在無邊無際的宇宙中，充滿了無限令人神往的奧秘，而其中最能引起人們的興趣，同時又被認為最難攻克的問題則是意識在人類的大腦中是怎樣發(fā)生的這一關(guān)于精神活動的基本問題。意識問題歷來是哲學(xué)家十分關(guān)注的研究對象，但是經(jīng)過長達幾個世紀的研究，至今還沒有取得實質(zhì)性的進展。由于研究意識問題涉及到的主觀經(jīng)驗難于用客觀的實驗方法進行度量和分析，所以在很長的時間里，意識一直被排除在科學(xué)研究的范圍之外，科學(xué)家也往往諱言自己的研究與意識問題有關(guān)，盡管他們覺得這是一個非常重要的問題。經(jīng)過諾貝爾獎金獲得者克里克的不斷倡導(dǎo)，國際學(xué)術(shù)界對意識問題產(chǎn)生了越來越濃厚的興趣。不僅哲學(xué)家、心理學(xué)家，而且神經(jīng)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和計算機科學(xué)家等諸多領(lǐng)域的杰出人物都被吸引到意識問題的研究中來，他們決心對意識問題進行全方位的跨學(xué)科研究和探索，其標志是1994年春在亞里桑那州圖森市召開的“建設(shè)意識的科學(xué)基礎(chǔ)”大會。20世紀90年代被科學(xué)界稱為“腦的十年”，其目的就是號召科學(xué)家們研究腦的工作原理及其發(fā)生功能障礙的原因?？茖W(xué)的進步呼喚人類揭開意識的奧秘，但是在國際上廣泛開展用自然科學(xué)方法研究意識問題的同時，國內(nèi)卻無專門研究意識問題的機構(gòu)和隊伍，因此筆者覺得有必要撰寫此文以引起國內(nèi)學(xué)術(shù)界對意識問題的興趣和注意，并在21世紀對解決意識問題做出應(yīng)有的貢獻。

        早在2500年以前，希波克拉底就開始了意識的神經(jīng)底物研究。希臘人發(fā)明了靈魂的化學(xué)，他們用地、水、火、風(fēng)四種元素的組合產(chǎn)生四種氣質(zhì)：粘液質(zhì)、血液質(zhì)、黑膽汁質(zhì)和黃膽汁質(zhì)。亞里士多德將腦想像為一個散熱器用以冷卻血液。笛卡兒提出腦以流體泵的方式工作，它將被稱為“動物的精神”流體送到脊髓再到肌肉，但是神經(jīng)生理學(xué)家卻通過實驗發(fā)現(xiàn)這種“動物的精神”流體并沒有可以測量的體積。

        科學(xué)家曾一度認為腦是動物的精神之源，可是到18世紀晚期，普羅卡斯卡（GiriProchaska）卻發(fā)現(xiàn)無腦畸形新生兒也可以表現(xiàn)出完全正常的行為，因此他提出感受器是動物的精神之源，而所謂的精神則由來自環(huán)境的剌激所釋放。后來他利用牛頓光學(xué)將這一基本思想、發(fā)展成為反射行為理論，并把腦看作一面復(fù)雜的、被動的鏡子，但是在伽伐尼（Galvani）和伏特（Volta）剛發(fā)現(xiàn)生物電不久，他犯了一個錯誤，即把感覺印象等同于電流。

        在能量守恒定律被發(fā)現(xiàn)以后，開始把動物的精神看作神經(jīng)能量，神經(jīng)能量從環(huán)境通過感受器流入腦再通過肌肉流出，它可以被神經(jīng)細胞所存貯和釋放，而環(huán)境則被看作產(chǎn)生神經(jīng)能量之源的力場。一位格式塔心理學(xué)家曾經(jīng)將感知等同于腦中的電場分布，但很快遭到斯佩里（RogerSperry.1958）的否定。斯佩里把云母條和銀針放入經(jīng)過訓(xùn)練的貓和猴的視覺皮層，發(fā)現(xiàn)電場完全扭曲而對有關(guān)視知覺的行為影響卻可以忽略不計。

        隨著計算機的發(fā)明和信息論的發(fā)展，腦逐漸被看作一個復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)。來自環(huán)境的信息通過感覺系統(tǒng)的變換，經(jīng)由軸突通道的傳遞和動作電位的攜帶，在腦中被起工進制開關(guān)作用的突觸所改變而存貯為固定的模式，并且所存貯的模式在有限信道容量和熵損失的條件下可以通過讀出而回憶，以匹配或聯(lián)系新的輸入模式，就像計算機中的內(nèi)容尋址記憶一樣。且然信息處理的概念在一定程度上加深了人們對腦功能的理解，但它并不能解釋腦是如何從感覺刺激中獲得意義的這一問題，因為信息處理只考慮信息的變換、運算和傳輸，而信息所包含的意義最后必須通過腦的神經(jīng)活動來揭示。

