研究表明，人類意識(shí)可能是熵的副作用

令人印象深刻的是，我們的人類大腦是由相同的”明星的東西“構(gòu)成了宇宙，但2016年發(fā)表的一項(xiàng)瘋狂研究表明，這可能不是兩者唯一的共同點(diǎn)。

就像宇宙一樣，我們的大腦可能被編程為最大化無序 - 類似于熵– 和我們的意識(shí)可能只是一個(gè)副作用，論文建議。

追求了解人類意識(shí)我們意識(shí)到自己和周圍環(huán)境的能力已經(jīng)持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)。盡管意識(shí)是人類的重要組成部分，但研究人員仍在努力解決它來自哪里,何時(shí)啟動(dòng)和為什么我們有它。

但是2016年研究由法國(guó)和加拿大的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的，提出了一種新的可能性：如果我們的大腦最大化其信息內(nèi)容而導(dǎo)致意識(shí)自然產(chǎn)生怎么辦？換句話說，如果意識(shí)是我們大腦走向熵狀態(tài)的副作用呢？

熵基本上是用來描述系統(tǒng)從有序到無序的進(jìn)展的術(shù)語。想象一個(gè)雞蛋：當(dāng)它完全分離成蛋黃和蛋白時(shí)，它的熵很低，但當(dāng)你把它炒熟時(shí)，它有很高的熵——這是最無序的。

這是許多物理學(xué)家認(rèn)為的發(fā)生在我們的宇宙中.之后大爆炸，宇宙已經(jīng)逐漸從低熵狀態(tài)走向高熵狀態(tài)，并且由于第二定律熱力學(xué)狀態(tài)熵只能在系統(tǒng)中增加，它可以解釋為什么時(shí)間之箭只會(huì)向前移動(dòng).

因此，研究人員決定將同樣的想法應(yīng)用于我們大腦中的連接，并調(diào)查它們?cè)谖覀兦逍褧r(shí)選擇排序的方式是否表現(xiàn)出任何模式。

為此，多倫多大學(xué)和巴黎笛卡爾大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用了一種概率論，稱為統(tǒng)計(jì)力學(xué)對(duì)九個(gè)人大腦中的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模 - 其中包括七名患有癲癇的人。

具體來說，他們正在研究神經(jīng)元的同步 - 神經(jīng)元是否彼此相位振蕩 - 以確定腦細(xì)胞是否相互連接。

他們查看了兩個(gè)數(shù)據(jù)集：首先，他們比較了參與者睡著和醒著時(shí)的連接模式;然后他們觀察了五名癲癇患者癲癇發(fā)作時(shí)的差異，以及他們的大腦何時(shí)處于正常的“警覺”狀態(tài)。

在這兩種情況下，他們都看到了相同的趨勢(shì) - 參與者的大腦在完全清醒狀態(tài)下表現(xiàn)出更高的熵。

“我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人驚訝的簡(jiǎn)單結(jié)果：正常的清醒狀態(tài)的特征是大腦網(wǎng)絡(luò)之間相互作用的最大可能配置，代表最高的熵值。團(tuán)隊(duì)寫道。

這導(dǎo)致研究人員認(rèn)為意識(shí)可能只是一種”緊急屬性“的系統(tǒng)試圖最大化信息交換。

在我們過于得意忘形之前，這項(xiàng)工作有一些很大的局限性 - 主要是樣本量小。很難從九個(gè)人身上發(fā)現(xiàn)任何結(jié)論性的趨勢(shì)，特別是因?yàn)槊總€(gè)人的大腦對(duì)不同狀態(tài)的反應(yīng)略有不同。在這個(gè)階段，也大多只是猜測(cè)。

來自英國(guó)蘭開斯特大學(xué)的物理學(xué)家彼得·麥克林托克（Peter McClintock）沒有參與這項(xiàng)研究，告訴埃德溫·卡特里奇在物理世界當(dāng)時(shí)的結(jié)果“很有趣”，但需要在更多的受試者中復(fù)制，包括其他大腦狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)，例如在患者麻醉期間。

但這項(xiàng)研究是進(jìn)一步研究的良好起點(diǎn)，并暗示了一個(gè)可能的新假設(shè)，為什么我們的大腦傾向于有意識(shí)。

我們才剛剛開始了解大腦的組織如何影響我們的意識(shí)，但這是一個(gè)非常迷人的兔子洞。一個(gè)很好的提醒，我們都通過支配宇宙的法則.

該研究發(fā)表于物理評(píng)論 E.

本文最初發(fā)表于2018年1月。

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