意識是什麼？（三）
前文：
意識是什麼？（一）
意識是什麼？（二）
後續：
意識是什麼？（四）
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量子態的「超能力」
在前面，我們已經介紹了哥本哈根的量子論客觀世界圖景，以及量子態最基本的疊加、糾纏特性，並且猜測意識現象可能是一種宏觀的量子物理現象。
在進一步深入討論意識問題之前，先表明一下我在意識研究上所持有的立場：
在客觀世界的基礎上使用還原論對意識進行解釋。這意味著不接受不可知論、神秘主義等觀點，同時也不認為突現論是一種合理的解釋。
接下來，我們將繼續介紹的是量子態的「超能力」。這裡的「超能力」並非是指漫威電影裡面的超級英雄所具有的神奇能力，而是指在我們宏觀世界的人看來不可思議的能力。
自由意志（選擇的權利）
你一定會認為我是在胡扯，一個小小的量子有什麼自由意志，難道它有意識嗎？你一定是個神棍、民科！
且慢，我們先看一下自由意志的定義：
自由意志就是人們依照其擁有的條件去決定是否做一件事情的能力。
（引用自百度百科）
在決定論的客觀世界中，要解釋自由意志是非常費勁的一件事，哲學家們可以為這件事吵上個三天三夜。可是在量子的世界裡，自由意志幾乎就是尋常便飯。先來看一個最簡單的例子：
上面是一個疊加態的量子比特，之前大家已經見過面了。它同時處於|0?和|1?兩種狀態上。當我們去測量它的時候，它會「選擇」跳到 |0?或者|1?上（其實我們從來沒有真正「看」過一個量子比特處於疊加態的，我們只是從實驗數據中推測它在我們測量之前是處於疊加態）。它是怎麼選擇的呢？「依照其擁有的條件」（就是和
啦），當測量發生的時候，它會選擇以概率
跳到|0?，或者以概率
跳到|1?。這跟百度百科上面自由意志的定義可是幾乎一模一樣的，區別只是主語不同。（聲明：百度百科上的詞條不是我寫的！）
而且這種自由意志最大的優點是：它不違反物理定律！剛剛我們說哲學家為自由意志爭論三天三夜的事，就是因為自由意志是違反決定論世界圖景裡面的物理定律的（雖然這物理定律是過時的，但是哲學家不知道啊。）在量子物理學中，只是規定了必須以這種概率的方式進行選擇（同時也規定了概率和可選項），而具體到一次測量，它選擇哪一項是它的自由！這樣，每一個通過雙縫的電子，在碰到探測屏幕的時候，它都會根據它擁有的條件（依賴於它的歷史），然後選擇塌縮到哪一個位置。雖然這種擬人化的表述可能很怪異，但是從實驗結果來看，事實就是這樣。
當然，應當承認，這種自由意志跟我們人類的自由意志還不完全是一回事，但是它應當是人類自由意志的基礎，是構建人類自由意志的基本元素。我們的自由意志，應該可以還原到這種最基本的物理世界的性質上。
自指（自我監控）
有了自由意志，自指能力也就呼之欲出了。我們還是來看一個量子態（這次稍微複雜一點的）：
嗯，好像複雜了一點，還是先看個簡單點的吧：
這是一個糾纏態，它不能表示為兩個獨立的量子比特的直積（張量積）形式。我們也可以舉個可以表示成兩個獨立量子比特直積形式的量子態給大家先看一下：
當一個量子態可以表示成直積形式時，表示這個量子態描述的系統不是一個整體，而是多個小的整體複合而成的。
我們這裡要關注的其實是作為一個整體的糾纏態：
這裡有什麼神奇的地方嗎？好像沒有。再仔細看看？如果我們的糾纏態，不是只有3個量子比特呢？如果有100個量子比特呢？那這裡的的數量，將一共有
個，而當我們對這100個量子比特中的第一個測量時，它做出選擇的概率，分別是兩個
個
相加。就算我們用計算機算，也要算好長一段時間，而它卻在測量的一瞬間就得出了結果，並且根據這結果做出了選擇。它完全了解它自己！
（惠勒：自我觀察的眼睛。圖片來自網路）
根據量子的這種「超能力」，科學家提出了量子計算機的設想。有這麼一種說法（比如戴維·多伊奇），認為量子的這種能力，就像是利用了平行宇宙的個分身同時進行運算。我們這裡就不參與到這渾水裡面了，還是停留在我們這個現實世界吧。總之，作為一個糾纏的量子態，它確實具有完全了解自身的能力——自我監控，或者說自指。
為了更清楚地展示這種能力，我們使用經典的計算機來做個對比。問題：一個計算機程序，能夠根據它擁有的條件（狀態），做下一步動作嗎？比如說，一個計算x+y=z的簡單程序，它輸入的是x和y，然後輸出它們的和z。我們可以簡單的畫出這個程序的狀態圖：
