哲学（二）

3.2 Stapp：量子态约简和意识行为

测量行为是量子理论的一个重要方面，八多年来一直是争论的主题。在他关于量子力学数学基础的专着中，冯·诺依曼（von Neumann，1955 年，第 V.1 章）以一种特别的方式介绍了投影假设作为一种数学工具，用于用不连续的、非因果的、由 (1) 给出的瞬时（不可逆）行为：量子态到测量的可观测 B 的本征态 bj 的转变（以一定概率）。这种转变通常被称为量子态（“波函数”）的塌缩或还原，而不是（2）根据薛定谔方程系统的连续、单一（可逆）演化。

在第六章中，冯·诺依曼（von Neumann，1955）讨论了被观察者和观察系统之间的概念区别。在这种情况下，他将（1）和（2）应用于被测对象系统（I）、测量仪器（II）和人类观察者（III）（的大脑）的一般情况。他的结论是，观测系统与观测系统之间的边界是置于I与(II&III)之间还是(I&II)与III之间，对(I)的测量结果没有影响。因此，最终被称为“观察者”的是探测器还是人脑并不重要。 [5]

与冯·诺依曼相当谨慎的立场相反，London 和 Bauer (1939) 更进一步，提出确实是人类意识完成了量子测量过程（详细说明参见 Jammer (1974, Sec. 11.3 或 Shimony (1963))）通过这种方式，他们将意识在 20 世纪 60 年代观察者知识的更新方面理解量子测量中发挥了至关重要的作用。 （1967）通过提出意识对被测量系统的物理状态的影响而不仅仅是对观察者知识的影响，使这一提议变得激进。为了将测量描述为产生不可逆事实的真实动态过程，维格纳呼吁。对（2）进行一些非线性修改以取代冯·诺依曼的投影（1）。[7]

自20世纪80年代以来，斯塔普在冯·诺依曼和维格纳的背景下形成了自己的观点。特别是，他试图理解与量子理论相关的意识的具体特征。受冯·诺依曼的启发，斯塔普利用自由度在被观察者和观察系统之间放置接口，并将其定位在观察者的大脑中。他没有建议对当今的量子理论进行任何正式的修改（特别是，他本质上保留在“正统”希尔伯特空间表示内），但增加了主要的解释扩展，特别是在详细的本体论框架方面。

在他的早期著作中，斯塔普（Stapp，1993）从海森堡对势与实际之间的区分（Heisenberg 1958）开始，从而迈出了超越量子力学可操作的哥本哈根解释的决定性一步。虽然海森堡的实际概念与哥本哈根解释意义上的可测量事件相关，但他的潜力、趋势或倾向的概念与测量之前的情况相关，它表达了独立于测量的现实的想法。 [8]

在其实现之后，每个事件立即具有另一个后续实际事件即将实现的趋势。因此，事件的定义是不明确的。就其现实性而言，斯塔普的基本举措是“为海森堡的每一个实际事件附加一个体验性的方面。后者被称为该事件的感觉，它可以被认为是实际事件的一个方面，赋予其作为内在现实的地位”（Stapp 1993，p.149）。

就其趋势方面而言，人们很容易根据第 2 节的方案（B）来理解事件。这与怀特海的本体论有关，其中所谓“实际场合”的心理和物理极点被认为是心理和物理极点。现实的物理方面。实际事件的潜在前因在心理物理上是中立的，指的是精神和物质不分离的存在模式。例如，斯塔普的“混合本体论”概念就表达了这一点，“混合本体论”具有“类理念和类物质的品质”（Stapp 1999，159）。与双方面方法 (B)（参见第 5 节）的相似之处是显而易见的。

在 2006 年的一次采访中，斯塔普（Stapp，2006）详细说明了他关于怀特海过程思维方法的一些本体论特征，其中实际情况而不是物质或心灵是现实的基本要素。它们被认为是基于过程而非实体本体（参见过程哲学条目）。斯塔普将实际事件的基本过程性质与状态还原的物理行为和相关的心理意向行为联系起来。