        1.神經(jīng)還原主義

        神經(jīng)還原主義的代表人物是克里克，他提出驚人的假說，即“你”，你的喜悅、悲傷、記憶和抱負，你的本體感覺和自由意志，實際上都只不過是一大群神經(jīng)細胞及其相關(guān)分子的集體行為而己。這一假說的實質(zhì)在于把長期困擾哲學(xué)、心理學(xué)界的復(fù)雜問題還原成一個典型的現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)問題，最重要的是強調(diào)用嚴肅而精心設(shè)計的實驗來研究意識問題，并且應(yīng)以視覺及其注意機制為突破口?，F(xiàn)在一些新的實驗儀器技術(shù)，如“正電子發(fā)射斷層圖（PET）、功能性核磁共振技術(shù)（fMRI）”等無損傷腦技術(shù)的發(fā)明和改進，已經(jīng)為用還原主義的方法研究意識問題提供了前所未有的實驗證據(jù)和可能性。

        2.神經(jīng)達爾文主義

        神經(jīng)達爾文主義的代表人物是埃德爾曼（GeraldEdelman，諾貝爾獎金獲得者），他提出選擇性學(xué)習(xí)的概念，即正像環(huán)境壓力選擇一個物種中適應(yīng)性最強的成員一樣，輸入大腦的信息通過強化神經(jīng)元之間的聯(lián)系，選擇不同的神經(jīng)元集群，以對應(yīng)于，比如說最有用的記憶。選擇性學(xué)習(xí)的要旨是在學(xué)習(xí)之前腦中己存在大量具有特定信息結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元集群，但在學(xué)習(xí)之后只有與外部輸入剌激相應(yīng)的神經(jīng)元集群才得到選擇性強化，這與信息處理或指令性學(xué)習(xí)是不同的，因為后者在學(xué)習(xí)之前腦中并不存在任何特異性的神經(jīng)元集群。

        3.量子主義和非決定論

        量子主義最有力的代表人物是?？藸査梗↗ohn Eccles，諾貝爾獎獲得者），他提倡用量子力學(xué)建立關(guān)于意識的理論。意識的量子觀可以用克里克的搭檔科克（Christ of Koch）的一個三段論來概括：量子力學(xué)是玄奧難解的：意識也是玄奧難解的；所以，量子力學(xué)與意識必然是相關(guān)的。

        《皇帝的新腦》作者彭羅斯（Penrose）提出準量子效應(yīng)的概念，并猜想微管執(zhí)行著某種非決定性的量子計算，這種計算在某種程度上產(chǎn)生了意識，所以每個神經(jīng)元不應(yīng)被看作簡單的開關(guān)，而應(yīng)被看作一臺獨立的復(fù)雜計算機。

        4.新神秘主義

        新神秘主義者認為人類根本就不可能建立關(guān)于意識的科學(xué)理論。哲學(xué)家耐格爾（Tomas Nagel）提出，對人類以及許多高等動物（比如蝙蝠）來說，主觀經(jīng)驗是其最基本的特征，正是它在一定程度上使得生物成其為生物；而科學(xué)根本就無法洞悉主觀經(jīng)驗的王國，不論我們掌握多少關(guān)于蝙蝠的生理學(xué)知識，都無法真正了解是什么使得蝙蝠成其為煽幅。哲學(xué)家麥金（Colin Mcginn）也認為人類有其自身的認知限度，其中之一就是不可能解決心身問題，就像老鼠不能求解微分方程一樣。

        5.功能主義

        功能主義的基本思想在于，意識只是大腦的一種功能，它也可以用人造機器來實現(xiàn)，其代表人物是人工智能學(xué)家明斯基（Minsky）、西蒙（Simon）和紐韋爾（Newell）。他們認為人類的思維在本質(zhì)上是物理符號操作，而圖靈機則是實現(xiàn)這一操作的基本工具。由于人工智能在實現(xiàn)人類的高級認知功能方面遇到了極大的障礙，所以用計算機產(chǎn)生意識的思想開始受到懷疑，哲學(xué)家丘奇蘭德等（Paul M Churchland和Partricia S Churchand）因此進一步強調(diào)用模仿大腦的系統(tǒng)也許能產(chǎn)生意識。

