刘洁

【摘 要】文章通过引入量子力学为认知研究提供了新的理论框架，阐述了认知记憶过程中具有的量子纠缠、量子不确定性等特征，为自由意志在认知形成过程中的重要意向作用进行了解释。

【关键词】记忆 认知 量子认知

人类认知领域和量子力学的相似性源于：调查对象与调查过程的不可分离性。我们无法在原子行为和与之有交互作用的测量仪器之间给出清晰的分界，仪器定义了原子行为出现的条件。在心理学中，通过调查个体的情绪认知状态来反映个体状态；社会科学中，通过观察个体在选择中的偏好来反映他的偏好。量子力学，特别是它的数学形式体系，旨在应对认识论的挑战：我们怎样才能了解一个随我们对它的了解而改变的系统。本文在承认神经元层次物理作用的同时，将传统物理力学无法解释的部分带进了量子理论范畴。

一、认知整体是不断建构的

大脑记忆的形成基础是对外界信息的接收，即对原始意识信息的感知。这些意识信息是记忆形成的必要条件。对于意识信息如何在大脑中被存储，已成为研究记忆形成的关键。在量子认知的模型中，记忆存储被看成是一种量子存储。对可存储的意识信息而言，量子计算存储更符合意识信息片段式接收模式，以及大脑对信息的存储庞杂性和低耗能的要求；量子纠缠可以解释意识信息的容错性和不确定性；众多生物科学研究的结果为大脑中量子活动产生的可能性提供了支持。

微观粒子行为所表现出来的概率性、不确定性与人类认知、决策有相似之处，它的运动极易被情景影响。认知信息并不处于一个固定的状态，它受到不同时间、不同地点等外界环境因素的影响，在认知的进化过程中不断进行修正与丰富，同时，个体的内省式观察也是影响认知信息变化的重要因素。当下情境的记忆受到相关记忆点的纠缠影响，各时间点的记忆共同构成了当下提取出的记忆信息，因此在这个意义上各时间点的记忆是一个完整的整体。而认知整体在相关情境以及提取过程中不断重新建构，对过去信息的回忆作为整体认知信息的部分具有整体的特征。

二、第一进程影响下的认知

认知系统在量子认知中被认为是多种概率性可能的组合，认知变量在被测量前不需要赋值，而赋值也仅仅是一种可能性，当且仅当观察者测量的时候系统才会从组合态坍缩为单一态。这就像薛定谔的猫，虽然测量之前是无序的混乱状态，但这些不确定在一定的概率下却是最终结果的必要条件，有序和规律来自无序。测量的主体无法是系统本身，否则系统确定则与量子的不确定性相违背。因此测量来自系统之外，超越系统，是绝对自由的，称为第一进程（process 1）。冯纽曼将第一进程视为个体意识中为达成某种特定回馈的意向，代表人类的心灵，量子物理被认为是用以解释连接心灵与物理世界的通道。心灵是绝对自由的，但人却不能成为神，这是受到量子芝诺效应[ 量子力学认为测量会改变被测量的系统。古希腊哲学家芝诺曾提出一个飞矢不动的悖论，根据这个悖论，在量子测量中当观测频繁到一定程度时量子体系会表现出芝诺效应，一个系统被连续不断的测量，那么它将是不变的、不衰减的。图灵认为，“假如一个系统处于某种特征状态之下，现在每秒对这个系统进行N次测量，那么即便这个状态是不稳定的，当N趋向无穷大的时候，系统状态发生变化的概率是零，也就是测量可以消除运动”。]的限制。物理学家E.C.G.Sudarshan 和R.Misra将量子测量中类似于飞矢不动悖论的现象被称为“量子芝诺效应”。根据量子芝诺效应，测量的次数达到无穷多时，测量结果的概率性将消除。

