第1章
更进一步拓展科学的边界

我们全都是早期被灌输思想的囚徒，因为要摆脱早期的训练是很难的，几乎是不可能的。

罗伯特·海因莱因（Robert Heinlein）《异乡异客》（Stranger in a Strange Land）

现在是科学的危险时代，也是科学的兴奋时代。

说其危险，是因为在许多国家，反科学的暗流可能会冲淡其过去几十年取得的惊人进步；说其兴奋，是因为其最深层次的一些问题终于得到了解答，我们人类最紧迫的问题也即将得到解决。

今天的世界与 20 世纪 70 年代中期的相比，最显著的变化要数科学的进步了。那时候，我们还没有冒险飞跃火星的太空探测器，也没有清晰的关于“夸克组成原子核”的知识，没有互联网。我们中的一些人才刚开始学习科学。

那个时候，新车的平均售价为 3 700 美元，一座典型的美式住宅售价为35 000 美元。

从那时到现在，科学一直在改变人类的生活：基因工程养活了大量人口，解决了全球人口可持续发展的难题；心脏手术变得稀松平常；人类的平均寿命得以延长到 80 多岁。

而本书的写作初衷，旨在进一步拓展科学的边界。

地球是平的？

美国国家科学基金会（National Science Foundation）一直在追踪调查公众的科学意识水平，2019 年发布了他们关于基础科学知识的年度调查报告，结果并不乐观。该调查包括 9 道判断题。例如，地心非常热，所有的放射性都是人造的，电子比原子小，等等。在过去的 40 年里，公众在这项测试中的表现没有太大变化，正确率仅为 60%。

比公众的科学素养更令人不安的或许是公众批判性思维的缺乏，调查显示：少数人相信各种阴谋论。例如，7%的美国人认为阿波罗登月是一场骗局。就在 2018 年，网络上疯传“地球是平的”，而且称从太空拍摄的地球照片是伪造的。

可悲的是，相信这些论调的人并不罕见。这些无稽之谈不需要动用深奥、复杂的科学知识来反驳，只需最基本的常识就可以辨别。比如，“地球是否是平的”这个问题，只要让两个分别住在美国东、西海岸的朋友打一通电话就可以解决，因为加利福尼亚州的人看到太阳出现在半空中的同时，佛蒙特州的人看到的太阳正在地平线上。仅此一项就能证明地球不可能是平的。

这本书不适合无视证据的人，比如“地平论者”。本书适合那些能够接受基于观察和实验得到的重大发现的读者，因为这就是生物中心主义采用的研究方法。虽然我们最终关注的是生命的基本方面，但这些方面在以前看来是令人绝望的神秘，并且在科学上无法解释。

迷信有时会引发对科学进步的残酷镇压，比如伽利略的下场，但好在经过这样的几个世纪之后，现代世界的大多数人终于将科学视为自然知识最可靠的来源。作为红利，我们有了很多先进设备和技术，如GPS（Global Position System，全球定位系统），有的技术能在寒冷的一月份为我们提供西红柿之类反季节的蔬菜。

此外，有史以来在探寻真理方面最有效的工具，正是科学方法本身。因为科学的研究方法强调人们须秉持怀疑态度，多观察，多测试，并毫不留情打击伪科学者。任何提出新主张的人，都必须拿出确凿的证据。

路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis Alvarez）和沃尔特·阿尔瓦雷斯（Walter Alvarez）父子正是这样做的。他们声称是陨石的撞击导致了地球上恐龙的灭绝，证据是 6 600 万年前形成的全球铱沉积层，因为铱在地球上储量极少，但在陨石尘含量丰富。阿尔瓦雷斯父子由此声名大振，也激励了其他研究人员尝试“驳倒”他们，以博取自己的声誉。如此，科学为对立观点和怀疑分析提供了源源不断的动力，也就是说，科学可以进行自我调适。