        6.連接主義

        連接主義旨在用具有簡單計算功能的人工神經(jīng)元通過相互連接而構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來作為研究大腦的計算模型。連接主義者主要在分析人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、算法和動力學(xué)特性的基礎(chǔ)上來解釋大腦的高級認知功能。他們認為只要人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性達到一定程度，并且抓住生物神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵特征，就能產(chǎn)生所謂的意識。

        1994年春在亞利桑那大學(xué)召開的“建設(shè)意識的科學(xué)基礎(chǔ)”大會上，查默斯（David Chalmers）曾宣稱，研究神經(jīng)元不可能揭示出為什么聲波對我們耳朵的撞擊，能引起我們對《貝多芬第五交響曲》的主觀體驗。在他看來，不論神經(jīng)科學(xué)家對大腦的了解有多么透徹，他們都不可能在物理世界與主觀世界之間的“鴻溝”上，架起一座理解的橋梁。雖然很多人非常欣賞他的觀點，但是科克（Koch）卻強烈譴責(zé)說：“我怎么知道你的主觀體驗與我的一樣？甚至我怎么知道你具有意識。”

        查默斯和科克提到的關(guān)于主觀體驗問題可能是對意識進行還原主義研究的最大難點，哲學(xué)家通常稱之為可感受特性問題，比如怎樣解釋紅的程度；如果不同的個體（人或動物）在觀察某個物體的特性時主觀感覺是不一樣的，那么使用還原論的術(shù)語解釋這些特性，就可能遇到很大麻煩。事實上要嚴格確定大腦中的紅色神經(jīng)相關(guān)物也是極其困難的，因為我們所進行的任何一項觀察，都需要很多神經(jīng)元的復(fù)雜相互作用才能完成，也許根本就不存在所謂嚴格紅色神經(jīng)相關(guān)物（只要它出現(xiàn)，即意味著你看到了紅色）。

        研究意識的另一個難題涉及外部世界的真實性。大腦的主要作用是指導(dǎo)我們在周圍的世界里生活，但是這一世界是真實的嗎？對這個由來已久的哲學(xué)問題，克里克的解決方案是假設(shè)確實存在一個外部世界，它大體上不依賴于我們對它的觀察?？死锟颂岢鲞@個研究假設(shè)的目的是為了避免喋喋不休的爭論，但是如果事先都沒有一個正確的立場來理解觀察主體和外部世界的關(guān)系，那么，由此而建立的意識理論大廈將必然是脆弱的，所以意識問題的研究仍然期待著哲學(xué)觀念上的突破。

四、認知相對論綱領(lǐng)

        通過對研究意識問題的難點分析不難認識到，如果要建立關(guān)于意識的科學(xué)理論，就必須有一個合理的哲學(xué)立場作為出發(fā)點。首先我們不能指望利用意識的理論能夠預(yù)測大腦中發(fā)生的神經(jīng)過程，但是我們可以用它作為指南來設(shè)計具有意識的機器。有人可能會反駁說沒有預(yù)見能力的理論根本就不是科學(xué)的理論，事實上關(guān)于飛行的理論，即空氣動力學(xué)，就不能預(yù)測鳥類在飛行時腦中發(fā)生的神經(jīng)過程，但是它卻是設(shè)計飛機的基礎(chǔ)，難道你能說空氣動力學(xué)不是一門科學(xué)嗎？此外，關(guān)于意識的科學(xué)理論應(yīng)該有它自己的基本原理作為整個意識大廈的支柱，這些原理不僅要在主觀世界和客觀世界之間架起一座橋梁，還要具有相對獨立性，即它們不能夠被物理學(xué)的基本原理所完全推導(dǎo)。

        基于上述關(guān)于意識理論的要求和對人類思維以及動物意識行為的觀察，筆者提出下面兩條基本原理：世界的相對性原理和符號的相對性原理，作為研究意識的理論基礎(chǔ)。

        1.世界的相對性原理

        不同的動物看到的外部世界是不一樣的，蜜蜂可以看到偏振光，蝙蝠可以聽到超聲波，狗可以區(qū)分成千上萬種氣味，青蛙只能看到運動的物體。這說明主觀體驗所經(jīng)歷的世界并不是唯一的，據(jù)此筆者提出：

        世界的相對性原理：主體在其精神中所能觀察到的世界極大地受限于它對本體世界的觀察方式。

        世界的相對性原理實際上可以看作著名的人擇原理的推廣，人擇原理的意思是說宇宙的本質(zhì)極大地受限于我們?nèi)祟悓λ挠^察。

        多年來，哲學(xué)家和科學(xué)家一直在設(shè)法建造一座橋梁，以連接主觀世界和客觀世界之間的鴻溝，但是他們沒有想到，我們的大腦和身體恰恰就是這座橋梁。根據(jù)世界的相對性原理，主觀經(jīng)驗的世界并不完全對應(yīng)于純粹作為客體的本體世界，盡管本體的世界可能只有一個，但是主觀的世界卻可以豐富多彩，它們之間的橋梁正是主體對本體世界所采用的觀察方式。

