神经科学家克里斯托夫·科赫在《意识探索》一书中，以一次阿司匹林无法缓解的牙痛经历为引子，开启了对意识本质的深刻探讨。他融合个人体验与科学思考，直面“意识的难问题”，即大脑如何产生主观感受。本书介绍了意识研究领域的重要进展，特别是科赫与弗朗西斯·克里克在该领域的合作，以及脑成像技术对意识研究的推动作用。文章还概述了整合信息理论这一重要的意识理论，并探讨了无意识、自由意志等相关问题，最终触及了意识在宇宙演化中的意义，以及未来人与机器连接形成的“超心智”的可能性。本书中文版由李恒威教授翻译，旨在引领读者踏上一场理性与浪漫交织的意识探索之旅。

🦷 一次普通的牙痛经历成为了作者探索意识本质的起点，引发了对“物理事物如何产生主观体验”这一核心问题的思考。

🧠 作者与DNA双螺旋结构的发现者弗朗西斯·克里克合作多年，共同探索大脑的解剖学、生理学及其与意识的联系，推动了意识科学的发展，并指出脑成像技术为此领域带来了革命性的进展。

⚛️ 意识的“难问题”指的是我们缺乏对客观物理世界与主观体验世界之间联系的还原论解释，这使得意识似乎难以被传统的科学方法所完全理解。

💡 整合信息理论（IIT）是由朱利奥·托诺尼提出的一个精确且量化的意识理论，它基于两个基本公理，试图解释为何特定类型的高度组织化的物质（如大脑）能够产生意识，并提出了一种测量意识水平的方法。

🌐 作者展望了未来，随着技术的发展，数十亿人及其电脑可能通过一个巨大的网络连接起来，形成一个行星级的“超心智”，这预示着意识复杂化进程的未来走向，甚至可能超越地球。

Christof Koch 2025-11-07 18:13 上海

Christof Koch《意识探索》第一章

书籍信息

中文书名：《意识探索》

英文原名：Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist

作者：Christof Koch（克里斯托夫·科赫）

译者：李恒威、李恒熙、安晖

出版时间：2025年7月，中国人民大学出版社

第一章

我的生活因为一件平凡小事走上了新的道路。我服用了一片阿司匹林，然而，牙痛依然持续不断。我躺在床上，下臼齿的阵阵剧痛让我辗转反侧，难以入眠。

我尝试通过思考疼痛为何如此剧烈来分散注意力，以减轻疼痛的感觉。据我所知，牙髓的炎症会沿着三叉神经的一条分支传导电活动，最终到达脑干。经过进一步的中继后，位于颅骨下新皮层灰质中的神经细胞被激活，并发放电脉冲。脑部这一区域的生物电活动与疼痛意识，包括强烈的疼痛感，密切相关。

但是，等等。这里发生了一件令人极其费解的事。脑中的活动如何触发感受？脑不过是一团黏糊糊的东西。这种仅仅是肉的东西—就像赛博朋克小说中轻蔑提及的身体——如何产生了情识（sentience）？说得更明白一点，物理的事物如何引发非物理的事物，即引发主观状态呢？无论是一个遥远夏日里我在大西洋海岸所体验到的疼痛、我看到孩子时所感到的喜悦，还是品尝满是泡沫的武弗雷葡萄酒时所产生的快感，所有这些体验的起源均与神经物质的兴奋有关，这是一个令人困惑的问题。

让人感到困惑的原因在于神经系统与其内部景象（也就是神经系统产生的感觉）之间似乎存在一道无法逾越的鸿沟。一方面，脑是已知宇宙中最复杂的客体，它遵循物理定律。另一方面是觉知（awareness）的世界，这是生命所见与所闻的世界，是恐惧和愤怒的世界，是欲望、爱和厌倦的世界。

正如中风或头部猛烈撞击等事件所强烈表明的，这两个世界之间存在紧密的联系。奥斯卡·王尔德以诗意的语言描述了这种联系：“正是在脑中，罂粟绽放出红艳，苹果散发出芳香，云雀欢快地歌唱。”然而，这种转变是如何发生的呢？脑如何通过其结构、大小、活动和复杂性来构建我们的有意识体验呢？