他的方法的另一个重要方面是“人类的意识意图可以影响他的大脑活动”的可能性（Stapp 1999，第 153 页）。与直接交互的可能误导性概念不同，他建议根据第 2 节的方案（A）进行解释，他以更微妙的方式描述了这一特征。实际场合的精神和物质结果必须匹配（即相关）的要求对这些结果在实际场合中形成的方式起到了约束作用（参见Stapp 2006）。因此，交互的概念被心物相关性所设置的约束概念所取代（另见 Stapp 2007）。

根据斯塔普（Stapp，1999，第 153 页）的说法，在区分意识心理状态和物质大脑状态的水平上，每种意识体验都有一个量子态还原作为其物理对应物，实现“有时被称为该意识体验的神经关联”。这种活动模式可以编码意图，因此代表“行动模板”。在行动本身之前对行动做出有意识的决定，是这张图中“自由代理”之类的事情的关键。

斯塔普认为，精神上的努力，即对这种有意行为的注意力，可以延长神经元组件的寿命，这些神经元组件代表了由于量子芝诺效应而产生的行动模板。关于这个想法的神经生理学实现，假设有意的心理状态对应于神经元集合叠加状态的减少。 STAPP（1999）给出了有关詹姆斯关于整体意识流的观念的其他评论（James 1950 [1890]）。

为了进一步的进展，必须为这种方法开发一个连贯的正式框架，并详细介绍具体的细节。例如，尚未确切地确切地确定量子叠加及其崩溃应该在有意识事件的神经相关性中发生。 Schwartz等人概述了一些迹象。 （2005）。有了这些对未来工作的逃亡，就有物理形式主义保持不变，总体概念是保守的。

这就是为什么Stapp坚持多年来坚持他的方法不会改变他所谓的“东正教”量子力学，这基本上是由von Neumann（1955）在统计表述中编码的。但是，从当今标准量子物理学的角度来看，将观察者的心理状态包括在理论中肯定是非正统的。尽管确实尚未从物理理论来理解量子测量，但从当代的角度来看，将精神状态引入了精神状态，这是高度推测性的。

此链接是一个激进的概念运动。他在Stapp（2015）后来表示的“半正统”方法中，他提出，将单个量子事件的盲人随机性（“自然的选择”）重新考虑为“实际上不是随机的，而是正式的，而是由积极或负面的偏见。观察者心灵中的正值或负值是通过其（自然）选择实现的”（第187页）。该假设导致对目前广泛未知领土的量子物理过程的心理影响。

3.3 Vitiello和Freeman：大脑状态的量子场理论

在1960年代，Ricciardi和Umezawa（1967）建议利用量子场理论的形式主义来描述大脑状态，特别强调记忆。基本思想是根据许多粒子系统的状态来构想记忆状态，作为量子场真空状态的不相等表示。[9]该提议经历了几种改进（例如Stuart等，1978，1979; Jibu and Yasue 1995）。通过包括耗散，混乱，分形和量子噪声的影响取得了重大进展（Vitiello 1995； Pessa和Vitiello 2003； Vitiello 2012）。有关该方法的可读性非技术说明，以目前的形式嵌入到量子场理论中，请参见Vitiello（2001，2002）。

量子场理论（请参阅量子场理论的条目）涉及无限多种自由度的系统。对于这样的系统，由施加规范的换向关系而产生的可观察到的代数承认多种表示彼此不等同的表示。这与标准量子力学的情况不同，该机制涉及具有有限程度的自由度的系统。对于这样的系统，可观察的相应代数允许单位等效的希尔伯特空间表示。

量子场理论的不相等表示可以通过自发的对称性破坏（请参阅对称和对称性破坏的条目），这是当系统的基态（或真空状态）并非不变的整个转换群体的不变时发生。该系统的保护法。如果对称性分解，则会生成集体模式（所谓的Nambu-Goldstone玻色子模式），该模式在系统上传播并引入了远程相关性。

这些相关性是有序模式出现的原因。与标准的热系统不同，可以以高度稳定的方式以有序状态凝结大量玻色子。粗略地说，这提供了在统计物理学中描述的多体系统中有序状态的量子场理论推导。在Umezawa的提案中，这些动态有序的状态代表了神经元组件中的连贯活性。