仅规定“是”“否”两个答案，其中“是”是期待回馈，个体仅提出问题，答案根据指定统计规律自然选择。回答者不设定答案，而是根据提问逐渐形成答案。在测量过程中已经确定的意识状态不会因自由意志再发生变化，前后问题的回答必须保持逻辑一致性。假设某一提问得到“是”，接着在原始状态“是”演变的连续性时间尺度上进行相似的快速提问，根据量子动态规则，这些提问的答案很大可能上为“是”。在缺乏这种一系列快速的意向性提问时，原始状态将迅速转化为不同状态。在这个例子中，量子随机性的加入使意识的意向有效性被消除，无序形成了有序，即提问的不确定最终将答案确定下来。在这些答案的统计变化中量子规律形成强力趋势消除了问题选择带来的有效影响。在此，个体控制着问题的提出，对答案进行测量的问题即第一进程，那么我们可以假设心理因素对物理世界具有潜在的影响力。

冯纽曼认为一个人的经验生活是一连串的意识经验，个体所经历过的经验事实会转变为意识信息存储于大脑。个体经历过的经验自我是意识经验的一部分，经验自我为意识的关注焦点提供了背景支持。他区分了第一进程干预和机械化的第二进程，第二进程在没有第一进程干预时影响物理系统的演化。第二进程提出了对经典理论的量子化过程，它在没有任何观察系统的干预下对物理系统的演化进行具体说明。依据确定的第二进程机械化演化的人体的大脑必然会在持续演化中产生存在大量重叠和冲突的模糊行为模板，而非一个单一的清晰界定的行为模板。第一进程从这些混乱的可能性中提取出一对非此即彼的可能性，分别被称为“是”和“否”。如果答案为“是”并且包含一个可形成对问题快速重新界定的积极评价因素，那么量子芝诺效应可以将这个积极评价转变为积极行动。对量子芝诺效应性质的应用会促进物种生存。由这个量子模型所引起的意识作用力的物理功效可以合理地解释我们的大脑怎样及为何会以可以利用量子芝诺效应的方式进化。

第二进程下大脑产生未经个体意向性参与引导的混乱信息，个体无法决定这些信息的产生，下一个意识产生之前无法对头脑中的信息做出预测。心灵在审视自我意识时，正如对这些信息进行测量，不同审视角度决定不同意识的产生，不断进行相同角度的审视则可能得出同样的意识。个体可以决定产生怎样的意识，大脑中存在不为主体所知的绝对自由意识。在主体观测之前并不能自我表征，意念投射的方向决定了意识产生的种类，大脑会集中处理所需信息，排除干扰信息，意向是意识的能量来源。在被主体意向投射之前各类信息混沌自处，提取后的模糊信息只有在不断进行有意向性的测量后才能最终确定下来。人类生活环境的复杂性使个体无法预知自身未来的具体意识，被经验环境所决定的个体又可以控制自身意识，这样个体将察觉到的意识当作世界本身。

三、结语

人类认知的量子模型为人类认知和人类行为打开了全新的视角。首先，它引起对认知的整体模型的研究：认知不可以被完全分解为它的最简组成部分，而是以整合系统运作。再者，这意味着人类认知是不断进化的，受到同外部世界的交互作用以及其内部作用（如内省）的持续影响。这样就为我们研究认知提供了一个内在语境的、可塑性的模型，它不具有确定的特征，而是在与环境的交互作用中逐渐形成。量子力学成功解释了微观系统中的一些问题，用量子力学的概念和形式为认知研究的发展提供了新的可能和启发是人类认知过程中的巨大进步。

【参考文献】

[1]Daniel L. Scharcter.The Seven Sins of Memory：how the mind forgets and remembers[M].Mariner Books，2002：272.

[2]Frederic C.Bartlett. Remembering：A study in experimental and Social Psychology[M].Cambridge University Press，1995：344.

[3]Henry P. Stapp. Quantum interactive dualism： An alternative to materialism[J]. Zygon，2006.41（3）：599-616.