由美國宇航局提供的宇宙星系圖。（Shutterstock）
我們知道人是有意識的，因為我們能體驗和感受到事物。然而，科學家和偉大的思想家們卻無法解釋意識是什麼，他們同樣對意識的來源感到困惑。
MSN科技欄作者大衛·克魯克斯（David Crookes）報導，數學家和理論物理學家約翰內斯‧克萊納（Johannes Kleiner）表示，意識體驗——顯然是現實的一部分。人們都擁有它，但不理解它與已知的物理學的關係，人類對宇宙的理解是不完整的。
在德國慕尼黑數學哲學中心工作的克萊納希望數學能幫他精確定義意識。他正與英國牛津大學的數學家肖恩·塔爾（Sean Tull）進行合作，兩人在某種程度上受到一種稱為泛心理學（panpsychism）的哲學觀點的驅動。
泛心理學主張，即使是最微小的物質也與生俱來擁有意識——依照這種理念，現實的基本組成部分也有意識體驗。關鍵是，它暗指意識在整個宇宙中無處不在。
大腦能幫助我們弄清宇宙嗎？
克萊納和塔爾說，如果研究人員能夠回答我們的大腦如何產生主觀體驗，那麼，他們的數學模型也有可能延伸到無生命的物質。
克萊納通過電子郵件接受美國太空雜誌《關於太空的一切》（All Aabout Space)採訪時說：「如果你根據從大腦中獲得的數據給意識開發一個數學模型，你可以將這個模型應用到其它系統（例如計算機或）中，看看它對它們對意識體驗怎麼說。」
一些傑出的思想家對泛心論的觀點很重視，著名的牛津物理學家羅傑‧彭羅斯（Sir Roger Penrose）爵士就是其中之一，他是最早提出我們在審視意識時要超越神經科學的學者之一。
他強烈建議我們考慮量子力學的作用，在他1989年出版的《皇帝的新思維：關於計算機、思維和物理定律》一書中，他提出人類的意識是量子效應的產物。
這個想法在與麻醉師兼心理學家斯圖亞特‧哈默羅夫（Stuart Hameroff）的合作中，演變成為一種叫做「精心策劃的客觀還原」（Orchestrated Objective Reduction，Orch OR））的假說。
這種假說認為，意識可能產生於大腦神經元深處的微管中的量子振動，而不是傳統觀點，即意識是由於神經元之間的聯繫。
然而，重要的是，「Orch OR表明大腦的生物分子過程與宇宙的基本結構之間有聯繫。」彭羅斯和哈默羅夫在2014年3月《生命物理學評論》（Physics of Life Reviews）雜誌的論文《宇宙中的意識：回顧「Orch OR」理論》上闡述。
克萊納和圖爾正是在這個基礎上工作的。他們還受到神經學家和精神病學家朱利奧‧托諾尼（Giulio Tononi）的啟發，後者是威斯康星大學意識研究的傑出特聘教授。
托諾尼的綜合信息理論（Integrated Information Theory，下簡稱IIT）發表在《BMC神經科學》（BMC Neuroscience）雜誌上，是一小類有前途的意識模型之一。「IIT是一個非常數學化的理論。」克萊納說。
IIT講，意識是現實的一個基本方面：它存在並且是有結構的，具體、統一和明確的。一個核心理念之一是，當信息在整體系統的子系統之間移動時，就會出現意識：要有意識，實體必須是單一的和綜合的，並且必須擁有一種叫做「phi」（符號表示：Φ）的屬性，它取決於子系統的相互依賴性。
換句話說，你的桌上可以有一堆硬幣，每個硬幣上面都有一堆神經元。如果沿着這些路徑傳播的信息對這些硬幣至關重要，那麼你就有了很高的「phi」，因此就有了意識。
如果這些硬幣可以作為子系統完美地運作，而沒有信息流向和流出其它硬幣，那麼就沒有「phi」，也就沒有意識了。子系統之間的相互依賴性越大，某些東西就越有意識。
克萊納表示，「綜合信息是一個抽象的數量，如果你對系統有很好的詳細描述，你就可以計算出來。」他還補充說，該系統不一定是生物學的。
「結果是一個數字，用「phi」表示，所以如果你有一個蘋果機，你可以問裏面有多少綜合信息，就像你可以問裏面有多少能量。你可以談論一台計算機里有多少綜合信息，就像你可以談論熵（entropy）一樣。」
根據IIT，這種理論在很大程度上支持泛心論，因為即使是一個質子也能擁有「phi」。就像蘋果一樣，空調和電腦可以擁有它，你的椅子和桌子也可以擁有宇宙中的各種其它物質。
「當涉及到實驗證據方面時，有幾項獨立研究指出了綜合信息和意識之間存在關聯。」克萊納說。
那么子系統有意識的體驗嗎？沒有；所有系統都是有意識的嗎？不是。
克萊納談道：「該理論由一種非常複雜的算法，當它應用於一個物理系統的詳細數學描述時，它可提供關於系統是否有意識以及它意識到什麼的信息。」
「數學就是這樣，如果某種東西根據理論是有意識的，那麼構成這個系統的元件本身就不能有自己的意識體驗。只有整體有意識的體驗，而不是部分。應用於你的大腦，這意味着你的一些大腦皮層可能是有意識的，但構成大腦皮層的粒子本身並沒有自覺意識。」
這對宇宙意味着什麼？
「假設有一對孤立的粒子漂浮在太空的某個地方，如果它們以正確的方式相互作用，它們就具有某種初級的意識形式。」克萊納說。
因此，根據IIT的說法，宇宙確實充滿了意識。但它對宇宙的物理部分有什麼意義嗎？該理論的數學說，它沒有。一個物理系統將獨立運行，無論它是否有意識的體驗。
克萊納舉了一台電腦的例子。他說，IIT的數學表明它可能有意識，但這不會改變它的運作方式。
「這與該理論的形而上學基礎相悖，其實該理論具有強烈的唯心主義特點。」克萊納說。「它把意識放在第一位，把物質性放在第二位。我們可能會在某個時候看到數學的一些變化，以便更恰當地考慮到這種基礎。」
這就是他和圖爾的研究要解決的問題。突現論的意識理論傾向於聲稱物質性就是一切。
與之相關的現代物理學問題
克萊納表示：「他們會否認意識獨立於物質或比實體更主要，他們會說意識只不過是一種特定的物理現象，是在特定條件下從基本物理量的相互作用中產生的。」
另一方面，他和圖爾的數學版本的IIT，旨在成為一種所謂的「意識的基本理論」。克萊納說：「它試圖將意識交織到現實的基本結構中，儘管是以一種非常特別的方式。」如果它表明宇宙是有意識的，那又會怎樣？後效應如何？
「可能有道德層面的含義。現對於沒有意識體驗的系統，我們傾向區別對待有意識體驗的系統。」克萊納說。
然而，如果事實證明意識在宇宙中起着因果作用，它將對世界的科學觀產生巨大影響。他說：「這可能會引發一場科學革命，可與伽利略發起的那場革命相提並論。」
而這確實是需要牢記的事情。
