退出叠加态的量子,有些退成了A,有些成B。我们最后测量到的 ABBAA (01100) 就是计算结果。

  由于量子算法利用了量子的物理特性,所以我们可以让叠加态的量子高概率的塌陷到我们想要的结果上。换句话说,我们并非是去计算结果,而是按我们的要求去观测,直接看到结果。现在有科学界的声音表示人脑的意识产生也可能是量子计算的结果,意识也是由于观测引起的量子态的塌陷所产生。

  六、中国在量子计算领域的成就

  在量子计算领域,中国走在了世界前列。尤其是近几年来,中国的科学家在量子技术的应用上,取得了非常多的成就。

  (一)首颗量子卫星“墨子号”

  2017年6月16日发布的美国《科学》杂志封面上,一颗来自中国的量子卫星“墨子号”赫然出现,格外吸引眼球。6月16日,中国科学院联合研究团队宣布成果:他们将量子纠缠分发的世界纪录从百公里级提高到千公里级,并以每秒1对的速度在两个地面站间建立量子纠缠。

  (二)世界首台光量子计算机

  2017年5月3日,中国科学院率先宣告了在该领域的突破性进展——世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机诞生。这个“世界首台”是货真价实的“中国造”,这为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。

  (三)中国科学家实现十光子纠缠

  十光子纠缠是量子信息处理基本能力的核心指标,操纵的纠缠光子数目越多,量子信息处理能力就会指数级增长。2016年12月,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、陈宇翱等组成的研究组在国际上首次实现了光子纠缠。打破了之前由该研究组保持4年多的八光子纪录,再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。

  (四)保密神器:中国开建全球最长量子通信干线

  2015年上半年中国开始建设世界上最远距离的光纤量子通信干线——连接北京和上海,光纤距离达到2000公里。光纤量子通信干线的数据安全依赖于密钥(由数字0和1组成的一段序列,用于对信息进行加解密)的安全性。然而传统的加密系统中,密钥在传输过程中面临着被窃听的风险。而量子通信通过一项利用光子微观特性的量子密钥分发技术解决了现有通信系统中这一最薄弱的环节。

  七、量子纠缠与心灵感应

  量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开。在量子力学里,两个粒子在经过短暂时间彼此耦合之后,单独搅扰其中任意一个粒子,会不可避免地影响到另外一个粒子的性质,尽管两个粒子之间可能相隔很长一段距离,这种关联现象称为量子纠缠。

  量子纠缠已经被世界上许多实验室证实,许多科学家认为量子纠缠的实验证实是近几十年来科学最重要的发现之一,虽然人们对其确切的含义目前还不太清楚,但是对哲学界、科学界和宗教界已经产生了深远的影响,对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。

  以两个以相反方向、同样速率等速运动的电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星,如此遥远的距离下,它们仍保有特别的关联性;亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

  如果你对任何一个粒子扰动(假设粒子甲),那么瞬间粒子乙就能知道,就有相应的反应。这种反应是瞬时的,超越了我们的四维时空,不需要等到很久信号传递到那边,仿佛2个离子拥有心灵感应。

  这边一动,那边不管有多遥远,立即就知道了,即一个地方发生的事情立即影响到很远的地方。这说明,看起来互不相干的、相距遥远的粒子甲和乙在冥冥之中存在着联系。这与我们人的意识作用非常相似!

