大量的单体发生相互作用，会导致新的结构和现象的出现——这或许就是思维的秘密。

撰文 弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）

翻译 梁丁当

弗兰克·维尔切克是麻省理工学院物理学教授、量子色动力学的奠基人之一。因在夸克粒子理论（强作用）方面所取得的成就，他在2004年获得了诺贝尔物理学奖。

为什么人们很难在直觉上接受这样一个事实：生命和思维来源于物质？主要的原因，我想，是我们很少或从来没有直接体验过物理系统是如何表达信息的。大家都知道，计算机是通过大量0和1的排列组合来存储和操控信息的。但是，这些排列组合的载体是电子，非常小，并且远离实际的用户界面。

我们的大脑则通过放电的神经元的排列组合来存储和操控信息。大多数神经生物学家认为，这些排列组合就是思维的物理实现，但它们藏在我们的颅骨里，埋在胶状的大脑组织中。

我们无法直接感受或仔细揣摩这些排列组合。

我曾在凤凰城的沙漠植物园参观英国艺术家布鲁斯·蒙罗（Bruce Munro）的创作：“光之场”（field of light）。整个经历神奇而美妙。这个巨大的艺术品由成千上万个圆形小灯泡构成，铺满了几英亩的沙丘。我漫步其中。它们柔和的灯光以几秒钟的间隔随机地闪烁着，同时以更慢的节奏变换颜色。一旦某个图案成形，一个新的略微不同的图案就开始替代它。灯光变换的步调和人的心跳或呼吸的节奏吻合，让人觉得灯光似乎有生命。

有很多把光和思维联系在一起的隐喻，比如，“灵光一闪”“漂亮的想法”。漫画家经常用一个发亮的灯泡来描绘人有了个好主意。人们通常用光的闪动来演示正在工作的通信网络或大脑。

那个晚上，所有这些隐喻都生动地展现在我眼前。面对眼前不断变化的灯光和图案，我似乎看到了思维的过程，这作为思维的模型实在太逼真了。我有一种奇妙的感觉，我正“漫步”于我自己的思维中。这完全改变了我对大脑和自己的认识。

美国著名物理学家、1977年诺贝尔物理学奖得主菲利普·安德森（Philip Anderson）有句名言：“多则不同”（More is Different）：大量的单体发生相互作用，会导致新的结构和现象的出现。按简单到复杂的顺序，原子既可以排列构成半导体晶体、三极管和会计算的机器，也可以构成生物分子、神经细胞和大脑。这些例子响亮地告诉我们，“更多则更不同”（Lots more is very different）。

蒙罗的灯光表演活灵活现地展示了一个抽象的概念：组合暴涨（combinatorial explosion）。如果一个灯泡有两个状态，开或关，那么两个灯泡就有四个状态：开-开、开-关、关-开、关-关。以此类推，30个灯泡，即使每个只能开和关，就会有几十亿种状态。蒙罗的作品里有成千上万个灯泡，每个灯泡还可以改变颜色和亮度，再加上时间上的变化，这让可能的状态数暴涨，远远多于卡尔·萨根（Carl Sagan，美国天文学家）说的“几十亿的几十亿”。这是对“更多”中的“更”的一种具体而令人震撼的诠释。

“光之场”是一件艺术品，而不是一个科学模型。但它巨大的心理冲击力向我们昭示了一种新的大规模、动态、可亲身体验的可视化技术。这种技术可用于教学和帮助人们理解复杂事物。

利用磁共振成像、正电子成像、荧光蛋白质等技术，神经生物学家已经收集了很多关于思维和情绪流动的科学信息。如果能把这些信息有机地揉在一起并放大，构造一个准确而动态的思维模型，那该多好啊！这个模型一定会令人大开眼界并流连忘返。

在著名的科幻电影《2001：太空漫游》的最后，宇航员戴夫·鲍曼（Dave Bowman）在接近木星时发现了一块孤立的巨石。当他触碰巨石的表面时，巨石被激活了，鲍曼被吞了进去，陷入一个多彩的光涡旋中，他的思维被改变了，得到了扩展，他对世界有了更深刻的认识，最后获得了光荣的重生。这些巨石的建造者似乎已经洞察了思维的奥秘。

《环球科学》2020年第4期，时间晶体专栏文章