付秀宏

人類大腦堪稱宇宙中最高級(jí)的計(jì)算機(jī)，它分別有存儲(chǔ)器和處理器主管記憶和思考，而人腦的開關(guān)就是神經(jīng)元。神經(jīng)元這個(gè)開關(guān)比較復(fù)雜，它的外面有很多根接出去的電波線。幾個(gè)神經(jīng)元連在一起，盤根錯(cuò)節(jié)，頗像一個(gè)小規(guī)模的集成電路。人腦大約有860億個(gè)神經(jīng)元，陣容嘆為觀止，真是太龐大了。

每個(gè)神經(jīng)元就像一座變電站，輸送電流并放電是它的主要任務(wù)。大量神經(jīng)元一起放電，就會(huì)向外輻射腦電波。英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家彭羅斯指出，人腦類似于量子計(jì)算機(jī)。

有意思的是，某次彭羅斯去荷蘭阿姆斯特丹參加國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)，期間參觀了當(dāng)?shù)匾粋€(gè)畫展。他在畫展上看到一位荷蘭畫家的作品，畫的都是一些現(xiàn)實(shí)中無法出現(xiàn)的奇怪建筑。彭羅斯對(duì)這些畫十分著迷，回到英國(guó)后，他也開始畫一些特別荒誕的幾何圖形。彭羅斯的爸爸也被這些畫打動(dòng)，所以與兒子一起畫。后來，他們父子倆把這些奇怪建筑的作品發(fā)表在一本心理學(xué)雜志上。這些作品，就是著名的“彭羅斯階梯”。

“彭羅斯階梯”的特點(diǎn)是，如果你沿著臺(tái)階一直往上走，最后會(huì)回到原點(diǎn)。換句話說，你感覺自己是在一直向上爬，實(shí)際上卻是在原地打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。后來，有很多藝術(shù)作品都用到了這些奇妙的幾何圖形。比如，好萊塢大片《盜夢(mèng)空間》中就有兩個(gè)場(chǎng)景使用了“彭羅斯階梯”。

彭羅斯認(rèn)為，人腦神經(jīng)元中存在著很多類似“彭羅斯階梯”的微管，它們由蛋白質(zhì)構(gòu)成，類似遵循量子力學(xué)軌跡的微觀粒子波。換句話說，微管就是一種特殊的量子開關(guān)，可處于開和關(guān)兩種狀態(tài)，相互自由變換。彭羅斯還進(jìn)一步指出，量子計(jì)算機(jī)能同時(shí)探索問題的多個(gè)答案，就像它能同時(shí)搜索迷宮里的多條道路一樣，而這恰好可以解釋人腦的一些特殊能力。

最近，美國(guó)加州大學(xué)的物理學(xué)家費(fèi)舍爾意外發(fā)現(xiàn)，人腦中還有另一種物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元量子的隨意開關(guān)，那就是磷原子。費(fèi)舍爾指出，浸泡腦細(xì)胞的體液中有一種磷酸鈣的分子。由于含有磷原子，這種分子可以充當(dāng)量子開關(guān)。與彭羅斯的微觀理論不同，費(fèi)舍爾的磷酸鈣分子能長(zhǎng)時(shí)間維持滿足量子力學(xué)狀態(tài)。如果費(fèi)舍，爾的發(fā)現(xiàn)是正確的，那么人腦中確實(shí)存在著量子開關(guān)。換句話說，人腦的的確確就是一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。

獲得第五屆“菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)”的科學(xué)家瑟夫說，人腦是這個(gè)世界上最大的奧秘，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)時(shí)，我們覺得人腦像互聯(lián)網(wǎng);當(dāng)未來量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)覺得像量子計(jì)算機(jī);如果將來出現(xiàn)了更復(fù)雜的事物，也會(huì)覺得像那種更復(fù)雜的東西。人腦從某種意義上來說就是一個(gè)小宇宙。將來，若是人類真正發(fā)明了量子計(jì)算機(jī)，會(huì)像現(xiàn)在的智能手機(jī)一樣風(fēng)靡全世界。沒有量子計(jì)算機(jī)，就沒有真正的人工智能。真正的人工智能計(jì)算機(jī)會(huì)像人一樣具有情感，能做出模糊的判斷。但是，人腦還是要比量子計(jì)算機(jī)厲害，因?yàn)槿四軐⑺闷饋?。人腦有很多層次，進(jìn)化虱今天已變得非常復(fù)雜。

因?yàn)槿祟惖淖杂梢庵九c量子力學(xué)的不確定性非常相似，這給未來的可能。陛提供了多種選擇。很多復(fù)雜難辦的事情，人可以用量子計(jì)算機(jī)來幫忙。比如用量子計(jì)算機(jī)模擬宇宙，利用量子比特來進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，變成有意識(shí)的機(jī)器應(yīng)該說還是非常困難的，畢竟人腦有860億個(gè)神經(jīng)元，太復(fù)雜了。如果真的出現(xiàn)了功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，必須與人腦結(jié)合起來才容易行得通。一旦有了量子計(jì)算機(jī)，未來的未來，如果實(shí)現(xiàn)了將人的意識(shí)上傳，那么人腦的思想將獲得永生。這比改變?nèi)祟惢虻挠绊懜?，涉及到倫理、道德和人類社?huì)的各個(gè)方面。

【小貼士】

菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)是由浙江省科協(xié)支持，浙江省科技館與科技媒體果殼網(wǎng)合力打造的科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，于201 2年4月7日首次設(shè)立。菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)以“向好奇心致敬”為口號(hào)，獎(jiǎng)勵(lì)那些有想象力、有趣的科學(xué)研究成果，喚起人們對(duì)科學(xué)的好奇心和熱情，被稱為中國(guó)版的“搞笑諾貝爾獎(jiǎng)”。