我们无法在物理学的基础方程式或化学周期表中找到意识的踪迹，也无法在基因无尽的ATGC 分子序列中发现意识的存在，但作为写下这几行句子的我与作为读者的你们都有情识。这就是我们所处的宇宙，在这个宇宙中，组织精微的物质的特定振动引发了有意识感受，这与摩擦黄铜灯后就会出现满足三个愿望的神灵一样神奇。

我是一个书呆子。当我还是孩子时，我制造过自己的家用电脑来执行布尔逻辑定律。我会醒着躺在床上，在脑海中设计精巧的隧道掘进机。所以，当牙疼时，我会很自然地想到一台计算机能否体验到疼痛。假设有一个温度传感器连接到我的笔记本电脑，并以如下方式来编程：如果房间变得太热，单词“pain”（疼痛）将以巨大的红色字母显示在屏幕上。然而，对于我的苹果电脑而言，“疼痛”感受起来像什么？苹果公司的任何产品，我都不吝赞美之词，尤其是因为它们很酷，但我绝不会说它们有情识。

然而，为何不呢？是因为我的笔记本电脑是基于不同的物理原理运行吗？与带正、负电荷的钠、钾、钙和氯离子在神经细胞的内外穿梭不同，电子在晶体管栅极上流动，导致它们开或关。这是关键的差别吗？我不这么认为，因为我坚信，最终至关重要的是脑的不同部分之间的功能联系。至少在原则上，人们能在计算机上模仿这些联系。是因为人类是有机的，由骨骼、肌肉和神经构成，而计算机是人造的，由钛、铜线和硅制成的吗？这似乎也不是关键。那么，原因是否在于人类是在偶然和必然中演化的，而机械装置明显是被设计的？动物的演化史完全不同于数字机器，这种差异反映在它们的不同架构上。然而，我不明白它们的不同架构如何造成一个有意识而另一个没有意识。造成差异的一定是系统当下的物理状态，而不是系统如何变成这种状态。

所以，造成差异的差别到底是什么呢？

在哲学领域， 解释个体为何能够感受和体验各种感觉是一个具有挑战性的问题，这一问题被称为难问题（Hard Problem）。这个术语由哲学家大卫·查默斯（David Chalmers）提出。在20 世纪90 年代，凭借一系列严密的论证推理，查默斯声名鹊起。他的推理结果显示，意识体验并不遵循宇宙中普遍存在的物理定律。而这些定律同等适用于没有意识或具有不同意识形式的世界。关于客观世界与主观世界之间的联系，我们无法找到一个还原论的、机械的解释。由于这一观点的独特性和影响力，“难问题”这一措辞迅速传播开来。“Hard Problem”以大写字母H 开头，意为“难以置信的困难”（Impossibly Hard）。在日常生活中，我们普遍认为物理世界与现象世界紧密相关，但究其原因却仍然是一个谜。

查莫斯给我上了一堂关于哲学的重要课程。我曾邀请他为神经生物学和工程学领域的听众讲解他的观点。在饮酒交流的过程中，他坚持认为，无论有多少经验实证的事实、生物学上的发现和数学上的概念进步，都无法弥合这两个领域之间的鸿沟。戴夫还表示，“难问题”并不接受任何这类进步的检验。对于这些，我感到非常震惊。在没有借助数学或物理实证框架的情况下，他仅用寥寥数语就构建了如此具有确定性的东西。我认为他的论证很有力，但无疑缺乏足够的证据支持。

自那时起，我与众多哲学家有所接触，他们都深信自己的观点是正确的。然而，这种对自己观点的坚定信念在自然科学家中却较为罕见。除非经过无数其他竞争观点的考验和修正，否则任何人都无法确保自己的观点完全正确。由于我们不断地通过实验与繁复的大自然（Mother Nature）接触，大自然迫使我们不断修改我们最辉煌和最有美感的理论。我们已经吸取了惨痛的教训，明白了在任何想法经受住合理的怀疑之前，都不应过分信赖。

