人類的意識(shí)是怎么產(chǎn)生的？這是一個(gè)科學(xué)家們一直在探索的研究領(lǐng)域。一項(xiàng)近日發(fā)表在《人類神經(jīng)科學(xué)前沿》上的新研究表明，意識(shí)或與充斥宇宙的零點(diǎn)場(chǎng)密切相關(guān)，而這也就意味著，從某種意義上來講，人類意識(shí)是與宇宙相通的。下面我們就來看看這具體是怎么回事。

在過去的幾十年里，科學(xué)家通過腦電圖、功能性磁共振成像等技術(shù)，積累了大量關(guān)于人類意識(shí)的生理數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，當(dāng)人類處于清醒的意識(shí)狀態(tài)時(shí)，大腦的神經(jīng)活動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)出一種特定的長(zhǎng)程同步模式。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這種模式下，大腦總是處于一種被稱為“自組織臨界態(tài)”（Self-organized criticality）的狀態(tài)。簡(jiǎn)單來講，這種狀態(tài)介于“極為有秩”與“極為混亂”之間，擁有極高的敏感度和極大的動(dòng)態(tài)范圍，能夠讓數(shù)以億計(jì)的神經(jīng)元在毫秒量級(jí)上實(shí)現(xiàn)全腦范圍的同步。

所以科學(xué)家普遍認(rèn)為，盡管我們目前不知道人類的意識(shí)具體是什么，但基本可以確定的是，意識(shí)是大腦處在這種特殊狀態(tài)時(shí)自然出現(xiàn)的現(xiàn)象，但問題是，“自組織臨界態(tài)”是很不穩(wěn)定的，究竟是什么樣的機(jī)制能讓大腦自發(fā)地建立并維持這種狀態(tài)呢？

對(duì)此，此次研究給出了一個(gè)答案：人類意識(shí)的產(chǎn)生機(jī)制，可能是大腦通過與零點(diǎn)場(chǎng)的共振耦合而實(shí)現(xiàn)的宏觀量子效應(yīng)。

簡(jiǎn)單來講，在量子場(chǎng)論的框架下，即使在處于最低能量態(tài)的真空里，也依然存在著量子漲落，這種漲落可表現(xiàn)為粒子會(huì)不斷地憑空產(chǎn)生又瞬間湮滅，形成了一個(gè)充滿能量的背景海洋，這就是所謂的零點(diǎn)場(chǎng)（Zero-Point Field, ZPF），它們充斥在宇宙的每個(gè)角落，人類的大腦也不例外。

在之前的研究中，人們普遍認(rèn)為這種量子層面的漲落相對(duì)于溫暖、潮濕且宏觀的大腦來說是微不足道的“噪音”，但此次研究卻表明，在特定的生物結(jié)構(gòu)下，這種背景場(chǎng)不僅不會(huì)被淹沒，反而會(huì)成為大腦神經(jīng)動(dòng)力學(xué)的核心驅(qū)動(dòng)力。何出此言呢？

答案來自人類大腦皮層的基本功能單元——“皮層微柱”（Cortical Microcolumns），這是一種垂直于皮層表面的柱狀結(jié)構(gòu)，其中有約100個(gè)神經(jīng)元，充滿了包括大量谷氨酸（Glutamate）在內(nèi)的各種神經(jīng)遞質(zhì)，它們像晶體陣列一樣在大腦皮層中排列得整整齊齊。

研究發(fā)現(xiàn)，這種高度有序的結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)絕佳的“共振腔”，根據(jù)量子電動(dòng)力學(xué)的模型計(jì)算結(jié)果，當(dāng)大量的谷氨酸分子在這樣的幾何空間內(nèi)，并處于人類大腦特定的生化環(huán)境下時(shí)，這些分子的電偶極矩會(huì)發(fā)生特定的排列，形成一種相干的集體振蕩模式。

引人注目的是，這種模式的頻率，正好能跟前文提到的那種充斥宇宙的零點(diǎn)場(chǎng)頻譜中的特定模式發(fā)生共振。

研究人員指出，這是一個(gè)雙向的互動(dòng)過程。一方面來講，零點(diǎn)場(chǎng)為分子團(tuán)的相干震蕩提供了能量支持，使得這種有序狀態(tài)能夠在充滿熱噪聲的生物環(huán)境中維持下去，另一方面，這種共振效應(yīng)會(huì)選擇性地放大零點(diǎn)場(chǎng)中的特定頻率模式。

這種共振所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，會(huì)直接影響神經(jīng)元膜上的離子通道，而離子通道本質(zhì)上是對(duì)電場(chǎng)高度敏感的蛋白質(zhì)分子，所以當(dāng)共振發(fā)生時(shí)，其產(chǎn)生的相干電磁場(chǎng)強(qiáng)度足以調(diào)節(jié)這些電壓門控離子通道的構(gòu)象，進(jìn)而在宏觀層面上調(diào)節(jié)了神經(jīng)元的放電頻率。

所此次研究給出的觀點(diǎn)是，正是這種源自零點(diǎn)場(chǎng)的持續(xù)能量輸入和調(diào)節(jié)，使得大腦皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠被精確地維持在“自組織臨界態(tài)”，由于在量子相干狀態(tài)下，信息的整合可以認(rèn)為是瞬時(shí)的，因此這就可以允許數(shù)以億計(jì)的神經(jīng)元能在毫秒量級(jí)上實(shí)現(xiàn)全腦范圍的同步，而這也是人類產(chǎn)生意識(shí)體驗(yàn)的生理學(xué)基礎(chǔ)。

研究人員表示，不同的意識(shí)狀態(tài)，可能對(duì)應(yīng)著大腦與零點(diǎn)場(chǎng)之間不同頻率組合的共振，從這方面來講，人類意識(shí)是與宇宙相通的，而當(dāng)我們進(jìn)入無意識(shí)狀態(tài)時(shí)（比如深度麻醉或睡眠）時(shí)，這種共振耦合會(huì)被打破，大腦會(huì)失去維持“自組織臨界態(tài)”的能力，退化為一個(gè)普通的經(jīng)典物理系統(tǒng)。

就目前的情況來看，雖然該理論還處于假說階段，但它為未來的意識(shí)科學(xué)研究提供了一個(gè)極具潛力的方向。

參考資料：Macroscopic quantum effects in the brain: new insights into the fundamental principle underlying conscious processes, Frontiers in Human Neuroscience (2025). DOI: 10.3389/fnhum.2025.1676585