意識是指對自我和周圍環境的主觀體驗，包括感覺知覺、思維和情感。哲學家們一直在探讨意識的本質和起源，但科學家們也沒有放棄尋找一個客觀的解釋。在實體學中，有兩種主要的理論來描述自然界的現象：經典力學和量子力學。
經典力學是由牛頓等人建立的，它适用于宏觀尺度的物體，如行星、汽車或蘋果。經典力學認為物體的位置和速度是可以精确測量和預測的，而且物體之間隻有通過直接接觸才能互相作用。
量子力學是在20世紀初發展起來的，它适用于微觀尺度的粒子，如電子、光子或原子。量子力學認為粒子的位置和速度是不确定的，而且隻能用機率來描述。此外，量子力學揭示了一些奇異的現象，如疊加、糾纏和隧穿。
在雙縫實驗裡，從光源a傳播出來的相幹光子束，照射在一塊刻有兩條狹縫b和c的不透明擋闆S2在擋闆的後面，擺設了攝影膠卷或某種偵測屏F，用來紀錄到達F的任何位置d的光子資料。最右邊黑白相間的條紋，顯示出光子在偵測屏F的幹涉圖樣。
疊加是指一個粒子可以同時處于兩種或多種狀态，比如同時向上和向下旋轉。糾纏是指兩個或多個粒子之間存在一種超距作用，即使它們相隔很遠，也能彼此影響。隧穿是指一個粒子可以穿過一個看似不可逾越的勢壘，比如電子可以從一個原子跳到另一個原子。
那麼，人類意識是由經典力學還是量子力學來支配呢？這個問題一直引起了許多科學家和哲學家的争論和猜想。其中最有影響力的一個理論是由實體學家羅傑·彭羅斯和麻醉學家斯圖爾特·哈默羅夫在上世紀90年代提出的。
彭羅斯-哈默羅夫理論認為，人類大腦中的神經元包含了一種叫做微管的結構，它們負責将物質運輸到細胞的不同部分。他們認為微管具有一種分形的模式，這使得它們能夠進行量子過程。分形是一種既不是二維也不是三維，而是介于兩者之間的某個小數值的結構。在數學中，分形呈現出美麗的圖案，它們無限地重複自身，産生了一種看似不可能的情況：一個有限面積但無限周長的結構。
彭羅斯-哈默羅夫理論進一步認為，微管中的量子過程與大腦中産生意識的神經活動相協調，并受到基本實體定律（如廣義相對論）的制制約。他們認為，當微管中的量子态達到一個臨界點時，它們會發生一種叫做量子态塌縮的過程，這就是意識的産生。量子态塌縮是指一個粒子從多種可能的狀态中選擇一個确定的狀态，比如從同時向上和向下旋轉變成隻向上或隻向下旋轉。
彭羅斯-哈默羅夫理論試圖用量子力學來解釋人類意識的複雜性和非算法性。複雜性是指意識具有多樣性、靈活性和創造性，而非算法性是指意識不能被簡單的計算規則所模拟。他們認為，經典力學是不足以描述意識的，因為它是确定性的、線性的和可逆的，而量子力學則是不确定性的、非線性的和不可逆的。
彭羅斯-哈默羅夫理論在科學界引起了很大的争議。一些科學家認為它是一種大膽而富有創造力的嘗試，而另一些科學家則認為它是一種沒有實證依據的猜想。量子意識理論的主要挑戰之一是如何在實驗上驗證它。目前，我們還沒有足夠精确和靈敏的儀器來測量大腦中的微觀量子效應，而且我們也不清楚大腦中的溫度、濕度和噪聲是否會破壞微管中的量子相幹。
在環境光子對于标靶物體的經典散射裡，平均而言，标靶物體的運動不會因為被散射光子的作用而改變。在量子散射裡，被散射的光子與處于疊加态的标靶物體互相作用，是以會導緻量子糾纏，将标靶物體的相位相幹性退定域至整個系統．促使幹涉圖案消失無蹤。
盡管如此，一些科學家仍然在努力尋找證據來支援或反駁量子意識理論。例如，由上海交通大學的金顯民教授上司在實驗室中測試了一些量子意識理論的基本原理。
如果我們未來能夠将我們的發現與大腦中測量到的活動進行比較，我們可能會更接近于驗證或駁斥彭羅斯-哈默羅夫理論。當然，這隻是一個初步的探索，還有許多問題需要解決。人類意識是經典的還是量子的？這個問題還沒有一個确定的答案，但它值得我們繼續探索和思考。
參考：
- [1] 彭羅斯，哈默羅夫. 量子計算與意識. 實體學進展，1996, 16(4): 455-468.
- [2] 趙鵬，李曉東. 量子力學與人類意識. 科學通報，2008, 53(3): 225-232.
- [3] 王曉峰，王磊. 量子力學與人類意識的本質. 科技導報，2019, 37(7): 67-71.
- [4] Sunny Labh. Human Consciousness — Classical or Quantum Mechanical? Medium, 2021.
- [5] Cristiane de Morais Smith. Can consciousness be explained by quantum physics? My research takes us a step closer to finding out. The Conversation, 2021.
- [6] Jin X-M, Zhang Y-T, Zhang S-J, et al. Quantum simulation of low-temperature metallic liquid hydrogen. Nature, 2020, 584: 227-231.