然而，这些论证在某种无意识层面对我产生了影响。根据这些论证，科学在探索现象世界的道路上终于遇到了一个对手：意识。意识抵制理性的解释，对科学分析免疫，超出了经验验证的范围。意识被认为是宗教的入口。宗教对心智现象有一个直观且合理的解释：我们拥有意识，是因为我们拥有一个非物质的灵魂，即真实的、内在的自我。灵魂被认为是超验实在（transcendental reality）的重要组成部分，超出了空间、时间和因果性的范畴。灵魂的目标是在时间的尽头与上帝统一。这些都是传统的答案，我在一个虔诚的罗马天主教家庭长大，从小就相信这些答案。

宗教和科学是理解世界及其起源和意义的两种模式。历史上，它们一直处于对立状态。但自启蒙时代开始，宗教在西方不断衰落。其中一个重要原因来自哥白尼革命，它取消了地球作为宇宙中心的位置，将其置于包含1000亿个恒星的银河系的远端。然而，最严重的打击来自达尔文基于自然选择的演化论。该理论消解了人类对地球的神授统治权，并将《创世记》史诗替换为另一个故事，这个故事绵延亿万斯年、充满喧嚣和狂暴，但却毫无意义。演化废除了人类高贵的地位—人类只不过是不计其数的物种之一。根据基因的分子特征，人类的世系可以追溯到灵长类动物，并可一直追溯到蓝藻。

因此，许多宗教教义与现代世界观不相容。这并不一定令人惊讶，因为在这些奠定伟大一神论宗教的神话和教义形成之时，人类对地球的大小、年龄、演化以及生活在它上面的生物体的了解还非常有限。

许多人认为科学剥除了人类行为、希望和梦想的意义，在那里留下了荒凉和空虚。分子生物学先驱雅克·莫诺无奈地表达了这种凄凉的情感：

人类最终必定会从千年大梦中醒来，发现自己完全孤独，孤立无援。像一个吉卜赛人一样，他必须意识到他生活在一个陌生世界的边缘；这个世界对他的音乐充耳不闻，对他的希望就像对他的苦难和他的罪行一样漠不关心。

在我的大学时代，这样的警句，连同尼采和其他人写的同样冰冷的只言片语，一起装饰了我宿舍的墙面。然而，我最终坚决反对这种将宇宙视为冷漠之存在的表述。

在这一点上，我要做一个事后诸葛亮式的坦白：我现在才认识到，驱使我研究意识的是一个我无法抗拒但又极其隐蔽的渴望，即为生活是有意义的这一本能信念进行辩护。我想，科学无法解释感受是如何出现在世界中的。通过全身心地投入意识研究并在这一研究中经历失败，我想以令自己满意的方式证明，科学不足以完全理解身心分裂的本质，无法解释现象存在核心处的那个根本奥秘，而且莫诺的凄凉情感是被误导出来的。到头来，事实并非如此。因此，牙痛让我踏上了探索意识海洋的道路，而“难问题”指引着我前进。

我与弗朗西斯·克里克先生一同开始探讨心身问题。克里克先生是一位杰出的物理化学家，他与詹姆斯·沃森先生在1953 年共同揭示了DNA，即遗传分子的双螺旋结构。这一非凡的发现被公认为分子生物学时代的开端，同时也作为科学革命性发现的典范载入史册。他们在1962 年荣获诺贝尔奖。

正如霍勒斯·贾德森（Horace Freeland Judson）在其关于分子生物学的杰出著作《创世第八天》（The Eighth Dayof Creation）中所表明的，弗朗西斯后来确立了自己在分子生物学领域首席科学家的地位。在这个充满激情和创新的领域，他成了众多科学家寻求指导的权威。在破译生命普遍密码的目标实现后，弗朗西斯的兴趣转向了神经生物学。1976年，在60 岁时，他决定投身于这个新领域，并从英国的剑桥搬到了美国的加利福尼亚—象征着他从“旧世界”开始迈向“新世界”。

