量子物理能否助力解决意识难题?一个基于纠缠自旋与光子的假说

意识难题是主观体验如何由脑物质产生的问题。我建议探索量子物理可能成为答案一部分的可能性。主观体验的同时统一性与复杂性从经典物理视角难以理解。相反,量子纠缠天然既复杂又统一。此外,与经典物理相比,量子物理中物质的概念要微妙得多,且量子计算表明量子效应有助于信息处理。基于量子技术与神经科学的近期进展,我提出一个具体假说作为进一步研究的基础,即主观体验与自旋的复杂纠缠态的动力学相关,该纠缠态通过光子交换持续生成并更新。凝聚态系统在室温或体温下的自旋可具有处于主观体验相关范围(毫秒到秒)的相干时间。光子非常适合在宏观距离上分发纠缠。神经元发射光子,线粒体中的活性氧物种可能是来源。视蛋白是光敏蛋白,可作为单光子探测器,存在于脑中且在进化上保守,表明它们发挥某种功能。我们最近通过详细数值建模表明轴突可合理地充当光子波导。氧分子具有非零电子自旋并发射光子,可能作为光子与自旋之间的接口。可实现的 photon 速率似乎远超支持主观体验带宽所需。所提假说在神经科学、量子物理、进化生物学、心理物理学和哲学中引发了许多有趣的实验与理论问题。