科学家提出惊人理论：意识或源于量子纠缠！
文摘
科学
2024-08-15 17:37
北京
在我们的大脑中，无数个神经细胞正以复杂而精妙的方式协同工作，意识被认为就在这一过程中产生。科学家一直在探讨神经细胞协调运作的机制。最近，科学家提出，量子纠缠可能在其中发挥了重要作用。
文 | 陈强
视觉设计 | 李梅
量子纠缠是指粒子在相互作用后，即使分开并相隔遥远的距离，仍能保持某种联系，并能瞬间影响彼此的状态。量子纠缠在量子物理学领域备受关注。但在生物学领域，量子纠缠往往被认为是微不足道的。然而，在最近发表在《物理评论E》（Physical Review E）杂志上的一项研究中，上海大学的两位物理学家以及四川大学的一位生物医学工程师共同提出，神经细胞髓鞘中的碳氢键可产生处于量子纠缠状态的光子对。这种现象或许能解释神经细胞如何协同工作，从而形成意识以及实现其他大脑功能。在这项研究提出的前几个月，一些科学家发现，细胞中的一些结构可以产生超辐射。超辐射是一种量子效应，指的是一群原子或其他量子系统集体发射光子的现象。这些发现引起了人们对协调客观还原（orchestrated objective reduction）理论的再次关注。
协调客观还原是由英国数学物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）和美国麻醉学家史都华·哈默洛夫（Stuart Hameroff）提出的意识理论。这个理论认为，神经细胞中的微管之间的协调作用是一种量子过程，而意识就是在这一过程中产生的。意识与量子现象之间的联系其实很好理解。它们都具有一种难以捉摸的可预测性和随机性。然而，这种联系并不能看作科学证据。此外，生物体内的环境常常被认为太混乱、太“大”了，各种量子现象可能无法显现出来。但是，来自中国的这项新研究可能会改变这一看法。大脑活动时，数百万个神经细胞会同时发出电信号，这要求即使是远距离的神经细胞也能协调好时间，那么其中的机制是什么呢？上海大学和四川大学的科学家认为，如果演化寻求一种远距离高效的相互作用方式，量子纠缠可能是一个理想的选择。
于是，研究团队在理论上研究了量子纠缠影响神经活动的可能机制。他们重点研究了神经细胞的髓鞘（一种主要由脂肪分子保护层）与脑内产生的红外辐射之间的相互作用。这种红外辐射尚未被直接探测到，但理论认为，它源于神经细胞中的线粒体，是进行化学反应时产生的。研究团队指出，髓鞘能够储存和放大电磁辐射。当红外辐射撞到髓鞘时，髓鞘的碳氢键会获得额外的能量。随后，碳氢键会将部分能量以光子的形式释放出来，其中许多对光子处于纠缠状态。一旦大脑产生纠缠光子，这种纠缠特性可以传递到大脑的不同部位。当两个物体处于量子纠缠状态时，一个物体的变化会瞬间引起另一个物体的变化。因此，如果大脑的不同部位纠缠在一起，它们可以比任何其他连接方式更快地协同工作。当然，这一观点目前仍停留在假设阶段，尽管已有部分实验结果提供了间接支持。例如，一些科学家曾利用红外光子成功影响了小鼠的神经活动。然而，仅仅因为纠缠光子可能存在于大脑中，并不能直接证明它们驱动了神经细胞的协同工作。目前，光合作用是唯一已知的纠缠光子能影响大型生物过程的例子。然而，越来越多的证据表明，在一种名为隐花色素（cryptochrome）的蛋白质中，电子自旋的叠加态会受到磁场的影响，这或许能解释某些动物利用地球磁场进行导航的能力。在没有更多确凿证据的情况下，我们尚不能断定量子现象对意识产生了直接影响。然而，随着研究的不断深入，我们有望在未来逐步揭开意识的神秘面纱。参考文献：
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.110.024402
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