在长达16 年的时间里，我和弗朗西斯共同撰写了20 多篇科学论文和随笔。这些作品主要聚焦于灵长类动物脑的解剖学和生理学，以及它们与意识的联系。在20 世纪80 年代末，当我们开始这项充满热情的工作时，撰写有关意识的文章被视为一种认知衰退的迹象。退休的诺贝尔奖得主可以这样做，就像神秘主义者和哲学家可以这样做一样，但自然科学领域的严肃学者却不被允许这样做。对于年轻教授，尤其是那些尚未取得终身教职的人来说，如果他们对心身问题的兴趣超出了业余爱好者的程度，他们就会被认为是不明智的。意识是边缘的话题：研究生总能理解他们长辈的习惯和态度，因此当有人提起这个话题时，他们会转转眼球，狡黠地笑笑。

然而，随着时间的推移，这种态度发生了变化。在几位同事的共同努力下，包括伯尼·巴尔斯（Bernie Baars）、内德·布洛克（Ned Block）、大卫·查默斯、让-皮埃尔·尚热（Jean-Pierre Changeux）、斯坦尼斯拉斯·迪昂、杰拉尔德· 埃德尔曼、史蒂文·洛雷（Steven Laureys）、杰兰特·里斯（Geraint Rees）、约翰·塞尔、沃尔夫·辛格（Wolf Singer）、朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）等人，我们共同创立了意识科学。尽管这项工作刚刚起步，但这一新科学代表了真正的范式转变和共识，即意识是科学研究的合法主题。

参与意识科学诞生的助产士是脑成像技术的意外发展。这项技术能对活动中的脑进行安全和常规的可视化操作。这项技术对流行文化产生了强烈的影响，例如脑的磁共振成像（MRI）图和图像上说明情况的热点，都受到了人们的追捧。这些图像不仅出现在杂志的封面上，也出现在T 恤衫上和电影里。

觉知的生物学基础已经成为一个主流的、合法的研究主题。

在过去的25年里，我负责指导一个由20多名学生、博士后研究员以及加州理工学院的教工组成的团队，专注于相关领域的研究。在这个过程中，我与众多领域的专家进行了广泛的合作，包括物理学家、生物学家、心理学家、精神病学家、麻醉师、神经外科医生、工程师以及哲学家。为了更好地理解和探究这一领域，我参与了大量的心理测试，并主动接受了一系列严格的科学实验，包括让我的脑接受强磁场脉冲和弱电流的冲击，将我的头伸进MRI 扫描仪观察颅骨内部的情况，以及在睡觉时记录我的脑电波。

在本书中，我将详细阐述现代研究前沿关于意识的神经生物学的故事。正如光明以黑暗的存在为前提一样，意识也以无意识的存在为前提。西格蒙德·弗洛伊德、皮埃尔·让内和其他人在19世纪末认识到，发生在我们头脑中的大多数事情无法进入我们的心智，即它们是无意识的。事实上，当我们反思时，我们往往会欺骗自己，因为我们只利用了我们的一小部分心智。这种欺骗就是关于自我、意志和我们心智其他方面的哲学思想2000多年来毫无成果的原因。然而，正如我将描述的，无意识能深刻影响我们的行为。我还将详细讨论与自由意志相关的问题，即启动一个行动时的感受，并对物理学、心理学和神经外科如何解开这个形而上学之结进行细致的讨论。人们未曾注意到，在这些领域的发现已经解决了自由意志问题中的一个关键方面。

最后，我将阐述一个精确且量化的意识理论，该理论深入解析了为何特定类型的高度组织化的物质，特别是脑，能够产生意识。这一理论就是由神经科学家、精神病学家朱利奥·托诺尼提出的整合信息理论（theory of integratedinformation），该理论以两个基本公理为出发点，全面解读了意识现象。这个理论不是单纯的思辨哲学，它还提出了神经生物学方面的具体见解，并设计了一种意识测量仪，这种仪器能评估动物、婴儿、睡眠者、病人和其他不能谈论自己体验的人的觉知程度。这一具有深远影响力的理论与德日进（皮埃尔·泰亚尔·德·夏尔丹，Pierre Teilhard de Chardin）的具有前瞻性的思想在一定程度上有所呼应（我将在后面进一步探讨德日进的理论）。