为了使编码的内容有意识地访问，必须激活神经元组件。该激活被认为是由外部刺激引发的。除非激活组件，否则其内容保持无意识，未经接收的记忆。根据Umezawa的说法，与此类记忆状态相关的相干神经元组件被视为真空状态。它们的激活导致激发态，并有意识地回忆真空（地面）状态中编码的内容。 Stuart等人详细研究了此类状态的稳定性和外部刺激的作用。 （1978，1979）。

通过考虑耗散，已经实现了开发该方法的决定性进一步的一步。当考虑到其环境的相互作用时，可能会耗散。 Vitiello（1995）描述了系统 - 环境相互作用如何在其环境中引起系统集体模式的加倍。这产生了许多不同编码的真空状态，提供了许多内存内容的可能性而不会过分打印。此外，耗散导致真空状态的有限寿命，因此代表了时间上有限的而不是无限的记忆（Alfinito和Vitiello 2000； Alfinito等，2001）。最后，耗散为系统生成了真正的时间，其与环境的相互作用引起了纠缠。 Pessa和Vitiello（2003）已经解决了混乱和量子噪声的其他影响。

Umezawa的建议将大脑作为一个整体上的多粒子系统解决，其中“颗粒”或多或少是神经元。在第3.1节的语言中，这是指神经元组件的水平，这与心理活动直接相关。量子场理论方法的另一个优点是，它以正式的方式避免了标准量子力学的限制。从概念上讲，该提案的许多开创性演讲仍然使精神和物质状态（及其特性）感到困惑。 Freeman和Vitiello（2008）已经澄清了这一点：该模型“描述了大脑，而不是精神状态”。

对于大脑状态的相应描述，Freeman和Vitiello 2006，2008，2010）研究了神经生物学相关的可观察物，例如电场和磁场幅度和神经递质浓度。他们发现了相变的非平衡类似物（Vitiello 2015）和电形成图光谱能密度的幂律分布（Freeman and Vitiello 2010，Freeman和Quian Quian Quiroga 2013）。所有这些可观察的物品都是经典的，因此神经元，神经胶质细胞，“和其他生理单元不是大脑多体模型中的量子对象”（Freeman and Vitiello 2008）。但是，Vitiello（2012）还指出，（自相似，分形）幂律分布的出现通常与耗散量子相干状态密切相关（另请参见Penrose-Hameroff情景的最新发展，第3.5节）。

总体结论是，量子场理论的应用描述了为什么在所考虑的大脑活动水平上出现经典行为。相关的大脑状态本身被视为古典状态。与量子统计力学产生的经典热力学描述类似，其想法是确定稳定行为的不同状态（阶段，吸引子）和它们之间的过渡。这样，量子场理论提供了正式的元素，可以从中推断出标准的经典描述，这是其在模型的大部分中的主要作用。 Freeman和Vitiello（2016）只有在他们的最后一篇联合论文中，设想了一种可以明确包括精神的方式。有关技术背景在内的最近评论，请参见Sabbadini和Vitiello（2019）。

3.4 Beck and Eccles：突触裂缝处的量子力学

关于当今外观中量子力学在脑部过程中如何发挥作用的最具体的建议是贝克和Eccles（1992），后来由贝克（Beck）（2001）提出。它是指突触裂缝处的信息传递的特定机制，当它们关闭意识时，它已知受麻醉药物的影响（有关综述，请参见Platholi and Hemmings 2022）。但是，这些量子过程可能与心理活动有关，并且它们与精神状态的相互作用构想，直到今天仍未挂光。[10]

如第3.1节所述，化学突触中神经元之间的信息流是通过突触前末端中发射器释放引发的。该过程称为胞吐作用，它是由到达的神经冲动触发的，概率很小。为了以统计方式描述触发机制，可以调用热力学或量子力学。查看相应的能源机制（Beck and Eccles 1992）表明，量子过程与高于10-2 eV的能量的热过程可区分（在室温下）。假设有几种纳米阶的生物微观物的典型长度尺度，低于10电子质量的有效质量足以确保量子过程比热过程占上风。

