华尔兹的哀的头脑风暴
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物理(14)
‘自我意识’起源问题新思路的设想--标度图景,对称性自发破缺,与Goldstone准粒子
2015-08-01 18:14:18  Goldstone定理  意识  物理  标度 

意识的起源,这个问题属于科学三大根本问题“宇宙起源;生命起源;意识起源”之一。我个人的看法是,因为对宇宙和生命的认识都要通过人的意识,也许意识起源问题比其他两个更基本,或者至少是和其他两个以某种奇特的方式纠缠在一起。

 

脑科学的进展,对意识问题取得了不少突破。我们现在已经知道了不少人的意识体验对应的脑区。然而,正如许多人指出的,虽然脑科学很有用,但在基本理论层次,只是解决了意识的‘软问题’,即只是找到了脑物质与意识的对应和联系,而非解释。用我之前这贴“科学也许就是数据压缩”http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18608的话说,脑科学无法把这些对应进一步逻辑‘压缩’,所以不是根本的‘解释’。

 

这种更基本的‘解释’,就是所谓的‘意识硬核(hard core)问题’。现在已经有不少破解这个硬问题的设想,比如Dennett提出的subject体验只是illusion,所以不存在这个硬问题;再如近来有人提出的信息整合理论(IIT),从信息角度入手,http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18559 ,也许可以作为备选思路;另外,我个人还猜测也许从计算机程序和算法角度入手可以有更好的理解,比如利用人脑-计算机相连或者把人的意识转入计算机虚拟世界的方式来研究意识体验背后的程序和算法,不过因为我现在对计算科学还不熟悉(正在补知识中 >.<),所以这块先就打住了。

 

这里,我论证‘意识硬核问题’的前提是‘自我意识起源’问题。

 

设想利用脑科学的技术,把一个人的主管‘自我意识’的脑区暂时关闭,那么现在,这个人显性意识就暂时没有了。这时,容易理解,即使给他电击和化学物质刺激,他的大脑相应部分虽然能有反应,但是因为‘自我意识’已经丧失,‘他’不会‘感觉’到这些刺激。也就是说,在没有‘自我意识’的情形下,是不存在‘意识硬核问题’的。从而,‘意识硬核问题’的前提是‘自我意识’起源问题。只有在‘自我’存在的情况下,探讨意识体验才有意义。

 

接下来,如何解释‘自我意识’起源呢?

 

古代的一些‘冥想’流派虽然有很多不靠谱吹的天花乱坠的东西,但其核心思想 -- ‘自我意识’是幻觉,却是深刻的洞见。古代佛家的看法用现代科学的语言说就是:‘自我’(我执)不是一种基本的东西,而是类似现在说的‘emergent'的东西,由更基本的一些组成元素的结合而产生一种模式。著名的新无神论四骑士之一,宗教批评者,20+年的冥想修行者,神经生物学家Sam Harris,在他的新书‘waking up -- a guide to spirituality without religion'指出,古代佛家的‘无我’论既在个体主观修行体验(比如通过观呼吸乃至最后的纯粹‘观’)中能够被实证,也在现代脑科学中得到了佐证。脑科学中的证据就是‘分脑实验‘--把一个人的大脑分成两半后,两半各自体现出自己的‘自我意识’,把两半重新链接后,两个‘自我意识’又可以重新组合成原来的‘自我意识’。

 

虽然古代佛家通过深度‘内观禅定’的体验总结,正确指出了‘自我意识’的‘emergent’的本质,但这些毕竟只是经验总结。有没有数学和物理理论来描述这种emergent的‘自我’,乃至给出更深刻的图景和解释呢?

 

这里,我提出一种新思路的设想:‘自我意识’,本质是在标度图景下,因为逻辑门体系的建立,产生了新的虚拟层次,造成了标度对称性产生自发破缺,从而产生了相变--‘自我意识’的窗口从原先的物质世界pattern中分离出来成为新的相,同时,对称性自发破缺伴随产生的Goldstone准激发模式(准粒子),则可以用来描述这种新产生的‘自我意识’。

 

下面我来逐一解释。

 