  其实,在现实生活中,有很多类似的远距感应并相互作用的事情让大家感到不可思议,就是我们所说的“心灵感应”。 

  在孪生兄弟之间,当一个人经历痛苦的时候,另外一个人立即就有感应,甚至会有一模一样的痛苦;有的夫妻或者父子之间,当一方经历极大痛苦时,另外一方也能迅速感应到。

  通常,人们会感觉到来自父亲或者是母亲的讯息——这意味着父母亲与子女之间的联系会在死亡后继续存在,用以联系和安慰。我以前有一个朋友,某日早上身体极度难受,内心翻腾不已,几次恶心欲吐,无法集中精力工作,很快,其母亲从老家来电话告诉他父亲刚刚跌倒去世。

  而所有这类现象,目前唯一可能的解释是,人脑产生的这种貌似“未卜先知”的意识和感应,可能是因为量子纠缠。在发生心灵感应的两个主体之间,有但不限于血缘关系,例如夫妻和恋人之间。所以需要说明一点的是,心灵感应不是基于血缘关系,而是由于二者的量子特性的接近所以产生的,也可以说这是由潜意识决定的。

  关于量子纠缠与心灵感应的共同点,我绘制了如下图表说明:

  为什么说“不是电话和广播”呢?因为电话的信息传递方式是一个级段接一个级段,属于通讯接力的形式。而且和广播一样,它传递的主要是声音。而心灵感应和量子纠缠的传递方式主要传递的是感受,就算存在声音和画面,也是为了佐助和加强感受。它们在信息的传播过程中也都既不耗费能量,也不论距离的远近。

  八、本能产生的“直觉”

  我认为所有的直觉也是量子态计算产生的结果。它在普通的思考当中,没有那么快速,也没有那么迅捷地能够分析所有的因素,做出所有的计算,做出所有的判断,但是它在量子态上面完成了,所以对显意识层面输入了一个结果,这个结果的计算过程,全部都被忽略了,所以我们觉得这个东西好像是第六感,好像是没有计算过程,其实它已经完成了计算。

  直觉本来就是量子计算的一种外在表现形式。一个人活着,有心跳,有呼吸,但是不用去管理这些事情,它自然而然地就在发生。就是因为人的大脑或者显意识无需处理这个,如果处理这个,大脑会被累死,因为这些无时不刻都在发生。同样地,我们的显意识、大脑也处理不了量子态计算的这种恐怖的数量和信息。所以这一块来讲就无法给大脑一个结果,所以只能给出结论,但也无需给于过程。

  直觉,从字面意思来说就是“直观感觉”,是没有经过分析推理的观点。直觉是指不以人类意志控制的特殊思维方式,它也无从用意识和逻辑来解释,直觉是基于人类的职业、阅历、知识和本能存在的一种思维形式。相比潜意识,直觉是正常的,它是我们每个人都有的,只不过说有的人更强有的人更弱,女人的比男人强,但它本质上是一种正常的机制。

  对直觉的理解有人类的第六感觉。直觉类似大自然中的空气当你想捉到它的时候它会消失得无影无综,当你不在意的时候,它会像神来之笔给予你意想不到的意外和惊喜。直觉突现于人类的大脑右半球逻辑思维方式,它能对于突然出现在面前的事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别、敏锐而深入洞察,直接的本质理解和综合的整体判断。简言之,直觉就是一种人类的本能知觉之一。

  所谓“直觉”,不过是由脑中若干记忆碎片,与五感接收到的信息,综合在一起,跳过逻辑层次,直接将这些信息中和的结果,反射到思维之中,其结果的准确程度,在很大方面取决于一个人的判断能力。

  九、潜意识的概念

  潜意识,是指人类心理活动中,不能认知或没有认知到的部分,是人们“已经发生但并未达到意识状态的心理活动过程”。潜意识也就是人类原本具备却忘了使用的能力,这种能力我们称为“潜力”,也就是存在但却未被开发与利用的能力。

  潜意识聚集了人类数百万年来的遗传基因层次的信息。它囊括了人类生存最重要的本能与自主神经系统的功能与宇宙法则,即人类过去所得到的所有最好的生存情报,都蕴藏在潜意识里。

  潜意识的理论由弗洛伊德提出并确立,曾被赞誉为可与发现新大陆相媲美,其对心理学研究的重要性可见一斑。弗洛伊德认为,人的心理包括意识和无意识两部分。即后来我们所称的显意识与潜意识。显意识跟潜意识是相对的,它是指人们自觉认识到并有一定目的控制的意识现象和心理过程的总和,我们日常的显意识是具有逻辑判断的属性的。