量子制度中此类过程的时间尺度的上限为10-12秒。这比细胞过程的时间尺度明显短，即10-9秒且更长的时间。两个时间尺度之间的明智差异使得将相应的过程彼此脱钩成为可能。

Beck and Eccles（1992）提出的触发机制基于准粒子的量子概念，反映了集体模式的粒子方面。跳过图片的细节，提出的触发机制是指两态准颗粒的隧道过程，从而导致状态崩溃。与经验观察一致，它在0到0.7的范围内产生胞吞作用的可能性。使用先前开发的理论框架（Marcus 1956; Jortner 1976），可以从生物分子之间的电子转移来具体理解量子触发。但是，问题仍然是触发与有意识的心理状态有关。这个问题有两个方面。

第一个是指埃克尔（Eccles）将大脑中的量子过程作为心理因果的入口处。如第1节所示，这个想法是，单个量子状态的根本不确定的性质崩溃为心理力量对脑状态的影响提供了空间。在目前的情况中，这是一种方式，以“精神意图（意愿）通过瞬间增加胞吐作用的可能性变得神经有效”（Beck and Eccles 1992，11360）。没有给出进一步的理由。

第二个方面是指在单个突触下进行过程的问题不能简单地与心理活动相关，其神经相关性是神经元的连贯组件。最合理的是，在单个突触下的表面上不相关的随机过程会导致随机神经元网络（Hepp 1999）。尽管贝克（Beck，2001）表明，从根本上随机的突触过程中实现了在组件级别上实现有序模式的可能性（例如量子随机共振），但这仍然是一个未解决的问题。

除了Eccles的精神因果关系观念外，Beck和Eccles的方法基本上集中在大脑状态和大脑动态上。在这方面，贝克（Beck）（2001，109f）明确指出：“科学本质上不能对[…]与思想有关的问题提供任何答案”。然而，他们的生物物理方法可能为控制思维关系的受控猜测打开大门。

Fisher（2015，2017），针对突触裂口的胞吞作用过程的最新提案。与Beck和Eccles的准粒子相似，Fisher是指所谓的Posner分子，特别是磷酸钙，CA

9

9（po

4

4）

6

6。磷酸离子的核自旋充当分子内的纠缠量子，保护其相干状态免受快速反熔的影响（导致极端的变质时间在小时甚至几天内）。如果将Posner分子转运到突触前谷氨酸能神经元中，它们将刺激进一步的谷氨酸释放并扩大突触后活性。由于非本地量子相关性，该活性可能会在多个神经元中增强（这将响应HEPP的关注）。

这是一种复杂的机制，Yunger Halpern和Crosson（2019）以及Adams and Petruccione（2020）对其物理学进行了详细研究。一项可提出的经验检验将是修改Posner分子内的磷自旋动力学。例如，用不同的核自旋替换不同的LI同位素会产生不同的反向解，影响突触后活性。相应的证据已在动物中显示（Sechzer等，1986，Krug等，2019）。实际上，已知锂在躁郁症患者的躁狂躁狂阶段有效。

3.5 Penrose和Hameroff：量子重力和微管

在彭罗斯（Penrose）开发的情况下，由哈马洛夫（Hameroff）在神经生理学上增强，量子理论被认为对意识有效，但这种发生的方式相当复杂。有人认为，意识的基本行为是非算力的，即不可兼容的，并且它们在神经生理上是在微管中引力诱导的相干叠加态减少的重力降低。

与到目前为止讨论的方法不同，本质上是基于penrose提出的现状量子理论的（不同特征）现状量子理论的（不同特征），这是指量子理论的未来发展，以适当理解量子的物理过程减少状态。更宏伟的图片是，需要一个成熟的量子重力理论来最终了解量子测量（请参阅量子重力的条目）。

这是一个深远的假设。彭罗斯（Penrose）援引降低状态的理由并不是相应的随机性为精神因果关系提供了有效的余地（尽管不排除在外）。他在两本书中开发的概念起点（Penrose 1989，1994）是，基本有意识的行为不是被认为是算法，因此无法计算。他在这方面的背景与创造力，数学见解，戈德尔（Gödel）的不完整定理以及超越思想和物质的柏拉图现实的思想有很大关系。

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