量子意识理论，遭遇重大挑战

一个多世纪以来，意识始终是科学最难回答的问题之一。

当神经科学不断深入大脑，另一种更大胆的设想始终挥之不去：意识，会不会来自量子世界？

据《新科学家》 （New Scientist） 报道，最近，一项最新研究认为，一个早已确立的量子物理定律，可能让“量子意识”从理论基础上遭遇重大挑战。

这项研究没有直接解释意识是什么，却试图回答另一个更基础的问题——如果一个“有意识的主体”完全遵循量子力学，它还能做出真正的决策吗？

持续数十年的争论

重新定义“主体”

量子机制的限制

量子智能也可能受限

另一种观点

寄希望于量子计算

长期以来，“意识起源于量子世界”一直是现代科学中最具争议的假说之一。但一项最新数学分析认为，一个早已确立的物理定律，可能已经让这种设想难以成立。

研究人员指出，如果把“意识”建立在一种完全由量子机制驱动的主体（agency）之上，那么它将无法完成意识形成过程中最基本的信息处理步骤。这不仅对量子意识理论提出了新的挑战，也意味着未来即便利用量子计算机模拟“智能主体”，也可能受到基础物理规律的限制。

不过，也有研究人员认为，这项工作并未彻底否定量子意识理论，而是说明：真正的意识，更可能来自经典信息处理与量子信息处理共同作用，而不是纯粹的量子机制。

1. 持续数十年的争论

究竟是什么样的物理过程产生了意识？这种过程是否能够被直接观测、分析和解释？

这是现代科学至今仍未解决的重大问题之一。

20世纪90年代，英国数学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）与美国麻醉学家斯图尔特·哈默罗夫（Stuart Hameroff）提出了一项著名理论：经典物理学本身不足以解释意识，意识必须起源于量子世界。

这一理论提出后一直伴随着巨大争议。

不少研究者对此持怀疑态度，但与此同时，尝试把量子力学纳入意识解释框架的研究也从未停止。

如今，美国加州查普曼大学研究人员艾米莉·阿德拉姆（Emily Adlam）及其同事重新审视了这一问题。他们没有直接讨论意识本身，而是把目标放在了意识形成之前一个更加基础的问题——主体性（agency）。

研究认为，如果连主体性都无法建立在纯量子机制之上，那么量子意识理论将面临根本性的困难。

2. 重新定义“主体”

意识一直难以给出统一定义。

因此，阿德拉姆团队没有试图定义意识本身，而是首先提出了一个主体（agent）的最小物理定义。

他们认为，任何能够被称为主体的系统，都至少需要完成以下过程：

从外界环境获取信息；

根据这些信息建立一个关于世界的内部模型；

基于这个模型，分别模拟不同可能行动带来的结果；

比较各种可能方案；

最终选择其中一种行动并付诸实施。

阿德拉姆表示，这一过程包含几个不可缺少的信息处理步骤。

首先，主体必须从环境中提取自己需要响应的信息。

随后，它需要把这些信息复制出来，从而能够同时考虑多个不同的行动方案。

最后，再比较各个方案产生的结果，并选择最佳方案指导自己的行为。

她解释说：

“主体首先要从环境中获取自己将要响应的信息，然后经历某种信息复制过程，以便能够同时考虑不同的可能选项。最后，再进行一次比较步骤，对每一种模型产生的结果进行评估，决定哪一种最好，并据此指导自己的行动。”

