原子没有意识，如果人体其实就是一堆原子组成的，人为什么有意识？🧐

知乎 · 霁晴

借用2020年诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）的一个理论来回答。首先Penrose获得诺贝尔是因为证明了黑洞的形成是广义相对论成立的必然结果。他的诺贝尔成就与意识是无关的。这里要说的是Penrose跟麻醉科医师、神经生物学家Hameroff 提出了一个关于意识的理论，叫“Orch-OR”理论（Orchestrated Objective Reduction）有序客观坍缩理论。

Orch-OR 理论提出：大脑中的微管（microtubules）中存在着协调的量子过程，这些过程经历客观的波函数坍缩，从而产生意识体验。浪漫一些的解释：“也许你的每一个念头，并不是神经元的‘放电’，而是宇宙在你神经微管中微微折叠了一下。”

Hameroff是麻醉科医师，他发现传统的麻醉药通过影响神经突触传导（比如抑制谷氨酸、增强GABA）使神经网络放电活动减少，从而让意识消失。但有一类麻醉机，如氟烷、异氟醚对神经触突传导的电信号影响不大，却能让人完全失去意识。Hameroff发现，这类麻醉剂都能与微管中的疏水区结合。

这引出了他的推测：1. 微管（Microtubules）是细胞的一部分，在所有细胞里都有；2. 但在神经元中尤其丰富，并且深入延伸到树突、轴突；3. 有研究发现，麻醉药容易进入微管的疏水区，改变其结构状态；4. 所以他提出：意识可能不是发生在突触之间，而是发生在“神经元内部”的微管系统中。

从这里，Hameroff 走出了一个非常大胆的假设：微管内部存在着意识的机制，当麻醉药打断这种机制，意识就瞬间消失。而不是神经元放电渐渐减弱造成的意识慢慢消失。

他把这部分生物学基础交给了彭罗斯，后者提出了“Objective Reduction客观坍缩”模型——两人合并，就形成了 Orch-OR 理论。

量子物理学家Penrose很早在《皇帝的新脑》中就提出过：意识不可能是算法的。因为我们经常可以意识到自己的有限性，而任何依照逻辑算法的图灵机，都无法从内部意识到自己的有限性。就好比一把尺子无法去知道自己的刻度是不是标准的。这是哥德尔定理。而人类知道自己不知道。图灵机无法知道自己的有限性，而我们知道，这就跳出了逻辑和算法组成的图灵机的范畴，是真正的意识所在。人类的意识是跳出了哥德尔定理的一种机制。所以Penrose很确定的推导出，人脑不是一个基于算法和逻辑的图灵机。他说“人类可以理解哥德尔定理，并意识到形式系统的局限；但图灵机却不能。”——这说明我们具备一种超越形式系统本身的洞察力。他把这种能力称作为Non-computable Insight超越计算的直觉。图灵机可以执行，但不能觉察；可以推理，但不能顿悟。

Penross用量子力学的波函数坍塌来理解人的意识的时候，发现是说得通的。他首先认为量子系统的坍缩不是“观察者触发”的（薛定谔的猫不是打开盒子看的时候才决定生死的）；而是由时空结构本身的不稳定性决定的（我们宇宙的结构导致了这只猫只能是要么生要么死，无法处于即生又死的叠加态，有没有观察者都一样）；他提出了一种叫Objective Reduction（OR）客观坍缩的机制：当一个量子叠加状态在时空中自发达到某种重力阈值时，它就会自动崩塌成一个确定状态。人话就是，在我们这个宇宙条件下，宏观尺度下，量子就得坍缩，无法处在叠加态。

而这个量子坍缩的过程，在神经的微管中发生的时候，可能就是意识形成的最小“单位”。而由于我们生物神经结构的关系，这个客观坍缩的发生是有序的。所以他把“意识”称为“有序客观坍缩”。英语用了Orchestrated这个词，有“像乐曲般编排有序的”的意思，十分浪漫了。我们的意识是一系列有节奏感的有曲调的量子坍缩。

Hameroff 提供了“微管”这个可能发生量子过程的生物学场所；Penrose 提供了意识的量子物理模型；他们一起提出：神经微管中发生的量子叠加态 + 在这个宇宙的条件下发生客观坍缩（OR）→ 意识片段诞生。每一次OR，就是一次意识的“咔嗒”——无数微观的咔嗒，像“量子级的时钟”，组成了流动的主观体验。

以上就是Penrose和Hamroff解释的，为何一堆原子组成的我们会有意识。意识又是什么。