​理論物理學正在悄然進行一場革命。自從這門學科存在以來，物理學家一直不願意讨論意識，認為它是江湖醫生和江湖騙子的話題。事實上，僅僅提到“意識”這個詞就可能毀掉職業生涯。

由于一種全新的意識思維方式在理論物理領域如野火般蔓延，這種情況終于開始改變。雖然意識的問題遠未得到解決，但它最終被數學地表述為一組研究人員能夠理解、探索和讨論的問題。

劍橋麻省理工學院的理論物理學家馬克斯泰格馬克闡述了這種新思維方式所引發的基本問題。他展示了如何用量子力學和信息論來表述這些問題。他解釋了以這種方式思考意識是如何引出關于現實本質的精确問題，而科學實驗過程可能有助于理清這些問題。

​泰格馬克的方法是把意識看作是物質的一種狀态，就像固體、液體或氣體一樣。我猜想意識可以被理解為物質的另一種狀态。就像有很多種液體一樣，也有很多種意識。

他接着展示了意識的特殊屬性是如何從支配我們宇宙的物理定律中産生的。他還解釋了這些性質是如何讓物理學家推斷出意識産生的條件，以及我們如何利用意識來更好地理解為什麼我們周圍的世界是這樣呈現的。

有趣的是，研究意識的新方法來自于物理學界之外，主要來自于神經科學家，如麥迪遜市威斯康辛大學的朱利奧托諾尼。托諾尼提出，一個展示意識的系統必須具備兩個特定的特征。首先，系統必須能夠存儲和處理大量信息。換句話說，意識本質上是一種信息現象。

​其次，這些信息必須整合成一個統一的整體，這樣就不可能被分割成獨立的部分。這反映了這樣一種經驗，即意識的每個實例都是一個統一的整體，不能分解為單獨的組件。這兩種特性都可以用數學方法指定，這使得像馬克斯泰格馬克這樣的物理學家可以第一次對它們進行推理。他首先概述了意識系統必須具備的基本屬性。

由于它是一種信息現象，一個有意識的系統必須能夠在内存中存儲并有效地檢索它。它還必須能夠處理這些數據，就像一台計算機一樣，但它比我們所熟悉的矽基設備更加靈活和強大。

馬克斯泰格馬克借用computronium來描述可以做到這一點的物質，并引用了其他研究成果，這些成果表明，今天的計算機比計算的理論極限低了約38個數量級。顯然，有意識系統的性能還有很大的改進空間。

接下來，馬克斯泰格馬克讨論了感知器，它被定義為主觀自我意識的最普遍的物質。這種物質不僅應該能夠儲存和處理信息，而且應該能夠形成統一的、不可分割的整體。這也需要一定程度的獨立性，其中信息動态是由内部而不是外部決定的。

​最後，馬克斯泰格馬克用這種新的思考意識的方式作為透鏡來研究量子力學的一個基本問題，即量子因子分解問題。這是因為量子力學用三個數學實體來描述整個宇宙：一個被稱為哈密頓量的物體，它描述了系統的總能量；描述系統中所有量子态之間關系的密度矩陣；薛定谔方程描述了這些東西如何随時間變化。

問題是，當用這些術語描述整個宇宙時，有無數的數學解，包括所有可能的量子力學結果和許多其他更奇異的可能性。

所以問題是為什麼我們認為宇宙是半經典的，熟悉的三維世界。當我們看一杯冰水時，我們認為液體和固體冰塊是獨立的，即使它們是作為同一個系統的一部分緊密相連。這是怎麼發生的呢？在所有可能的結果中，我們為什麼要感知這個解決方案？

​馬克斯泰格馬克沒有答案。但他的方法最吸引人之處在于，它是用量子力學的語言來表述的，這種方式允許進行詳細的科學推理。結果，它提出了各種各樣的新問題，物理學家們想要更詳細地分析這些問題。例如，意識系統中的信息必須統一。這意味着系統必須包含糾錯代碼，允許最多一半信息的子集從其餘信息重構出來。

馬克斯泰格馬克指出，任何存儲在稱為Hopfield神經網絡的特殊網絡中的信息都會自動具有這種糾錯功能。然而，據他計算，一個人腦大小、擁有10^11個神經元的Hopfield網絡，隻能存儲37比特的綜合信息。

這給我們留下了一個整合悖論：為什麼我們的意識體驗的信息内容似乎遠遠大于37位元？這是一個許多科學家可能最終會仔細思考的問題。對于馬克斯泰格馬克來說，這個悖論表明他的意識數學公式缺少一個重要的組成部分。他表示：“這強烈暗示，整合原則必須得到至少一項附加原則的補充。“

然而，這種方法的力量在于假設意識并不超出我們的認知範圍；沒有什麼“秘方”是無法馴服的。20世紀初，一群年輕的物理學家開始了一項探索，試圖解釋我們對宇宙的理解中一些奇怪但看似微小的異常現象。在推導相對論和量子力學的新理論時，它們最終改變了我們理解宇宙的方式。這些物理學家，至少其中一些，現在已經家喻戶曉。是不是在21世紀初，一場類似的革命正在進行？

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