經典力學為何難以說明意識問題

摘 要 以經典力學為理論基礎的二元論和唯物主義，在相反的立場上對意識的說明是心物關系問題日益復雜的重要原因之一。經典力學作為傳統心物關系理論的固有范式，在說明意識的整體性等問題上存在困難。量子力學有可能為意識研究開辟一條新的研究路徑。

關鍵詞 心身二元論 經典力學 觀察者 意識

中圖分類號：B089 文獻標識碼：A

意識涵蓋了大部分的心理現象，它既是我們體驗到的對心理狀態的復雜的內省，又等同于“覺醒”的狀態，或者感知狀態。因此，在給意識下定義時就會出現困難，它所涉及的分支眾多，難以用一個單一的定義將意識所包含的方面全部囊括其中。意識的核心問題是“現象性”，理解意識的關鍵在于弄清楚現象性本身的本質及其起源。在早期西方哲學歷史上，意識問題是以“心身問題”為標志開始的，意識是“心靈”的一個特征。從最早時期開始，意識與死亡相關聯，人們希望并且相信，意識是與物質性的身體相區別的東西。因此，對意識的研究首先要回溯到早期歷史上的心身問題。

自從笛卡爾提出“心身二元論”，賦予“心靈”以實體地位以來，對于心靈是否存在、怎樣存在、如果存在，心靈該如何與身體相互作用等問題的爭論延續至今。笛卡爾認為，心靈與物質是獨立的兩個實體，物質具有廣延的屬性，卻不能思考，心靈能夠思考卻不占有空間。從對日常經驗的內在主義素樸描述出發來看，心靈與身體之間和諧地相互作用，促使人們能夠相信，心靈必然有其獨特的存在地位。為了說明兩者如何互動作用，笛卡爾提出“松果腺”這一概念。但是“松果腺”的提出，卻恰恰暴露出笛卡爾的心靈觀念存在的矛盾。

從內在主義的角度看，心靈確實與物質相互作用，意愿、欲望能夠促成行為的發生，導致行為對象的改變等。但是，由于心靈不具有廣延且不占有空間的屬性，又導致人們無法運用在經典力學基礎之上形成的認知圖式，來理解和說明心靈的存在形式，心靈怎樣與物質相互作用更成為了一個難題。如果承認心靈的獨特實體地位，則有悖于經典力學的科學原則，如果依照唯物主義的基本觀點，把心靈與物質等同起來，用大腦內部的物質之間的相互作用來說明意識活動，則導致無法說明為什么存在主觀體驗和感受的問題，這顯然又違背了人類體驗的直覺。因此，無論是堅持二元論還是唯物主義一元論，心物互動問題都面臨著極大的理論困難，堅持內在主義觀點，就必須說明心靈有別于物質的本體論地位以及心身互動的作用機制；堅持唯物主義的觀點，就必須說明為什么人會有主觀體驗和感受。本文認為，除了上述兩種對心物關系的說明之外，存在第三種對心物關系的思考，即對經典力學原則在說明心靈問題上是否具有適用性的質疑：經典力學的原則是萬能的嗎？它是否能夠作為評判心靈是否存在以及怎樣存在的標準？心物關系問題難以有所進展，是否因為我們用來評判心靈存在的標準出了問題？量子力學能否作為新的研究范式來推進心靈的研究？

隨著人們認知程度的提高，自然科學的發展，對心靈問題的討論更加如火如荼。古老神秘的“心靈”概念也逐漸以“意識”這一嶄新的形式出現在哲學、神經科學、心理學、計算機科學等多學科的交叉研究視域中。本文將以“意識”這一概念來論述笛卡爾心物二元論中所提及的“心靈”。

“有一種古老的觀點：自然由兩部分組成，一部分包含感覺和思想，另一部分在運動中包含有物質對象。這個觀點在笛卡爾的時代復活，并成為經典物理學的基礎。”①1687年，牛頓出版了著名的《自然哲學的數學原理》一書，掀起了科學的革命。在這本書中，宇宙被描述成一個遵循嚴格規律的大機器，依照數學的精密性在空間中運動。一切事物都可以被還原成遵循嚴格規律運動的物質實體，作為因果決定鏈條上的一環，按照既定的規律運行。因此，經典物理學的世界被冠以具有決定論和客觀性的特征。但是在涉及到微觀世界的對象時，經典物理學的基本原則就失效了。

意識問題是當代哲學、神經科學、心理學、計算機科學等多個交叉學科進行跨學科研究的熱點難題。眾多學科關注意識的原因在于，它是關乎人的本性根基和人與外部世界關系的根本性問題。不論是唯物主義立場，還是二元論立場來看待意識，都有不可回避的理論困難。