看了上面的狀態圖，搞計算機的同學（一大波碼農正在抵達……）應該要反駁我，這這個程序不就是根據狀態做下一步動作嗎？我的程序有狀態1，狀態2，狀態3……程序的下一步動作都是根據這個程序現在處於什麼狀態而做出的。
大俠饒命！容我辯解……你這是狀態只是程序內部的一部分狀態啊！（可能是以某個數據存儲器值或者地址存儲器值的形式表示。）這個程序的全部狀態，應該包括：
1. 這個程序的內容（用一串的二進位數表示）
2. 這個程序所用到的存儲器的內容（用一串的二進位數表示）
在經典計算機中，程序有辦法表示上述的「全部」或者「整體」的狀態嗎？沒有辦法，因為這已經超過了這個程序本身的資源限制了。如果我們把更多的資源加進來，去描述原來的全部狀態，這些新加進來的資源，又擴大併產生了新更大的「整體」，而新加進來的資源並不能完全描述這個新產生的更大的「整體」。而作為一個整體的糾纏量子態，它完全監控這自身的全部狀態。
上面這段話有點拗口，但是確實一直被世人忽視的真理。量子的自我監控（自指）能力，是經典世界的機器無法擁有的。
在本文第一部分的最後，我們介紹了「笛卡爾劇場」的心裡模型，如果把大腦裡面的「小人」替換成具有自指能力的「量子小人」，問題就迎刃而解了。這同時意味著我們說看到的、聽到的、感受到一切……，都是我的意識本身。我並不能真正感受到外部世界，而外部世界只有在通過某種方法被納入到意識本身後，才能被感受。叔本華出了本書《作為意志和表現的世界》，第一句話就說：「世界是我的表象……」這些哲學家的直覺還不賴……
我就是我，生來如此（不可克隆）
是什麼東西，讓我覺得今天的我還是昨天的我？是虛無縹緲的靈魂嗎？還是我的記憶？如果我被植入了另外一個人的記憶，我還會覺得「我」還是我嗎？如果我被邪惡科學家偷偷複製一份，我又會在哪裡呢？在本文第二部分開頭的複製人思維實驗中，我們已經討論了這個問題。這些問題的根源，在於我們假設「記憶」或者「大腦」都是經典的確定性信息可以描述的，而從這個假設出發，將推導出各種奇怪的結論，什麼「靈魂」啊，「我同時可以獲知不同位置的信息」之類的……
為了更深入地思考這個問題，我們還是先研究一下經典信息的性質。考慮一個「程序」，比如就拿上面那個計算x+y=z的程序來說吧（估計我也只能寫出這種簡單的程序了）。描述這個程序，用有限個0和1的組合，是一定可以做到的；不過我們還需要更進一步，描述整個運行中的程序的狀態，就是上面提到的：
1. 這個程序的內容（用一串的二進位數表示）
2. 這個程序所用到的存儲器的內容（用一串的二進位數表示）
這也是可以用有限個0和1的組合做到的。完了後，我們複製粘貼一下，做出兩個一模一樣的程序來了。問題：哪一個是原版，哪一個是盜版？並不能分辨，經典的確定性信息沒有原版和盜版一說（微軟可能會提出抗議，而谷歌可能不會……）。當然我們這裡指的是這個程序的有效組成部分，不包括底層用來存儲某個bit的一大堆電子的狀態，那些是量子態的。
兩個程序做出來之後，它們暫時的運行狀態都還是一模一樣的，我們讓它繼續跑到狀態1這個地方，然後它會提示「請輸入X的值：」，我們在其中一個（稱為程序A吧）輸入x=123，另外一個（稱為程序B）如果輸入x=456。
此後，路分開了兩條。
——《孤高之人》
就像上面這句話一樣，歷史在這裡分了叉，如果我們把原來的程序放在下圖位置1的話，那麼程序A和程序B就可以放在2和3的位置。請問，它們哪個是原來的程序呢？這是沒有意義的問題，因為經典信息是沒有延續性的，當它每經歷一個分叉，就產生了一個新的東西。總之，過去的、現在的、未來的經典信息之間沒有延續性，也就沒有同一性。（就是說他們並不是同一個，一模一樣的經典信息只是相等，並不是相同，這很哲學……）
（經典信息可以複製出無限的拷貝，歷史軌跡可以分叉。圖片來自網路）
為了更清楚地使用相等和相同這兩個詞，我這裡定義：
A. 數學上表示一樣，稱為相等
B. 具有延續性的東西（即使數學上不相等），稱為相同（具有同一性）。這個是經典決定論世界沒有的性質，不過我們人類應該具有這個性質，比方說今天的我和昨天的我，是相同的（同一個「我」），但不相等。