研究人员认为，任何可信的量子意识理论——包括彭罗斯与哈默罗夫提出的微管理论——如果要成立，都必须能够满足这种最基本的主体模型。

然而，问题恰恰出现在这里。

3. 量子机制的限制

如果这个主体本身也是一个完全遵循量子力学规律运行的系统，那么它就无法完成上述流程中最关键的一步——复制信息。

原因来自量子力学中一个非常著名的基本定理：

不可克隆定理（No-cloning theorem）。

这一理论指出：

描述一个量子系统全部信息的量子态，无法被复制或克隆。

而主体为了比较多个行动方案，本质上必须先复制已有信息，再分别进行不同路径的推演。

如果无法复制，就无法同时评估各种可能性。

研究团队认为，这意味着纯量子主体在理论上无法实现这一基本认知过程。

阿德拉姆表示，一种可能的设想是：

既然无法精确复制量子信息，那么主体是否可以使用不完美复制来完成思考过程？

然而，这同样会引发新的困难。

首先，量子信息与经典信息不同。

只要主体试图从外界提取量子信息，这一测量过程本身就会改变被测对象。

于是，主体内部建立起来的世界模型，其实对应的是一个已经被测量影响后的世界，而不是原来的真实世界。

阿德拉姆表示，人类对现实世界的任何建模本来就不可避免存在误差。

但对于纯量子主体来说，这种误差不仅不会消失，还会不断累积，使后续推理越来越偏离真实世界。

研究人员进一步指出，即便信息获取问题能够解决，后续的决策过程仍然会受到量子力学本身的影响。

原因在于，纯量子主体只能依赖量子信息处理完成计算。

而量子计算采用的信息处理方式，与人们熟悉的经典计算截然不同。

阿德拉姆解释说：

“一个现实中的量子操作，最终往往不会直接选择最佳方案，而是形成一种由所有可能方案组成的特殊叠加态，只不过其中较优方案所占权重更高。最终执行的并不是那个最佳选项，而是一种包含所有选项的奇特组合。”

换句话说，在纯量子计算框架下，决策结果并不是简单地“挑出最佳答案”，而更像是多个可能结果共同存在的一种量子叠加。

这与人们通常理解的主体决策机制存在明显差异。

4. 量子智能也可能受限

研究团队成员、同样来自查普曼大学的凯尔文·麦奎因（Kelvin McQueen）于6月17日在美国加州欧文举行的物理学基础会议上介绍了这项研究。

他表示，这些结论不仅挑战了量子主体理论，也对量子自由意志理论以及量子意识理论提出了新的质疑。

与此同时，这项研究还意味着一个更现实的问题：

未来如果利用量子计算机模拟具有主体性的智能体，其能够实现的能力也可能受到基础物理规律的限制。

麦奎因说：

“这些结果有助于我们理解，在一个本质上遵循量子力学规律的宇宙中，主体性以及类似人类的感知能力究竟是如何产生的。”

研究人员认为，他们发现的这些困难，使人们更加难以论证：主体性和意识都源自一种本质上的量子机制。

相较之下，更合理的解释是，这些现象来自经典机制，或者至少主要由经典机制所支配。

阿德拉姆表示，量子计算或许仍然能够在某些特定环节提供帮助。

例如，在某些计算任务中，引入量子计算可能带来速度优势。

但这并不意味着整个主体形成过程建立在量子机制之上。

她说：

“某些情况下，利用量子计算确实可能带来加速效果。但总体来看，主体性的整个形成过程，更像是建立在经典机制基础之上的。”

5. 另一种观点

不过，并非所有研究人员都认为，这项工作已经足以否定量子意识理论。

澳大利亚昆士兰大学的莎莉·施拉普内尔（Sally Shrapnel）认为，这项研究建立的主体模型，本身依赖于一种特定的量子力学解释。

在这种解释中，量子态被视为现实世界最根本的组成部分。

但如果采用另一种理解——把量子态看作反映观察者知识状态的对象，而不是现实本身——那么，对主体的限制可能会小得多。

施拉普内尔认为，在这种框架下，主体并不一定需要像新研究所设定的那样，先建立多个世界模型，再进行比较和选择。

另一种可能是：

主体持续不断地与环境发生相互作用，在这一动态过程中逐渐收敛到最终决策，而不是通过多个内部模型反复推演。

这样的模型，就允许经典信息处理与量子信息处理共同参与决策过程。

她指出，目前已有的各种量子意识理论，其实都没有像这项新研究中的主体模型那样，要求整个系统完全依赖量子机制。

因此，这些理论目前还不能说已经被彻底排除。

6. 寄希望于量子计算

尽管意识研究仍然极其困难，也很难直接开展实验，但阿德拉姆和施拉普内尔都认为，未来的量子计算实验，可能会帮助人们进一步理解这一问题。

特别是，它们有望揭示经典信息处理与量子信息处理究竟如何相互结合，以及这种结合是否真的参与了主体性乃至意识的形成。

换句话说，这项研究并没有为“意识是否源自量子世界”画上句号。

它真正提出的问题是：

如果一个完全遵循量子力学规律运行的主体，连最基本的信息复制、方案比较和决策过程都难以实现，那么意识究竟还需要多少经典物理机制参与其中？

对于这一问题，目前科学界仍然没有最终答案。但随着量子计算机不断发展，未来或许将首次具备直接检验这些理论假设的实验条件。

"Can consciousness be quantum? We may now have an answer" by Karmela Padavic-Callaghan, New Scientist, 15 July 2026