不幸的是，正如我们在引言中所讨论的那样，科学家也是人，科学也有其自身的惯性。这就是为什么真正的新思想会长久得不到重视的原因，新思想往往会被忽视数十年甚至数百年。早在 1912 年，德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳（Alfred Wegener）就提出了大陆漂移学说，但直到 20 世纪 50年代，该理论仍被广泛否定。

后来理论得到认可，所有人才看到各大陆边界像拼图一样相互吻合。这表明它们曾经都是现在称为“泛大陆”（Pangaea）的超级大陆的一部分，还解释了诸如大洋中部海底扩张、北美东部的岩石与爱尔兰的岩石非常相似等奇特现象。该学说也让人们弄清楚了为什么太平洋沿岸的“火山带”总是频繁火山爆发和地震。简而言之，我们对地球地壳像漂浮物一样漂浮在熔融岩浆上，并且每年移动 1 到 4 英寸的新认识，一次性解决了许多谜团。只是得到这种认识，我们花去了几十年的时间。

还有一些阻碍科学车轮滚滚向前的成见，源于人们对大自然的司空见惯。一些自然事物和现象是如此普通，人们早已习惯了它们的存在。这种熟悉阻碍了人们将其作为研究对象进行研究。它们太普通了，根本无法引起人们的注意。就像直到美国独立战争之后，人们才认识到空气是由多种不同气体组成的。空气是混合物的说法，你翻遍古希腊甚至是文艺复兴早期那些充满好奇心的天才的著作，都是找不到的。

我们今天谈论意识，大概就与古人谈论空气一样。一切所见、所闻、所思及所忆，都是人类意识的体现。这一事实意味着我们对意识也是过于熟悉，以致常常忽视其存在。“意识”就像放映电影时的幕布。我们坐在电影院里时，放映机将那些变换的色彩和闪烁的光线投射在幕布上，我们的注意力不由自主地被电影的情境吸引。我们去辨识演员的面部表情，或去理解音轨中编码的语言所传达的含义……却忽视了那些“真实的东西”，就好像幕布根本不存在一样。

但是这个类比的作用也仅此而已。就电影幕布而言，反光材料制成的幕布并非无可替代，其他的平面，比如白墙，也可以起到同样的作用。但意识却另当别论。意识的存在、感知的存在，不仅是人们了解已知世界并试图了解未知世界的基础，而且无论是在事实上还是在起源上，都非常奇特。

因为知识是科学的必要条件，而感知是获取知识的唯一途径，因此意识与任何神经方法或神经子系统相比，都更应该是我们理解的基础。毕竟，人类意识如果存在根本的偏见或怪癖，就会影响所见和所学的一切。所以在继续研究更多的信息获取方法之前，我们想知道有关意识的所有事情，无论是颜色、声音的分类，还是生命形式的分类。意识是计算机的根目录，比硬盘驱动器更重要。在这个类比中，意识更像是电流。

此外，20 世纪 20 年代后的实验已经明确表明，只要观察者存在，就会改变观察结果。这个无论在过去还是现在，都被视为另类或麻烦的现象有力地表明，我们与所见、所闻和所思考的事物并不是分离的。相反，自然和观察者是某种不可分割的整体。这个简洁的结论正是生物中心主义的核心。

踏入未知领域，破解意识难题

但这个整体是什么？没人知道。我们对意识的研究仅停留在表面，“意识”在很大程度上仍然是个谜。“意识+自然”的混合物同样神秘莫测，或者说是有过之而无不及。所谓“研究停留在表面”，是指神经科学在很多方面已经取得了令人瞩目的进展，比如确定大脑控制感觉和运动功能的区域，探索复杂的神经元网络编码概念等，但在解决诸如“意识最初是如何从物质中产生的”这种深层基础问题，即所谓的“意识难题”方面少有作为。也许不应该去指责那些研究人员，因为要解决这些基本问题真的极度困难，根本无法用常规的科学工具阐明。你如何设计实验，才能获取这种最主观现象的客观信息呢？