我們再來看量子信息（經典信息可以看成是量子信息的非疊加態特例，所以我們後面講量子信息的時候，一般指的是疊加的量子信息）。前面已經介紹過了，並不能對疊加態的量子信息進行複製，如果使用量子受控非門對進行複製，我們的到的不是兩個
（用量子態表示就是）：
而是一個奇特的糾纏態：
也就是說量子信息確實不可複製。但是慢著！這裡有問題！比如兩個量子比特和
:
如果且
，它們算同一個量子比特嗎？怎麼定義是「同一個」東西呢？這是一個玄妙的哲學問題，根據我們上面的定義：
A. 數學上表示一樣，稱為相等
B. 具有延續性的東西（即使數學上不相等），稱為相同（具有同一性）。這個是經典決定論世界沒有的性質，不過我們人類應該具有這個性質，比方說今天的我和昨天的我，是相同的（同一個「我」），但不相等。
很明顯，它們是相等，但是他們相同嗎？我們怎麼判斷它們是相同的？在這裡我已經開始要胡言亂語、語無倫次了，我甚至無法給出判斷條件，不過在這裡你只能相信我的直覺，它們不是同一個。即使且
，也只是表示它們經歷了相同的歷史（U過程），不表示它們是同一個，因為當我們分別問（測量）這兩個量子比特的時候，它們不會（總是）給出相同的答案（從觀察者看，就是測量結果呈現概率性）。每個量子比特，都會給出獨一無二的答案，它們的歷史軌跡，是不會分叉的。
（量子具有同一性，歷史軌跡不會分叉）
坐穩了，我要飆車了……再問一個問題，上面通過量子受控非門對進行複製，得到：
它和原來的是同一個東西嗎？
沒錯，這就是同一個東西。當我使用第一個量子比特對第二個量子比特進行控制的時候，第二個量子比特的信息（是經典特例）完全沒有包含在結果中，我們只是產生了原來第一個量子比特的「雙倍體」，它作為一個整體的特性跟原來的量子比特一模一樣，如果你去問任何一個量子比特，它的答案都跟原來一樣。（不過我們無法問兩次，只能問一次）
相等，並不相同；不相等，也可以相同；不可複製，但是可以合併；不可分割，但是可以分裂
上面這句像是佛偈的話，卻是真實存在的量子奇異性質的總結。前面一半，上面已經講過了；後面的一半，正是我這裡要講的。
還是使用上面的量子受控非門，不過我們把第二個量子比特改一下，用另一個疊加態代替。第一個量子比特記為
，那麼輸出的結果是（希望我沒算錯啊，數體教……）：
按照我們前面的講法，量子具有同一性，那你的跟
還是
相同啊？你回答不出來了吧？
額……我能回答的， 是
和
的合併，它們是相同的一個東西。這確實是有點激進了（非常激進！），不過為了解釋意識這個偉大的目標，我已經放棄了一切，這算得了什麼……
回到原來的話題。有了合併，當然也會有分裂，上面這個量子受控非門是一種U過程，它是可逆的，如果你把輸入到這個U過程的逆上，將得到原來的
和
，這就是分裂了。通過這種合併和分裂（不單單是量子受控非門，還有其它的量子門），我們可以生成一個獨一無二的有豐富歷史經歷的糾纏量子態，它是同一的（同時也可以看到，如果第二個量子比特是經典的，它的信息無法延續到下一個時刻）。最重要的，它是一個整體，不可分割。比如一個糾纏態（只要係數
使它們不能表示為直積的形式）：
我們不能把其中任何一部分從整體中分割開來，當我們問（測量）任意一個比特時，它給出答案的概率跟所有的係數相關。Amazing！Incredible！平行世界萬歲！
從現在起，我會把糾纏的量子態的符號記為，而獨立的量子態的符號仍然使用
，那麼這個世界上所有量子態，可以寫成：
其中每一個都是一個整體，都具有獨立性，它的行為也是根據
的全局狀態進行選擇，就好像這個世界上的沒一個人（意識）一樣。
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到此為止，我已經把構建意識的磚塊——量子的奇異特性——準備好了。這裡沒有超出我們從客觀的物理世界得到的知識範圍，更多的只是一種解釋（或者叫認識）。下一步，需要從這些磚塊中構建出意識的輝煌大廈，而這需要心理學家、神經科學家、計算機學家、物理學家的共同努力。
最後，給出我的的意識理論框架（眼尖的朋友應該認得這跟量子計算機幾乎是一樣的，只不過我們關心的是）。後續我們還有內容，敬請期待……
（《意識是什麼？》第三部分由於內容太過激進，文風比較跳脫，請大家諒解。）
（未完待續）
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