首先,标度图景。参见我之前的帖子:‘观察出万物--一个观察自指模型与分形和标度不变性的起源’。http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18561。简单总结就是,物理和心理世界都是'大观察'的自指产生的,本质都是pattern,不具有根本的不同。每个人的‘自我意识’都是‘大观察’中开的‘窗口’。我当时在那贴中提出一个猜想,认为物质世界和心智世界是两种相,也许可以找到联系两者的相变。这贴中,我进一步发展了这个想法,提出这个相变就是标度对称性自发破缺伴随而来的相变。

 

然后,是逻辑门。现代用的计算机,本质是靠其中的逻辑门进行计算。对于大脑,我问过一些研究者,得到的回复迥异。这里,我就假设大脑运行和计算机一致,也是靠逻辑门的体系来计算和构建‘自我意识’。

 

接下来,我的想法是,宇宙诞生后,经过漫长的演化,在‘物质世界’复杂到一定程度时,在某些地方自发出现了逻辑门乃至逻辑门体系(比如人脑或者电脑),这些逻辑门可以自己虚拟出一个新的层次(比如一个桌球碰撞体系能虚拟出新的桌球碰撞体系)。比喻的来说,这些新虚拟出的层次,仿佛是一个个气球一样的窗口,从原来的‘大观察’平面中飘向天空。总之,新的虚拟破坏了原来大观察的标度对称性。当然,具体怎么破坏的我也不清楚。

 

根据场论中Goldstone定理(https://en.wikipedia.org/wiki/Goldstone_boson),对称性的破坏一定会对应产生Goldstone玻色子。在粒子物理中,正是这个Goldstone玻色子和原来无质量的传力的粒子结合,赋予了后者‘质量’,这就是大名鼎鼎的希格斯质量起源机制。而在凝聚态物理中,晶格的周期对称性的破坏则对应集体震动模式/准粒子--声子,也是Goldstone玻色子的一种。

 

在物理中,一般还认为,对称性破缺总是伴随着相变。比如固体液体相变对应晶格结构对称性的破缺,铁磁相变对应小磁针指向对称性的破缺。这甚至可以推广到很多非物理领域,比如细胞发育对称性破缺对应着其功能的转变。

 

在这贴中,我则认为,因为自发的逻辑门体系的产生而造成的标度对称性的自发破缺,产生了‘物质世界’-‘自我意识’的相变,同时,这个新产生的‘自我意识’,能够用相应的‘Goldstone’准粒子来刻画。在铁磁体系中,Goldstone准粒子是一种自旋波,类似的,‘自我意识’这种Goldstone准粒子也许可以看做某种‘标度波’。

 

这样,我就在标度图景下,利用对称性自发破缺和Goldstone定理,粗略刻画(‘解释’)了‘自我意识’的起源。当然,这只是一个思路的总体设想,具体的理论和计算,包括细节概念,现在还是空白。

 

当然,按照我之前说的,‘自我意识’问题只是‘意识硬核问题’的前提。即使解决了自我意识问题,仍然不代表‘意识硬核问题’得到了完全破解。

 

而我个人认为,意识硬核问题是无解的。

 

这里,我提出一种对‘意识硬核问题无法解释’的解释:对脑物质的现象可以通过物理学压缩,对意识的现象,用诸如进化心理学可以压缩(我之前的一贴还提出过利用标度图景和诺特定理来压缩高级心理活动:http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18686),如果两者都可以压缩的话,那么两者的连接和对应就肯定无法压缩(也就是‘解释’)了。

 

 

 

 

一些讨论:

 

1. 我在‘观察出万物’帖子中提到,Jake在他http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=15754帖子中猜想的物理和计算机科学(虚拟层次)的结合可能就是对应着‘物质世界’-‘心智世界’相变的‘连续相变临界点’, 在这个临界点,‘物我两忘’‘心物一元’形而下的真正实现(而非文学诗歌或者宗教玄想)!现在,在这贴中,这个相变的想法得到了进一步发展,也许距找到这个临界点不远了!同时,这个临界点也许和鑫爷在我这贴回复里说的‘心里想的石头’和‘真实地石头’的关系有关(当然,这需要我之前说的‘计算科学’对‘意识硬核问题’的进一步研究):“假设这个web(世界)上有一个虚拟的智慧生物,他的头脑中有一幅“石头的画卷”,他身旁的地面上有块真实的“石头”,要实现这个场景,要得到“石头的画卷”和真实的“石头”,实际上,可分解为与之对应的两个程序段,不管从客户端(或说浏览器)和服务器来看,代码的关联或作用显然具有一致性的。还原到数据(信息)层面,那么web(世界)上的“主观”和“客观”对立的表象仅是一种表象而已。甚至,我们也可以构造这样一种结构,让真实的“石头”为一个单独block,把这个block嵌入一个文件,并被iframe到“大脑”中某位置,这样的话,除却style的一些可定义的差别外,则它们本质上几乎完全是同一的。”