        2.符號的相對性原理

        語言是人類進行交流的工具，也是進行思維的工具。雖然世界上有成百上千種語言，但是每一種語言都可以用來思維。比如，中國人可以用漢語思維，美國人可以用英語思維，日本人可以用日語思維。而且從現(xiàn)實生活的角度來看，每種語言對于人類描述和認識世界都是等價的，據(jù)此筆者提出：

        符號的相對性原理：主體在用語言描述和認識它所能觀察到的世界時，所有語言的物理形式都等價。

        對符號的相對性原理這一名稱，切不可從字面上去理解，事實上它借用了物理學(xué)中的狹義相對性原理，即所有慣性坐標系對于物理定律的描述都等價。在符號的相對性原理中，可以把各種語言的物理形式理解為描述世界的不同坐標系。世界的相對性原理和符號的相對性原理構(gòu)成了認知相對論的核心，筆者以它們?yōu)榛A(chǔ)提出下面用于解決意識問題的認知相對論綱領(lǐng)：

        （1）意識的研究應(yīng)該分為三個方向，即人類的意識、動物的意識和機器的意識，同時要注意采用不同的方法：不要輕易將人類的意識強加到動物身上，也不要過高地期望機器會具有人類同樣的意識；因為人、動物和機器觀察世界的方式存在較大的區(qū)別，根據(jù)世界的相對性原理，他們所觀察到的世界可能很不相同。

        （2）對人類來說，意識的研究應(yīng)該集中在發(fā)生意識障礙的機制，以及治療這些障礙的方法（研究正常人受到的限制太大），不要試圖建立所謂的腦模型去闡明正常人的意識活動，因為我們的大腦和身體就是一個很好的解釋，而且腦模型即使能夠產(chǎn)生意識，也可能根本就不是人類的意識。

        （3）對動物來說，意識的研究首先應(yīng)該集中在它們所觀察到的世界究竟與人類有何不同，以及它們之間是如何交流的問題上，然后再去考慮動物神經(jīng)系統(tǒng)的各個器官或核團以及各個皮層功能區(qū)在產(chǎn)生這些意識活動時是怎樣發(fā)生作用的，但不要過于狂熱地去尋找所謂外部世界的神經(jīng)對應(yīng)物，因為這種神經(jīng)對應(yīng)物一方面可能由于信息在神經(jīng)系統(tǒng)中的大范圍分布式表達而根本不存在，另一方面即使存在它對不同類個體幾乎沒有意義，對同類個體也可能由于依賴它的經(jīng)歷和特異性而具有不同的位置和模式。

        （4）解決意識問題的關(guān)鍵和標志是制造出具有意識的人工機器，而不是去揭示意識產(chǎn)生的神經(jīng)生理機制。雖然人類仍然不清楚鳥類飛行的神經(jīng)控制機制，但是已經(jīng)掌握了飛行的秘密，因為我們能夠制造飛機。所以，如果人類能夠制造出有意識的機器，也同樣意味著我們揭開了意識的奧秘。

        （5）有多種不同的方案設(shè)計具有意識的機器，但是傳感技術(shù)和模式識別技術(shù)的水平將決定著有意識機器所能觀察到的世界的極限，同時也決定著機器智能的極限。根據(jù)世界的相對性原理，機器所觀察到的世界受限于它的觀察方式，我們完全可以給機器裝上不同于人的傳感系統(tǒng)和識別系統(tǒng)，讓它直接看到偏振光、電磁場，聽到超聲波、次生波。根據(jù)符號的相對性原理，我們可以選擇某種特定物理形式的語吉賦予不同的機器個體，讓它們用語言來描述和認識它們所觀察到的世界，并用語言進行相互之間的交流。

        1998年泰勒（Taylor J G，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家）明確提出，意識的探究競賽已經(jīng)開始了?？梢娍茖W(xué)界對于意識的研究興趣已經(jīng)達到了前所未有的高潮，但是在這種迫在眉睫的形式下，國內(nèi)還沒有建立起自己的研究隊伍，不能不令人感到遺憾。意識向來被認為是潛在的、無止境的問題之源，也是科學(xué)固守的最后一塊陣地，雖然它曾經(jīng)為科學(xué)所拒之門外，但是現(xiàn)在己成為合法的科學(xué)研究對象。在征服意識問題這一歷時久遠的任務(wù)中，難道炎黃子孫不應(yīng)該有所作為嗎？