  尽管潜意识正常来讲是不能被认知或没有认知到的部分,但是生活中也不乏一些将潜意识开发和利用的人,他们有超出正常人的特殊能力,即我们常说的特异功能。

  十、潜意识的特异功能:雨人

  在生活中有一个特殊的群体,我们称他们为“雨人”。“雨人”的来历,是源自奥斯卡最佳影片《雨人》。由达斯汀·霍夫曼主演的主人公雷曼咬字不清,总是把自己叫成“瑞曼”,在英文里就写成“ RAIN MAN”,从字面上硬译,就成了“雨人”。应该说,这是个不成功的、很别扭的译法,但是,出奇制胜,“雨人”后来竟成了一个具有特别意义的专有名词———指那种具有某种特殊才能但日常生活不能自理的人,厉害点的叫“白痴天才”———达斯汀·霍夫曼在剧中所饰演的“雨人”正是这样一个人,他具有超乎常人的对数字的敏感性。

  雷曼记忆力惊人,有“过目不忘”的本事。他可以准确报出飞行史上所有重大空难发生的航班班次、时间、地点、原因,他能迅速地数清掉落在餐厅地板上的246根牙签。他也能记得电话簿上任意一个读过的电话号码。他的心算速度不输计算器。

  而“雨人”在现实生活中是有原型的。金·皮克是美国犹他州盐湖城一个自闭症患者,然而他却被人称作“专家”,因为他拥有超常记忆能力,精通从文学到历史在内的15门学科,能一字不漏背诵至少9000本书的内容。奥斯卡奖获奖影片《雨人》中的主角原型就来自于金·皮克。

  雨人这样的例子在现实生活中也并不算罕见,前不久,中国的“雨人”就被各大媒体纷纷报道。中国雨人是指曾参加江苏卫视《最强大脑》综艺节目的周玮,一位被诊断为“中度脑残”的农村孩子,但是其计算16位数字开14次方用了仅仅1分钟左右,给了曾经无视他、小看他的人们一个非常大的震撼。“中国雨人”、“帮周玮上头条”等热门话题牢牢占据话题榜。这位数学天才不仅擅长速算,对自然数的高次幂运算、两位数、三位数以及四位数之间的相乘,高位数的开平方、开立方、等差数列、循环小数化分数都会给出快速准确的答案。

  雨人可以做到一般人甚至计算机都做不到的事情,其实他们的大脑是出了问题的,因为潜意识正常来讲应该是隐藏的,它的能力本该为显意识所尽量少地察觉。但因为“雨人”们的大脑不是正常的,他们大脑的力量都被用于潜意识的计算,而且还表达出来了。也正因为大脑的不正常,他们无法正常地生活,被称之为“白痴”和自闭症。

  从医学角度来讲,“雨人”就是自闭症患者,但是某些地方具有超于常人的特异功能。“雨人”的这种表现其实就是潜意识的显化,这就是为什么我们本该被隐藏的量子态的计算和量子态的能力为什么会显现出来。所以潜意识也是量子态的一种显性表现。

  以上所提到的人脑中存在的特殊意识能力,本质上都是一样的。它们目前可以轻易被人类自己区分和判断,但是想要进行特定的观测和研究是现在难以实现的。但无论是量子纠缠、心灵感应和直觉,还是潜意识,它们都从现象上旁证了大脑是可能具备量子能力的。

  十一、灵魂的“重量”

  由上文我们知道了大脑是很有可能具备量子能力的,那我们再做进一步猜想,世界上是否真的存在灵魂呢?

  《魔兽世界》里,阿尔萨斯对他的恋人吉安娜说:我对你的爱净重21克。这里的21克指的其实是灵魂的重量,指代的是最纯洁的爱。但是灵魂真的有重量么?还是说这只是一些玛丽苏的小说家的脑洞和意淫?