 

 

2. 物理中Goldstone准粒子一般质量为0 (能量-波数关系是线性谱,二阶导数为0),不知这对理解‘自我意识’的性质有何启发。

 

 

3. 脑科学中的分脑实验,乃至果壳翻译的这神文“变成集体的一部分,和死亡有什么区别”(http://www.guokr.com/article/440493/)中提到的‘并脑’(变成集体意识),从我这贴的视角看,可以理解成自我意识“Goldstone”准粒子的分裂与耦合!具体计算完全可以类比固体物理中声子分裂耦合的formalism!如果这贴的理论发展下去真能成功,给出定量的预言被脑科学和计算科学证实,那就能在未来指导对意识的实实在在的操作!

 

 

4. 物理与心理。通常人们认为像Goldstone这些理论是描述物理的,怎么能应用到意识领域呢。但我提出的标度图景,本质就是融合物理与心理的。在这个图景下,物理理论平移到心理领域也是合情合理的。  

 

 

 

2015-08-02 03:33:21
  

我是来宣传CLEARS的,谁要你们谈意识呢==

参考 关于“痛觉”的疑问 一贴 

http://tieba.baidu.com/p/3855725918 ieBugH和Pallashadow的回复
貌似提问者在本站也发了同样的贴http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18678
不知道您说的意识硬核是要基本到什么程度。本人不排除量子与意识有关联的可能性,但就客观现象来说,脑科学和一些哲学观点足以解释可以被描述的意识现象,至少在几十年内(并无根据,未来很难预测)我们不必求助于基础物理,从信息下手是一种可能的选择,但目前看来都过于遥远

2015-08-03 14:33:19
  

哇,这篇文章爆棚了!华尔兹,你终于写下了一篇力作!

点评一下:标度变换对称性破缺这块很赞,但并不清楚如何破缺标度变换。因为标度变换与普通的对称性还是有差别的感觉。

另外,你的web, iframe的比喻太粗糙了。建议你看看我们翻译的自复制这部分,http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=16689 。我感觉蒯恩(Quine)就是你要找的计算理论中的最核心的东西。因为只有依靠Quine,图灵停机、哥德尔定理、自复制才成为可能。你若对这个感兴趣,我可以专门给你讲一讲这个。你可以先看看这个:http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=15387

我不太理解意识内核和自我意识有何区别。

另外,觉得你所说的内嵌虚拟层次和自我意识这个逻辑链条还是差了一步。

2015-08-03 15:27:19
   @jake 

是的,具体如何破缺我也不清楚,这贴只是提出一个很粗略的思路而已。

关于web,iframe不是我的比喻哈,是鑫爷的话,我打了引号的 ;-)

自复制那本书我一直在追,不过是有空就看点那种,看的比较慢。不过你写的系统中的观察者系列我是仔细看过几遍的哈~ 至于和我这贴说的标度图景下‘自我意识’起源的联系,我还得深入想想。我也感觉到Quine-自指-标度对称-自复制程序 这个链条应该是最核心的东西,不过现在我也没理清楚。

关于意识硬核和自我意识的关系。按照我这贴说的,自我意识存在是讨论意识硬核问题的前提。但两者并不等价。因为即使知道了自我意识的起源,也无法解释(压缩)为什么刺激痛觉神经(或者刺激痛觉脑区)会有‘自我’产生痛觉的主观体验。


内嵌虚拟层次和自我意识这个逻辑链条还是差了一步---确实,我也觉得还差不少东西。就留着以后慢慢参悟找到其中差的环节吧!

