从什么是“精神”说起（5）

上节谈到，一个动物相对于它的环境有“刺激-反应”行为模式，这种模式可以是由能量经由动物体物质结构产生的唯一本能行为。这种模式可以扩展为“刺激-信息处理-反应”行为模式。如巴浦洛夫著名的条件反射，就是改变了动物“信息处理”的范式从而改变了动物的行为。人类驯化动物用于人类生产和生活就是利用动物的这种模式，如耕牛、猎狗、战马、宠物等。但动物的这个“信息处理”只是“刺激-反应”行为模式的一个内在的扩展，是“刺激-反应”行为模式不可分割的一部分，这使得动物行为依然是客观规律规定的行为，动物是自在的客体，还不是自为的主体。人类之所以成为行为主体（有意志，讲法律责任，要自由等），就是“信息处理”这个模块可以从“刺激-信息处理-反应”这个行为模式中独立出来。这个独立出来演化出另外三种行为模式：其一是“刺激-感受”模式，这种模式不产生对环境的即刻的行为，这种模式包括艺术欣赏和学习；其二是“思考-行为”模式，即所谓计划行为；其三是独立的“信息处理”行为，成为思想！

“信息处理”独立存在，是人类成为世界行为主体的关键，是人区别于动物的关键。动物按照本能行为，就是因为“信息处理”是“刺激-信息处理-反应”行为模式中不可独立存在的模块；人类按照文化来行为，是因为“信息处理”是“刺激-信息处理-反应”行为模式中可以独立存在的模块。“信息处理”演变成思考和思想。

思想，按照上一节的理解，是神经网络的耗散结构。这个耗散结构的是动态的，即处于不停的变化中，犹如桥墩后边的漩涡群结构一样处于不停的变化中。耗散结构，按照定义，就是有能量流动来支撑，在人体内就是新陈代谢。脑细胞需要大量的氧气，氧气燃烧产生二氧化碳为脑细胞提供能量。一公斤左右的脑容量需要身体五分之一的血流量。这个“信息处理”耗散结构会因为受到外界刺激而变化，如看到什么，听到什么，感觉到什么，都会激发某些念头。这个“信息处理”耗散结构也随体内新陈代谢水平变化而变化，如血糖低了就会感觉饿，饿的感觉就激发大脑开冰箱门找吃的东西的冲动。又如荷尔蒙内分泌水平升高了，就会激发怀春伤秋的绵绵情意。但这些外部刺激和内部新陈代谢水平影响的耗散结构的变化还没有使得“信息处理”独立存在，还不能把人区别于动物。“信息处理”独立成思想，就在于这个耗散结构自己直接控制和影响自己结构的变化。如果思想是大脑的一系列神经网络拓扑的结构变化，那么独立的思想就是在某一刻一个耗散结构状态选择了自己下一刻耗散结构变化的方向。如我们求解一道算术题的时候，大脑一系列活动就围绕着解题来活动，甚至要排斥外界刺激和体内新陈代谢水平的干扰。这个自己控制自己的机制是怎么样的呢？

设想大脑可以发出电讯号演神经传导引发肌肉收缩或内分泌水平的变化，形成我们如吃饭、睡觉等行为。那么，自我控制就是思想的某一结构发出信号，控制大脑某个部位的血流量和某些分之的浓度或细胞膜内外电位差等来导致神经网络结构向某个方向变化。这个控制，必须是有选择的控制，不是必然的但必须是可能的。所谓主观能动性就在这个选择的可能性之上。如果到了分子水平依然认为系统运动是按照客观规律唯一规定的，我们就无法用唯物主义的观点解释精神现象，精神现象的唯物主义解释要求我们认为在物质运动的某一个层次，系统运动的轨迹不是唯一规定的，而是可以由意志来选择的。