当遇到逻辑解释不通，也不可实验重现的自然现象时，科学界有个既定的传统，那就是忽略。这确实是较为恰当的做法，毕竟没人希望研究人员只是提出一堆毫无根据的猜测。冠冕堂皇地保持沉默虽然无济于事，但不失体面。正因如此，“意识”这个词在科学典籍或文献中就显得不大协调，虽然我们会看到量子力学领域中许多大名鼎鼎的人物都视意识为理解宇宙的核心。并且，这还是在科学家们对意识的作用有了一点新认识之前。而这种新认识就是，意识不仅揭示了我们所观察到的东西，还创造了它们。

人类，可能也包括非人类动物的意识是如何在自然界中实现如此意想不到但又极为关键的功能的？这是本书的主要关注点。因此我们将在多个章节中探讨意识问题，包括跟踪各个学科，确定生物的“观察—行为”过程方面取得的进展，并观察看似无生命的自然如何与生命体的意识相互作用，以及生命意识与神经结构的复杂相关。最近，就关键的“意识/观察时刻究竟打开了什么？”这个问题，兰札博士与理论物理学家德米特里·波多尔斯基合作取得了新发现，并已发表。这个意外的重大发现，连同本书中讨论到的其他科学发现表明，有必要进行一场哥白尼式的革命。

公众通常在三个主要方面寻求科学的帮助或回答，他们的需求几乎不会随着时间发生改变。第一方面，自然是“对我有什么好处？”：人们希望科学能治疗疾病，能弥补视力或听力缺陷，能提供可靠的飞机等运输工具以及手机等负担得起的个人用品。

第二方面，人们会直截了当地问一些关于世界的问题，比如关于火星生命、黑洞、恐龙等的新进展。当今时代，报纸、电子媒体和社交媒体会追踪公众的兴趣，研究人员以及政府资助往往也会对公众的兴趣做出回应。2018 年，最受关注的科学探索是寻找系外行星，尤其是围绕其他恒星运行的类地行星。人们也关注成功找到长期寻找的基本亚原子粒子——希格斯玻色子，以及为各种癌症提供新疗法这个老话题。

第三方面，陷入“意识+自然”沼泽是大众科学这方面的一部分，但最好将其描述为“其他一切”。尽管技术极客和许多见多识广的科学爱好者早就知道，量子力学和其他研究领域越来越多地指向我们与所谓的外部、无知觉的宇宙之间的基本联系，但涉足这片沼泽地只是极少数科学家要做的事情。绝大多数科学探究都只在定义明确的研究领域中寻找“缺失的部分”。

寻找希格斯玻色子如此，寻找外星生命和治疗常见疾病的方法亦如此。在大多数科学研究中，这些问题本身就很容易被界定出来，如果找到答案，也就很容易地说明了成就。而意识是一个更棘手的话题，许多人问的第一个问题就证明了这一点：你所说的意识是什么意思？为了研究某事某物，下定义似乎是必要的第一步，但对于“意识”来说，下定义就已经是一个颇有争议的话题了。因而，大多数读者会发现，“意识+自然”话题与主流大众媒体上常见的公众关心的科学话题大相径庭。

研究意识需要离开已知的世界。研究意识与自然之间的关系需要冒险深入未知领域。简而言之，受邀加入我们行列的读者，需要摒弃科学中的糟粕和成见，防止被已有知识、经验所束缚，以便探求人类在宇宙中的地位的惊人真相。

我们将看到，科学总是以各种方式，指向对宇宙的生物中心解释。正如第一本书《生命大设计。创生》阐述的那样，我们根据这一证据得出了一套七项原则，涵盖了这种以生物为中心的现实理论。

生物中心主义的原则

生物中心主义第一原则：我们所感知的现实是一个涉及我们意识的过程。“外部”现实如果存在的话，根据定义，必须存在于空间的框架中。但空间和时间不是绝对的现实，而是人类和动物思维的工具。