以上兩種立場在說明意識問題的過程中，會遭遇到困難的原因，除了意識問題本身的復雜性之外，另一個重要的原因是，唯物主義和二元論均把研究宏觀事物低速運動規律的經典力學，作為思考意識問題的理論基礎。二元論產生的部分原因是迫于經典力學的還原論和客觀性壓力，人們無法調和與說明物質活動和意識之間存在形式的不協調，但是卻又難以違背自己體驗的常識，放棄意識的主觀性特征。唯物主義則恰恰相反，它遵循經典力學的客觀性、決定論、還原論等根本規律，把物質放在優先地位，試圖用經典力學的規律來同化或拒斥意識的主觀性特征。在一定程度上，二元論與唯物主義這兩種相對立的立場都是以經典力學的原則為根本依據，朝著各自相反的方向建構自己的理論，但是，二元論從理論內部割裂了意識與物質的關聯，而唯物主義又混淆了意識與物質的差別。

以牛頓運動定律為主要內容的經典力學在20世紀以前被稱為最美的物理學，它通過把“意識”排斥在研究范圍之外來實現其理論的完備性。它假定時空的絕對性和依據初始值可進行精確預測等特征，為人類認識自然、了解自身的本性描繪了一幅因果封閉、清晰可測的藍圖。世界上的任何物理系統都能夠被分解為各個組成元素，各個組成元素只能夠與彼此相鄰的元素發生相互作用，物理系統遵循著嚴格的物理因果封閉定律，根據一定的可觀測的物理量，能夠做出無限精確的預測。經典力學的唯物主義世界觀已經否定了意識是有別于物質，具有獨立存在地位的實體。大腦是世界上最為精密且復雜的整體系統，它作為意識活動發生的場所已經是毋庸置疑的科學事實。按照經典力學的觀點，大腦與意識同樣應該遵守經典力學的根本原則，但顯然意識的諸多屬性以及對應的神經活動的規律都無法用經典力學來說明。

神經科學的研究成果已經表明，意識活動的發生受到大腦整體活動的控制，它并不是固定發生在大腦的某一個區域。同樣，大腦的某一部分神經通路也不是意識發生的場所，完整的意識的出現，需要調動大腦內部不同腦區的神經元進行放電。不同的意識場景所對應的神經元活動的組合也不一樣。就目前的神經研究成果而言，神經科學只能夠對意識活動的說明進行基于科學經驗上的描述，而不能夠進行充分的因果說明。經典力學中的整體可以分解成部分的組合的原則，無法說明意識的高度統一性；相鄰部分的因果互動原則更加無法解釋不同腦區的神經活動，怎樣能夠作為單一的意識活動的組成部分。發生在個體大腦中的意識轉瞬即逝，難以捕捉，甚至毫無規律可循。大腦內部呈現的意識場景為什么具有統一整合性和動態的分化性，歸屬于不同腦區的神經元為什么能同時放電而形成單一的意識場景，控制這些神經元活動的機制是什么？這些問題，對于研究宏觀事物運動規律的經典力學而言存在困難。經典力學中不需要涉及對微觀事物的化學過程的說明，而這一點對于大腦研究來說，則非常重要。

如果從大腦內部和大腦外部兩個維度，來對意識進行一種描述上的區分，從大腦外部，引入一個“觀察者”，那么對意識就可以做出兩種不同的描述。這兩種維度的描述之間的區別也表明，經典力學難以說明意識。

按照經典力學的原則，每個腦區的神經元只能夠與它緊鄰的神經元發生互動，并根據所處的大腦區域的定域性而非全局性來表征意識場景。對意識的內在描述不是從外在的“觀察者”或者元素集合所體現出的整體功能性角度進行描述，而是對這些獨立的神經元描述的組合的描述。“根據經典力學，對物理系統和它的動力學的狀態的描述，能夠在內在的層次上表達出來。但是人們怎樣來理解經驗的整體思想的發生呢？”②

外在描述是在引入一個外部“觀察者”之后而做出的描述，觀察者知道大腦內部描述是由諸多元素所構成，但是，他能夠從外在維度對內部元素進行整合，使內部元素組合起來具有整體的表征屬性。同時，外部的觀察者能夠從整體的功能性角度出發來進行整體表征，在觀察者的意識中形成的整體性描述，不會受到各個不同腦區神經元活動的區域性限制。總之，這個外在的觀察者不僅具備“知道”大腦內部是由多個元素組合的能力，還具備把這些元素集合成整體的能力。因此，在內在描述層次上的獨立元素的集合，在外在層次上可以被稱為是一個單一的整體。

從功能的角度出發，大腦被看作是一個功能性的整體，但是在經典力學的框架中，功能基本上不具備任何實際的意義，因為大腦的過程受到不同腦區神經活動的控制，然而，大腦部分與部分之間的相互作用不可能實現大腦的整體性功能作用。從根本上來說，一個從外在層次所描述的功能性整體，所表現出來的整體性含義要比邏輯上獨立的要素的簡單集合要復雜得多，而這一點恰恰是與經典力學的根本原則相悖。因此，意識的整體功能性概念在經典力學框架中也無法得到合理的說明。