者首先要求存在人的意志活动的空间，即虽然所有事物都是按照客观规律运行，但是意识改变一个粒子的运行轨迹不必违反客观客观规律。用量子力学的语言来说，就是有一个包罗万象的哈密顿量，这个哈密顿函数确定宇宙所有粒子的运动，但运动的解是不唯一的。这就是说，我（2）中说的牛顿定律规定的宇宙宿命论是错误的。比如说，中国几年前计划为北京奥运盖一个鸟巢式的体育馆。这个计划果然实现了，这个实现不是宇宙哈密量规定的必须实现的，而是按照中国人的意志去实现的。并且，这还是宇宙哈密顿量的一个解。由此，这个哈密顿的解的不唯一性就提供了意志活动的空间。哈密顿量是一个不变量，就是能量守恒。解的不唯一而且不违反哈密顿方程就是所有这些粒子运动在一个多维空间的等能面上运动，而运动轨迹在等能面上有多种可能。为了说服我自己这种可能是存在的，我想象一个处于静止状态的处于激发态的原子，这个原子系统可以用一个哈密顿来描述，其状态的变化保证系统能量和动量的守恒。然后，这个原子发生了能级跃迁，什么时候发生是不可预知的，量子力学讲的是几率。当跃迁发生后，原子能级下降了hv，同时发射出一个能量为hv的光子。这是能量守恒。根据康普顿效应，不但能量守恒，而且动量守恒，即光子往一个方向发射出去，原子在反方向有一个动量，光子和原子在一个轴线上运动，运动方向相反。但是，这个轴线有无穷多种取向，即这个解有无穷多。如激光器就是按照人的意志把许多原子的跃迁发射的光子组织成单方向的相干的光束，就是利用了每个原子跃迁的哈密顿解的不唯一实现的。

上边关于哈密顿解不唯一是很有趣的事情。笔者以为，这个解不唯一是由于物质和辐射作用的结果。这涉及一个重大的物理问题，就是熵增原理。熵增原理说，孤立体系熵总是增加的。但是，真正完全孤立的体系好像只有一个，就是整个宇宙（当然，如果把膨胀的宇宙的边界条件处理为“外界”的话，宇宙也不是孤立体系，但这时数学处理技术问题，不能否认宇宙本身是孤立体系）。如果我们有一个辐射（光子）的体系，那么哈密顿是时间可逆的，和熵增原理的时间单向性矛盾。如果我们有一个静止质量不为零的粒子组成的系统，其哈密顿也是时间可逆的，也与熵增原理矛盾。唯一与熵增原理不矛盾的，就是物资和辐射混合在一起的系统。也就是说，一个纯辐射体系不会自发地变化倒热力学平衡态（电磁波叠加原理，光子自身是没有相互作用的），不会自己达到黑体辐射的分布状态，而必须经过与静止质量不为零的物质体系的相互作用才能达到。但是，我们这个世界中，原子是中是有电子的，这就注定物质与辐射的相互作用总是存在，因此有了熵增原理，有了哈密顿量方程解的不唯一性，有了意志活动的空间和可能。

思想的独立性和人可以作为行为主体的物理基础，按照我的假设，就是大脑神经网络的某个耗散结构有多种演化可能，而人的大脑能够按照思想自己的意志在多种可能的变化方向中选择其中一种。如我们面对一个代数公式，我们有移项、左右同乘一个因子、分解因子等多种推理演绎途径，对应于大脑内部的思想就是有多种神经网络耗散结构的演变途径。

选择，是大脑处理信息的一大特点。进入视网膜的图像有许多，但大脑只选择自己关注的一部分，而对其余则视而不见。鸡尾酒会上我们同时听到许多人在讲话，但我们只集中注意力听一个对话而对其它嘈杂声音听而不闻。当思想成为独立的行为模块的时候，它可以有选择地控制自己的思路。

[唵啊吽]

回复fausto的评论:
哈密顿解是唯一的，但是，在量子力学中，得到的解是几率密度函数。即实际物质运动结果是一个概率随机过程，这才是熵增原理的基础。

牛顿方程对时间是二阶导数，所以时间反演是成立的。薛定谔方程是时间一阶导数，倒像是扩散方程了。

[fausto]

人也好，人类社会也好，乃至于整个地球都是耗散系统。耗散系统是开放的，和外界交换能量。而这一交换过程必然引入外界扰动，即噪声，是随机的。

我认为这也就解释了为什么在没有外界干扰的情况下，人的念起时随机的了。

另外，哈密顿的解肯定是唯一的。