不管你是否相信有一个“真实的外部世界”存在，众多实验都表明，物质的特性，即时空本身的结构取决于观察者，尤其是意识。

生物中心主义第二原则：我们的外部感知和内部感知密不可分。外部感知和内部感知是同一枚硬币的两面，彼此不能分离。

除了量子理论的实验发现外，基础生物学也清楚地表明，“外部世界”实际上是一种结构，是大脑中发生的神经电活动的漩涡。

生物中心主义第三原则：所有粒子和物体的行为与观察者的存在密不可分。如果没有有意识的观察者，它们至多只能以概率波的不确定状态存在。

一个世纪前发现此点的物理学家对此感到非常震惊。实验一再表明，粒子出现的方式和位置，严格取决于它们是否被观察以及被观察的方式。

生物中心主义第四原则：没有意识，“物质”处于不确定的概率状态。任何可能先于意识的宇宙都只存在于概率状态中。

量子力学能够一致而准确地预测物质基本粒子如何出现，以及在何处出现。惊奇的是，在观测之前，它们同时存在于所有可能的地方，处于一种模糊的概率状态，物理学家称之为“未坍缩波函数”。

生物中心主义第五原则：宇宙的精密安排只能通过生物中心主义来解释，因为宇宙是为生命微调的。这完全说得通，因为生命创造了宇宙，而不是宇宙创造了生命。“宇宙”只不过是“自我”构建的时空逻辑。

这方面的有力证据见于所有科学教科书中列出的宇宙物理常数表。这些常数都完美地“设定”在百分之零点几的数值范围内，以便允许对复杂生命友好的原子形成，让提供能量的恒星发光，以及满足所有那些让你现在读到这篇文章的条件。宇宙的法则和条件允许观察者存在，是因为观察者创造了宇宙。

生物中心主义第六原则：时间在动物感知之外并不真实存在。时间是人类感知宇宙变化的工具。

科学家在牛顿定律、爱因斯坦相对论或量子方程中找不到时间的位置。即便是像“之前”和“之后”这样的时间论断，也需要观察者考虑某些特定的事件，然后与其他事件进行比较。我们将在后面的章节中看到，时间并不存在于“外面”，嘀嗒嘀嗒地从过去走向未来，而是具有涌现属性，依赖于观察者保存所历事件信息的能力，“无意识”的观察者是不会感知到时间的。

生物中心主义第七原则：空间是动物感知的另一种形式，没有独立的现实。我们像乌龟背着壳一样随身携带空间和时间。因此，独立于生命的物理事件可以发生，但绝对自存的介质是不存在的。

实验一致表明，距离会根据多种相对条件而发生变化。因此，任何事物之间都不存在不可侵犯的距离。量子理论对相隔很远的天体是否真的完全分离也提出了严重的质疑。物体零时间通过“隧道”穿越空间，并且实现“信息”瞬间传输，都归功于纠缠现象。显然，如果空间真有任何的实际物理现实，那么在零时间内穿越一百万光年的空间就是不可能的。

综上所述，这些原则是建立在彼此之上并相互加强的。我们将在整本书中深入研究这些原则背后的科学。如果这些原则对你来说很陌生，那么不妨先了解一下我们推导每个原则的过程，比如去读一读前两本关于生物中心主义的书籍，简要回顾一下这两本书的内容，以便于衔接后续内容。当然，这也是本卷稍后将出现的四个附加原则的准备工作。

为了正确理解全书主旨，我们先回顾，后谈新内容。在下一章，我们将回溯几个世纪，看看大自然最初是如何与作为观察者的我们联系在一起的。

注：如果你还没忘记中学知识，那你会知道答案是对、错、对。

注：1 英寸等于 2.54 厘米。——编者注

注：在可能是文艺复兴时期最伟大的成功公关中，尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）赢得了永久的、无人怀疑的赞誉。他因为是所谓的“第一个”声称地球围绕太阳转的人，被誉为日心说的创始人。但事实上，首先发现这一点的另有其人——萨摩斯的阿利斯塔克（Aristarchus）。早在哥白尼之前大约 1800 年，阿利斯塔克就发现了这一点。但奇怪的是，他的贡献并未得到承认。