数学，意识玄学最后的救命稻草？追问nextquestion
01 一位神经科学家的意识研究起点
02 整合信息论为何脱颖而出?
03 形式化如何让科学真正前进?
04 感受质能被数学描述吗？
05 数学是发现，还是发明？
一位神经科学家的意识研究起点
保罗：今天的嘉宾是亚历克斯（Alex Maier）。亚历克斯是范德堡大学的心理学副教授，并领导着迈尔实验室。他在神经科学领域的工作涵盖视觉、视觉感知和认知，主要研究皮层柱的神经生理学及相关课题。今天，他将与我们探讨近年来其研究焦点的转向——意识神经科学。他要和我们聊聊近年来研究焦点的一次大转弯——转向了意识神经科学。其实说回归更贴切，因为大家待会儿就会听到，这可是他最初的“白月光”领域。
我和亚历克斯算是老相识了。当时我在范德堡大学的杰弗里·肖（Jeffrey Shaw）实验室做博后，他刚好作为新晋教员入职。我至今都记得他给我留下的深刻印象。当时我听了他的一场报告——记不清是面试演讲还是入职后的首秀了——但你立刻就能感受到他对研究的那种澎湃热情，而且表达极其清晰。我甚至记得他还展示了一些自己用望远镜拍的摄影作品，特别是一张美得让人惊叹的月球照片。
我们的互动总是特别有意思，即使有时只是匆匆一面，比如他一阵风似的从我身边跑过、飞奔上楼或者赶去什么地方，我们互相抛句“你好”，他永远都是一副风风火火的样子。
今天，我们将探讨为何亚历克斯认为整合信息理论（integration information theory, IIT）是当前解释意识问题最有前景的方向。这主要是因为，IIT已经发展出了一套形式化的数学框架，它的野心很大，就是想在意识研究领域，复刻数学在物理学里做出的贡献：即为我们提供所谓的“自然法则”。
我们的讨论将基本围绕与此相关的一切展开，包括科学哲学、数学与“数学性”的区分，以及一些他所重视的研究工具（如范畴论），还有他在测量意识水平方面的部分工作——顺便提一句，IIT认为，这就好比一支足球队，它的整体意识绝不是每个球员意识的简单相加。
好的，亚历克斯，这场对话可谓酝酿已久。非常高兴你能来做客。我们先从这个问题开始吧——因为我也很好奇，虽然咱们之前私下简单聊过，但我还没真正深挖过你是怎么看待自己的研究轨迹的……你现在全心投入于意识科学，但同时你在视觉感知、研究皮层柱方面也做了大量工作。你是一位视觉神经科学家……如果现在有人提到你的名字，他们会将你定位为视觉神经科学家，还是意识科学家呢？
亚历克斯：谢谢，保罗。首先感谢你的介绍，那些旧日时光的回忆听得我心里暖暖的，我也一直在默默关注你的节目。回想我如何走到今天，起点要追溯到必须决定大学专业的时期。那时我十分迷茫，想过去法学院，也动过读医学院的念头。我甚至还在医院里干了差不多一年，结果干完我就彻底顿悟了：“医学院根本不适合我。”
保罗：你当时在医院里做什么？
亚历克斯：我年轻时，德国还有义务兵役制，而你可以选择“依良心拒服兵役”。这种情况下，就必须完成一年的社会服务。我当时选的就是在医院工作。准确地说，主要是在一个心脏病学的研究实验室里打杂。我当时还挺幸运的，有机会观摩了一些手术，比如给心脏病患者放支架、做植入物之类的。之后我们还尝试了一种基因疗法，想看看能不能防止那些变窄的心脏血管再次堵塞。虽然那个疗法最后失败了，但我真的学到了很多。最重要的一点就是，我无比确信：医学这条路，绝对不是我的菜。