  美国麻省的大夫,邓肯.麦克道高(Dr. Duncan MacDougall)为了验证灵魂是一种可以测量的物质,特殊设计了一种安装在一种很灵敏的秤上的床,试验方法是让快死的人躺上面,然后一直精确测量这个人的体重,看在死亡的瞬间体重的变化。死亡的瞬间轻了部分就是因为死亡丢失的部分,作者称之为灵魂的重量。

  作者一共测量了6个人,4个结核病人,1名糖尿病昏迷的病人,另一个不明原因。21克的说法来自第一个病人,这是一个患结核病的垂死的男人,麦大夫选择这个病人的理由是,这个人死的时候基本上不动,因为这样才能保持秤的平衡,以便于准确测量。这个人死亡前共观察了3小时40分钟,在这段时间里,这个人的重量缓慢地下降,速度是每小时1安士(28.3495克),作者估计是因为体液的蒸发所致。然后作者把秤的平衡调到接近上限条,以期待死亡时候的下降,然后在死亡的瞬间,秤的指针快速下降到了秤的下限条,就再没有弹回来,这一瞬间重量下降了4分之3安士(3/4X28.3495=21.26克),这个著名的21克就诞生了。它从物理层面佐证了灵魂是可能存在的。

  爱因斯坦著名的质能方程E=mc?解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。这个公式证实了能量可以和质量相互转化,但无论如何转化,能量与质量的总量总保持不变,所以将能量守恒和质量守恒定律终结起来并称为质能守恒定律。

  根据质能守恒定律,人死后减轻的的21克重量不可能凭空消失。21克在宏观层面或许微不足道,但是在微观层面和量子层面,这个数值不可小觑,可以说是非常大了。所以我们认为这21克的“灵魂”可能是实现了量子传输。

  十二、 灵魂是否真的存在?

  以前我们常说“人死灯灭”,但是从量子科学的角度来讲,这句话可能是错误的。藏传佛教中的“转世灵童”通常“天赋异禀”,能回忆前世的事情就跟回忆昨天一样,也能看一次就背诵下来几十页的佛经。

  这样的事情在过去只能用神学解释,但是如今的量子科学已经可以试着去解释这样的事情了。人在死亡以后,一部分意识可能通过量子传输传递到另一个人身上,就出现了我们的“转世灵童”和那些拥有“前世记忆”的人。

  什么是量子传输呢?量子传输是基于量子进行组合,形成包含信息、意识、记忆的内容,使得整个有序的量子组被瞬间传送到另一个人身上。无论是“转世灵童”还是经历穿越般拥有“前世记忆”的人,本质上来讲,这很有可能是成组的量子传输活动,所以才会移植整个的经验、意识、记忆到另一个人身上。

  人在死亡以后,自身的量子体系就失去了能量环境,有一部分的量子组就会传输出去,在其他地方存在和重组。这就是大脑之外的生物体的意识结合体,就是我们所说的“灵魂”。如果“灵魂”还能基于某些情况进入一个新的大脑,那就是 “转世”了,但由于量子态不能长期稳定的存在,所以“灵魂”也是会散逸的。所以中国古代神话中就会出现这样的情况,有的人可以顺顺利利“投胎转世”,有的人就被打入“十八层地狱”永不复生了。

  无论是从物理层面还是量子层面,灵魂存在的可能性都非常高。虽然目前还没有确切的科学去主证灵魂的存在,但是我们可以基于这些旁证的结论去进行一些大胆的猜想:在量子时代,我们的“灵魂”是否可以被我们所控制?我们大脑中可能存在的量子计算能力是否也能加强?既然已经存在着诸如“雨人”“转世灵童”这样的人了,我们是否可以试着去主动训练和控制这样的能力呢?如果能实现,人类所能达到的高度将是自己都难以想象的,这无疑是令人期待的事情。


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