2015-08-03 15:31:05
   另外,其实从标度对称性破缺,到相变,以及Goldstone准粒子,这个说法也是很粗略的。在物理中,需要严格的数学来表达。这里我只是先提出这种思路轮廓的设想,还没有涉及具体的理论细节。(也许,这条路也可能走不通,无法严格理论化)。
2015-08-05 00:56:40
   我觉得这套东西离定量化还很远,但这并不妨碍我们定性地参悟。我现在对对称性破缺还很陌生,更没想明白其中的道理。
2015-08-19 04:23:58
  

哈,华尔兹的哀同学对佛学理解进步很大,呵呵。

一些讨论:

1:意识的起源

先说一下研究的认知路径,一类是工程学或项目类型的研究方式,比如软件工程,一般是系统分析师和系统架构师先上,框架出来后,工程师群体才开始工作。目前基础理论研究的工作基本是反过来的,一般是从子系统入手开始的,实际上有时也很难区别。但这无所谓优劣,反正会殊途同归。从前者来看,Christof Koch 的《Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist》以及现在流行Giulio Tononi的整合信息理论(Integrated Information Theory,IIT)就是更多地从宏观的角度来看待系统现象。(PHI:从脑到灵魂的旅行 作者(美)朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi) 著;林旭文 译。)至于各基础学科的努力,众所周知,不提也罢。那么如何融合这两种路径,可能只有数学了吧。这个M.Tegmark的《The Mathematical Universe 》值得参考。其实也就是数字化宇宙哲学观,与李建会与张江一些基本观点是一致的。
(《The Mathematical Universe 》百度文库下载地址:http://wenku.baidu.com/view/680889ab76eeaeaad0f33068.html。)

客观存在的这两类路径(或其综合),我觉得基本暗示了意识复杂性的客观性,本质上与我们的云计算和大数据概念相关。可以毫不夸张的说,《唯识学》系统就是古人所认知的云计算与大数据,但其观点仅停留在近似系统分析和很粗糙的架构阶段,它只是指明了一种系统建构的方向,大量的工作需要后人来完成。简单地说,“意识”的独立存在是相对的,意识和存在的关系,近似于Brower/Server结构。这样能解决一些难题,例如可以很好地理解副现象论(Epiphenomenalism),具有强大的解释能力,而且基本符合人类深层意识下的直觉感受。我们知道任何计算都需要对象,定义内存变量后(一种对象)程序才能运行。那么对象是什么?这是意识产生的关键问题!唯识学基于人类深层的直观感觉,认为那就是“分别”,一切缘起于分别,对象产生于分别。最简单的分别是二元分别,比如记为0,1的分别。基于这种分别,按照一定的规则,可以产生无穷无尽的复杂分别。例如图灵机就是具有分别能力的一台机器。问题来了,分别是客观的吗?

实际上,大脑在深度禅定下,可以消弭这种分别能力(这在佛教与道教的典籍里有大量的记载)。Tononi在实验中发现,癫痫状态下,大脑的一些区域可能就类似于“二元趋一”的信息状态,我们知道,很多神巫之流都基本在这类状况下发生信息读取的异变的。让我们的意识处于清醒状态,而且控制其不再分别,这是修炼家需要掌握的重要技能。因此,分别不是本真的,只是我们的一种功能。当“我”不再分别的时候,传统“意识”的经典意义就消失了(参看唯识学),意识起源的问题也就消失了,就如物质分解到一定时候,“物质是否可分的问题”消失了,转化为了另外的问题,比如物质与能两量的关系问题,这个有点近似于John Searle等认同的取消主义(eliminativism),但东西方的看来有些貌似的相同的观点,在底层却基本是没有交集的。

经典的“意识”概念是有局限的,在概念的渐进嬗变过程中,我猜测IIT所定义的度量系统复杂程度的物理量Phi()本质上多半与神经系统的分别强度相关。

有一种观点说意识不同于思想(《Behavioral and Brain Sciences》),思想高于意识,基本同意这种看法(尽管不太赞同对这两个概念的粗暴使用)。我的理解是,意识是location的,而思想是cloud端的。从cloud出发,我们的关于意识起源研究的思路将更趋近本文上述的前者。

实际上,我们对意识究竟是什么都还在云里雾里的时候,就开始大谈意识的起源了,从逻辑上来看,是很搞笑的事情。但我们的大脑就是这种工作模式,从混乱分离的无序状态里,找到清晰简洁的解释和理解。

顺便问一下jake,可以加集智的微信群或公众号吗?

2015-08-19 05:06:26
   可以呀,点击关于集智,里面有二维码。
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