那时我确实挺抓狂的。时间越来越紧，“你这辈子到底想干嘛？”这个问题天天在我脑子里转悠。我知道这绝对是个决定命运的十字路口。结果有一天，我在书店里瞎逛，偶然翻到了一本书（轻笑），德文版的书名叫《灵魂究竟是什么》。这个标题瞬间抓住了我的注意力。结果发现那是弗朗西斯·克里克（Francis Crick）的著作《惊人的假说》。在这本书中，他系统阐述了如何从神经科学角度解释意识的问题。
拿现在的眼光看，这本书可能有点老掉牙了，但当时读起来简直让人欲罢不能。他主要围绕视觉科学展开，深入探讨视觉的神经机制。他巧妙运用了我们都熟悉的“脑中小人”概念：当我们思考视觉如何产生时，常认为所有信息会在大脑某处汇聚，那里就是神经元以某种方式产生意识的场所。克里克带着读者逐层剖析视觉系统，你会逐渐意识到：“意识不可能位于视网膜，因为即使我闭上眼睛，仍能在一定程度上想象出消防车的模样。”
接着他谈到外侧膝状体，证明意识不在那里，也不在初级视觉皮层V1。你随着他的指引遍历整个视觉系统，直到抵达已知对面部产生反应的大脑区域。这时你会想：“嗯，或许就在这里，就在我们看见事物的地方。”结果他话锋一转，指出：如果这个区域受损了，你其实还是能看见一张脸的，你只是认不出它是谁了如此一来，我们又将感知或意识问题推向了认知领域。
这让我深受震撼，我脑子里嗡地一下：“哇，这背后藏着一个极其根本的谜题啊。”书中他提到了尼克劳斯·洛戈塞蒂斯（Nikos Logothetis），当时他正在德国进行双眼竞争研究。这是一种视觉错觉现象：如果向双眼分别呈现不同图像，你每次只能感知到其中一只眼睛看到的画面。这使得神经科学家能够借此寻找对其中一种图案产生反应的神经元，并观察其活动是否与主观所见同步变化。
正是这一点深深吸引了我。这甚至发生在我开始大学学业之前。于是我决定攻读神经生物学，这也正是我最终选择的专业。快毕业那会儿，我主动联系了尼克劳斯，告诉他我非常钦佩他的研究工作，并询问是否能在他的实验室实习。
保罗：等等，什么时候？
亚历克斯：那时我连学士学位都还没拿到。当时他在德国的另一个城市。我凑齐了所有积蓄，尝试去那里待一段时间。我们开展了一些实验，结果非常顺利。最终我们的发现发表在《自然-神经科学》上。我想这引起了尼克劳斯的兴趣，他可能因此考虑让我留下攻读博士学位。然后我也确实这么做了。
保罗：哇，这真酷。你这简直是霸王硬上弓强行闯进去的啊。我太喜欢这股莽劲儿了。
整合信息论为何脱颖而出？
亚历克斯：算是硬闯吧。有趣的是，当时正值21世纪初，意识研究领域的热度达到了顶峰。我那时没意识到，克里克通过他的著作，以及与克里斯托夫·科赫（Christof Koch）合作发表的诸多论文，确实让人们对意识产生了浓厚兴趣。不过他们实际探讨的主要是感知，尤其是视觉感知。你也知道的，科学界的风向总是像潮水一样，起起落落。
某些课题会突然炙手可热，但过了一阵子，等那些容易摘的“低垂果实”都被抢光了，大家的热情也就慢慢淡了。而我进入这个领域时，恰逢它开始退潮。至少给我的感觉是这样。相关学术会议的规模越来越小，我心里一紧：“坏了，我得赶紧重新找定位，必须得转型了。绝对不能再把意识研究当成我的主业了。”
保罗：哦，明白了。纯粹是为了在学术圈活下去对吧？
亚历克斯：对，就是为了混口饭吃，立住脚跟。当时的计划是暂且深耕其他领域，走一条比较传统、稳妥的老路。待时机成熟时再回归这个方向，并尽可能保持与它的关联性。
保罗：你确实这么做了。当然，传统稳妥那部分除外。