依據經典力學的法則，整體可以被分解為獨立的局部要素的集合。“功能性”對于物理因果封閉定律而言是無效的，因而不具備任何存在的理由，唯一承認它的理由就是方便我們從外在層次對它進行直接的理解。

靈感與頓悟是經常出現在人類思考過程中的真實存在的心理現象，在藝術和科學研究中表現尤為明顯。它們具有突發性、偶然性、豐富性、瞬息變化等特征，它們常常會受到當下場景或意識內容的刺激而產生，但是其產生的機制與結果卻遠遠超出了人對當下對意識的研究水平。按照經典力學的可預測性原則，依據一定的可觀測的物理量，就能夠對事物做出精確的預測，但是在靈感和頓悟這類具有突發性的心理現象上，經典力學的根本原則顯然不適用。

根據經典力學的根本原則來解決意識問題面臨諸多的理論困難，意識的高度整合性和高度的分化性、主觀體驗的整體性和動態多樣性、從外在的功能角度所描述的大腦的整體功能性特征、靈感和頓悟這類突發性的心理現象都無法從經典力學理論中得到科學合理的說明。

斯塔普（Henry Stapp）認為，對于經典力學而言，意識和行為之間的緊密關系不可能從邏輯上推導出來，相反，這恰恰意味著經典力學的不完整性。經典力學不能夠蘊含意識的現象性方面，除非意識是一種副現象。但是，如果意識是副現象，則顯然有悖了直覺。如果經典力學控制自然的整個動態過程，那么作為人類大腦高度進化發展結果的意識就是一個令人懷疑的神話。經典力學的動態原則既不蘊含現象實在的存在，也不能夠對它們怎樣從簡單形式進化到高級階段提供一種自然的動態說明。在經典力學的理論框架當中，人類的體驗既沒有存在地位，它也無法對大腦的動態作用提供充分合理的自然說明，那么我們就應該放棄用經典力學的整體邏輯結構來研究意識，并轉而尋求一種能讓我們的體驗充分發揮動態作用，且完全不同的邏輯結構的模式，這一模式就是量子力學。

量子力學的誕生打破了人類對經典力學關于世界的固有認識，傳統的物質觀念、物理封閉因果定律、決定論和連續性觀點都遭到了破壞。量子力學重新為人類描述了一個新奇的、感官不可知、反常識的世界。量子力學的理論框架內，大腦被看作一個量子系統。

意識與大腦之間的緊密聯系已經是一個不爭的科學事實，雖然經典力學在說明意識問題上存在許多的理論困難，但是科學的發展趨勢表明，我們始終要在科學的框架內來說明意識。因此，意識研究必須轉換一種新的研究范式。目前，最有希望將意識重新納入到物質世界的科學理論只有量子力學。“馮諾依曼、諾伯特維納和霍爾丹指出，自然的量子力學方面似乎是為了將意識重新納入我們現有的物質概念而為意識量身定做。”③

經典力學與量子力學的不同之處在于，量子力學引入了“觀察者”因素，測量結果不再是具有絕對的客觀性。尤其是在對意識進行研究的過程中，“觀察者”本身也作為物理系統的一部分而參與和影響著對意識的測量結果。由于意識具有高度的分化性，各種心理事件瞬息萬變，每一次對意識的測量都會取得不同的結果，為了對意識現象做出完備的描述，每一次的測量結果彼此之間呈互補關系，這種互補性取消了在經典力學框架內應該具有的嚴格因果律，意識呈現出非因果性的特征。

當代著名的心靈哲學家查默斯也多次在其著作中談到意識可能與量子力學有緊密的關系，但是對此他常常又持一種懷疑的態度。作為提出“意識的困難問題”而聞名于世的哲學家來說，他始終關注的是意識的主觀經驗問題，但是，在他看來，量子力學與經典力學相比，在意識問題上具有一定的優勢，但是即便如此，這一范式目前還未能說明為什么會有主觀感受的發生。“問題在于物理理論的基本元素都要歸結到兩點：結構和物理過程的動力學，但是從結構和動力學出發，我們只能獲得更多的結構和動力學，而有意識的經驗仍然沒有被涉及。”④盡管如此，量子力學在意識研究上仍有許多探討的空間。

注釋

① Stapp， H.P.（1993）Mind， Matter， and Quantum Mechanics， Springer-Verlag.83.

②③Stapp， H.P. （1995） Why classical mechanics cannot naturally accomodate consciousness but quantum mechanics can. Psyche 2（5）.

④ Charlmes，D.（1997） .Conscious Mind—In Search of a Fundamental Theory（Oxford University Press， USA）118.