天文学和宇宙学的发现表明，物理定律有助于除氢、氦之外的稳定的重元素的形成。这些定律之间的协调性令人惊叹，它们要求四种基本物理力达到精确的平衡。一旦失去这种平衡，我们的宇宙将无法达到氢和氦聚集成巨大燃烧体的阶段，也就无法形成长寿的恒星，进而无法为围绕它们运行的岩质行星提供源源不断的能量。这些行星及其表面的土壤、岩石和空气等物质（如硅、氧等元素）都是在第一代恒星的核熔炉中产生的，并在这些恒星的爆炸性消亡过程中散布到周围空间。从某种意义上说，我们是由星际尘埃构成的。这个动态的宇宙受到热力学第二定律的制约：任何封闭系统的熵永远不会减少，或者说，宇宙正在朝最大的无序和均一方向发展。但这并不排除会出现一些有序的、稳定的孤岛，它们从周围的自由能海洋吸收能量。这个无情运行的定律创造了统计的确定性，在宇宙中的这样一些岛屿上，最终出现了复杂的长链分子。

一旦出现决定性的步骤，生命也就可能随之出现，这可能发生在原始地球的洞穴、池塘或其他奇异的地方。从化石记录中可以明显看出，无情的生存竞争推动了有机体的演化，导致其复杂性不断增加。随着复杂性的增加，神经系统和情识的最初迹象也随之出现。用德日进的话来说，脑的持续复杂化（complexification）增强了意识，直至自我意识，即反思性的觉知开始出现。这个递归过程始于数百万年前一些发展程度更高的哺乳动物，并在智人中暂时达到了顶峰。

但是复杂化进程不会随个体的自我觉知而停滞。这一进程正在进行，而且实际上还在加速。在当前这个技术复杂且相互交织的社会中，复杂化展现出一种超越个体、跨越大陆的特征。在移动电话、电子邮件和社交网络等全球即时交流工具的推动下，我预测未来某一天，数十亿人和他们的电脑将会通过一个庞大的矩阵—一个行星级的超心智（Übermind）——相互连接。如果人类能够避免热核战争或环境彻底崩溃导致的世界末日（Nightfall），那么这个极度繁盛的意识之网有可能扩展至行星际，甚至超越太阳系，进入整个银河系。

现在你知道，为什么神经心理学家马塞尔·金斯伯恩（Marcel Kinsbourne）会称我为浪漫的还原论者（romanticreductionist）：之所以是还原论者，是因为我在数以亿计微小的神经细胞（每个都有数以万计突触）无休止的变化活动中寻找对意识的定量解释；之所以说浪漫，是因为我坚持认为这个宇宙的意义有迹可循，我们可以从我们头顶之上的苍穹和我们的内心破译它。意义贯穿于宇宙演化的始终，但并不一定出现在这个过程中个体生物的生命里。酷玩乐队有一张专辑叫《星际漫游》（Music of the Spheres），如果仔细聆听，我们就能听到它的一些片段，甚至可以隐约听到它的全部形式。

本书副标题表明，它是一部“自白”（confessions）之书。从圣奥古斯丁在罗马帝国晚期创造该词到现代的谈话类节目和真人实景秀，“自白”这种文体一直在演变。在这个演变过程中，总是伴随着一种自私自利和虚情假意的自我暴露，这种暴露即使不令人反感，也让人感到不适。因此，我在写作过程中刻意避免了那些腐浊的恶臭。此外，我的写作还面临一个反对引入主观和个人因素的职业禁忌。这个禁忌解释了为什么科技论文往往以干瘪的第三人称来写，例如：“现已证明……”采用这种表达方式是为了避免暗示研究是由有血有肉的生物完成的，他们没有原始的动机和欲望。

在接下来的章节，我将分享与如下问题相关的我的生活经历：我为何会被激励去探索某些特定的问题，无论是自觉地还是以其他方式？我为何要采取一种特定的科学立场？毕竟，我们选择从事的工作反映了我们内心的动力和动机。

在过去几年里，当我的生活曲线不可避免地开始下降时，我迷失了方向。我无法控制或不愿控制的激情使我陷入了一场深刻的危机，这场危机迫使我重新审视自己的信念和内心的魔鬼。正如但丁在其《地狱》开篇中所精妙描述的那样：

我走过人生的一半旅程

却又步入一片幽暗的森林，

这是因为我迷失了正确的路径。

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