亚历克斯：哦，不，不。事情还真是这样发展的。我努力保持关联，继续研究双眼竞争及相关现象，但略带讽刺的是：弗朗西斯、克里斯托夫和当时许多学者的工作，其实让“意识”这个课题在科学层面获得了正当性。在那之前，心理学界对谈论意识是存有顾虑的。谈论感知还算可以接受，但即便如此，搞感知研究的在当时也是个异类。
当时大多数心理学系基本都是认知心理学家的天下，或许还混着点行为主义心理学家。搞感知研究的可能就那么一两根独苗，显得特别格格不入。他们发论文的时候，同行们往往会皱起眉头，因为要将感知量化并严谨研究似乎格外困难。我们能仰仗的“救命稻草”是心理物理学。我们可以指出：“看，感知是可以被精确测量的。”我觉得要是没有这根稻草，这条研究之路绝对会走得极其艰难。
保罗：我正想问你，科赫和克里克他们是不是也……你刚才提到你特别推崇费希纳（Fechner），正是因为他通过心理物理学给咱们开了一扇窗，让我们能用数学公式去描述感知规律。本质上就是费希纳所描述的数学化感知定律。那克里克他们当年是不是也借鉴了费希纳的思路？因为“意识的神经相关物”这个研究方向本身，其实并没有什么数学味儿。我想问的是，他们当时意识到这一点了吗？他们有没有从费希纳那里偷点师？
亚历克斯：这是个非常有趣的问题，我最近才思考过，部分原因是我收到的一些反馈，特别是反对意见让我开始反思。对我来说，费希纳最牛的地方，恰恰就是你刚才说的：他把原本虚无缥缈的研究变得极其严谨，甚至直接推向了数学化。因为他发现，如果我把一个音调调得非常非常微弱，我是可以极其精确地测量出那个从“听不见”到“刚好能听见”的临界点的。其实咱们做过听力测试的人，都算是在做心理物理学实验：戴上耳机，听各种频率的纯音，然后一听到声音就按下按钮。
这让我很着迷。它显得科学而严谨，但我以前从来没往深了想过：把数学和科学死死绑在一起，到底意味着什么？我以前觉得理所当然。我想我们很多人都是如此，如果上一门物理课、听一场物理讲座或读物理教科书，你满脑子期待的肯定是一堆方程式。但这其实很有趣。为什么会这样？我们很少去深究这个问题。我们心里其实有一种本能的反应：只要带了方程式，它看起来就特别严谨、特别精确、特别数学。
我内心深处认为，像牛顿的F=ma或爱因斯坦的E=mc²这样的公式极具严谨性和科学性。我们脑子里似乎一直残存着一种模糊的执念：自然定律就应该是数学的，或者至少应该用数学来表达。但即使在物理书中，这也被视为理所当然。你拿起一本粒子物理书，里面全是方程式和图表，但书里从来不会花半个字去讨论“我们为什么要用数学”。
随着时间的推移，我慢慢意识到，这其实正是许多意识或感知研究在苦苦挣扎、或者说试图聚焦的核心痛点。而费希纳——你说得对，他绝对是我心目中的英雄——他迈出了极其关键的一步。他证明了：没错，我们完全可以通过测量“需要把刺激改变多少，才能引起感知的变化”，来给感知精确地打分赋值。这么一来，我们就拿到了实打实的数字，拿到了那些离散的层级：“好，现在你听出差别了，我们管这叫‘等级一’。把声音再调大点，你什么时候注意到它又变响了？好，那叫‘响度等级二’。看来你的感知就是这么顺着一、二、三、四的离散台阶，一步步往上爬的。”
我认为这其中蕴含着深刻的洞见，但它并未得到充分的重视，或者说，到了上世纪60年代，有些人开始用不同的技术搞研究，试图证明在不同情境下结果会不一样，这反而把费希纳的深度给冲淡了。这给那项伟大的发现蒙上了一层模糊的、甚至有点相对主义的阴影。也许正因为这样，我们在某种程度上忽略了最重要的一点：“嘿，大家醒醒，我们真正要找的，其实就是这些数学定律啊！”
