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意识可能是熵的副产物
Credit: 锐景创意
意识是人类的关键部分。意识来自哪里？我们为什么有意识？几千年来，人们始终没弄明白这些问题。
如今，法国和加拿大的研究人员进行了一项新研究，并提出一种新的可能性：意识是大脑在最大化信息量的过程中的自然产物——换句话说，意识是大脑熵增过程的副产物。
科学家用熵来描述系统的混乱程度，熵增定律指的是孤立系统会自发地从有序变成无序。宇宙大爆炸后，宇宙逐渐从低熵态变成高熵态。热力学第二定律(即熵增定律)还可以解释时间为何只能朝一个方向流动。
这回，多伦多大学和巴黎第五大学的研究人员决定从这条思路出发，探索大脑的连接——当我们产生意识时，大脑的连接方式是否存在某种模式？他们招募了9个人，其中7人患癫痫症。他们利用统计力学，建立他们的大脑神经网络模型。其中，他们主要关注神经元的同步性，以此来判断大脑细胞是否彼此连接。
首先，他们比较了实验对象的清醒状态和睡眠状态的大脑连接模式。其次，他们比较了5名癫痫患者的发病状态和正常状态的连接模式——正常状态下，大脑更“警觉”。结果发现，在正常的清醒状态下，大脑神经网络呈现出最大数量的可能的“组态相互作用”，代表着最高的熵值。也就是说，当实验对象处于“全意识”状态时，大脑呈现出更高的熵态。
于是，研究人员认为，意识可能只是大脑系统在最大化信息交流量的过程中产生的副产物。
不过，该研究也存在很大的局限性。它的样本太小，而且其中绝大部分都是癫痫患者。物理学家Peter McClintock认为，实验结果虽有趣，但却需要在更多人身上进行重复实验，同时也需要探究其它状态下的大脑连接模式，如麻醉状态。
接下来，研究团队打算测量不同大脑区域的热力学状态，看看实验结果究竟能否用熵态解释，抑或是其它类型的组织。此外，他们还打算将实验拓展到普通的认知行为——举例而言，当实验对象专心思考某项认知任务时，神经组织会发生什么变化？
本文译自 sciencealert，由 蛋花 编辑发布。
原作者：FIONA MACDONALD