作用本质上有非算法的一面。我们记得，在大多数超等理论中存在一种清
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清楚楚的宿命论。就这种意义来说，如果我们知道系统在任一时刻的态 ，
那么理论的方程式把该系统的态在以后 （或以前）的任何时刻完全地固定
死。由于一个系统未来的行为似乎被物理定律所完全决定，因此似乎没有
任何 “自由意志”的余地。甚至量子力学的U 部分也具有这种完全决定性
的特征。然而 “量子跃迁”R 不是宿命论的，它把完全随机的因素引进时
间演化中来。早先，许多人踊跃接受以下可能性，即这里可以是自由意志
用武之地，意识的作用对单独系统跃迁的方式也许有某种直接效应。但是，
尽管我们希望我们的自由意志有所作为，如果 R 是真正随机的，则它也不
会有多大帮助。
虽然我的观点在这方面尚未很明确，不过我认为有些新过程 （CQG；参
阅第八章）可能超越在U 和 R （现在这两者都被认为是它的近似）之间的
量子——经典界限，而这个新的过程包含本质上非算法的因素。其中一个
含义是，甚至即使未来可以被现在所决定，它也不能从现在计算出来。
我在第五章的讨论中试图清楚地把可计算性从决定性中区别出来。我以为
①
CQG 是决定性但非计算性的理论很可以说得通 。（回忆一下我在第五章195
页所描述不可计算的 “玩具模型”。）
人们有时采取这样的观点，即使是经典 （或U—量子）宿命论也不是
一个有效的宿命论，因为不能真正充分知道初始状态，使得将来实际上能
被计算出来。有时初始条件非常微小的改变会导致最后结果非常大的差
异。例如发生在 （经典的）宿命性系统中被称作“混沌”的现象——天气
预报的不确定性即为其中一例。然而，非常使人难以置信的是，这种经典
的不确定性会允许我们的自由意志 （或只是幻象？）。虽然我们不能计算
出未来的行为，但是一直从大爆炸开始，未来行为仍然是被决定了的 （参
阅199页）。
同一个反对意见也用来反对我的建议。从这个观点着，未来世界虽然
不是可计算的，但仍然被过去所完全固定，这可以一直回溯到大爆炸。实
际上，我并非独断地坚持CQG 必须是决定性而非计算性的。我猜想我们寻
求的理论会比这些描述更加微妙。我只要求这理论必须本质上包含非算法
的因素。
为了结束这一节，我想评论一下人们对宿命论可能坚持采取更极端的
① 如果两个算法只是输出一样而实际的计算过程不一样，它们能否被认为是同等的，这又是一个难题。见
第二章 60 页。
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观点。这就是我所谓的强宿命论 （彭罗斯1987b）。根据强宿命论。不仅
未来的事由过去所决定；根据某种精密的数学方案，宇宙在所有时刻的
全部历史都是固定的。因为柏拉图世界是一下子就全部固定好了的，对
这宇宙并没有什么 “其他可能性”！如果人们倾向于认定柏拉图世界和物
理世界相同，这种观点颇具魅力。 （我有时怀疑，当爱因斯坦写下“我所
真正感兴趣的是，上帝是否能以不同的方式来创造世界；也就是说，必要
的逻辑简单性是否为自由选择留下任何余地！”时，不知在他脑中是否有
过这种方案。 （致恩斯特·斯特劳斯；见库兹涅佐夫1977，285 页）。
人们可以把量子力学的多世界观点 （参阅第六章341 页）当作一个变
种的强宿命论。根据这类观点，一个精确的数学方案固定的不是单独的个
别宇宙历史，而是固定了所有无数个由它所决定的 “可能的”宇宙历史。
尽管这个方案 （至少对我来说）呈现出令人不满意的性质和一大堆问题与
缺陷，我们却不能排除这方案的可能性。
我觉得，如果人们持强宿命论但同时不持多世界观点，则制约宇宙结
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构的数学方案就可能必须是非算法的 。原因在于，如果不是这样，人们
便可以原则上计算出下一时刻将要发生的事，然后他可以 “决定”去做其
它完全不同的事，这就会在 “自由意志”和这理论的强宿命论性质之间产
生显著矛盾。在理论中引进不可计算性就会避开这一矛盾——虽然我必须
承认，我对这种解决办法颇感不舒服，而且我还预料，有些更加微妙的、
实在的 （非算法的！）规则实际在制约这个世界的运行！
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人择原理
意识对于整个字宙有多重要呢？缺少任何有意识的居住者的宇宙能否
存在呢？物理定律是否为了允许意识生命存在而特别设计出来的呢？我们
在宇宙的空间或时间中的位置是否有任何特殊的地方？这些就是所谓人择
原理所讨论的问题。
该原理有许多形式。 （见贝娄和提普勒1986。）这些讨论中最被广泛
接受的仅仅是意识 （或“智慧”）生命在宇宙空间——时间中的定位。这
是弱人择原理。这种论证可以用来解释，现在地球上的条件为何刚好适合
于地球上 （智慧）生命的存在。如果条件不是刚好，我们不应发现自己现
在处在这个地方，而是在别的什么地方，在其他适当的时间。布兰登·卡
特和罗伯特·狄克非常有效地利用此原则解决了困惑物理学家许多年的问
题。这问题是关于从观察发现的物理常数 （引力常数、质子质量、宇宙年
龄等等）之间保持的各种令人惊讶的数值关系。令人不解的是，有些关系
只有在现代地球历史才成立，所以我们刚好生活在这非常特殊的时期 （大
概几百万年！）。后来卡特和狄克用下列事实来解释：这个时期同被称为
主序星 （如太阳）的生命周期一致。在其他任何时期，按照同样的论证，
四周就不会有智慧生命来测量讨论中的物理常数，所以这种巧合必须成
立，因为只有在这巧合成立的特定时刻四周才会有智慧生命！
强人择原理牵涉得更广。在这情形下，我们不仅关心自己在这宇宙
中，也关心在无限个可能的宇宙中空间——时间的定位。我们现在可以回
答为什么物理常数或一般物理定律要特别设计才能使智慧生命得以存在。
其论证是，如果这些常数或定律是不同的，则我们就不应该处于这个特定
宇宙中，而应该处于其他宇宙中！依照我的意见，强人择原理有个可疑的
特征，好像只要理论家提不出更好的理论去解释观察的事实，就会提出强
人择原理 （也就是在粒子物理理论中，粒子的质量是没有解释的，人们因
而断言，如果它们的数值和被观察到的数值不同，则生命便不可能存在，
等等）。另一方面，假定人们小心地使用弱人择原理，我觉得它是无懈可
击的。
由于使用人择原理——不管是强的还是弱的——人们可以尝试展示，
由于知觉生物，也就是 “我们”，必须存在以观察世界的这一事实，意识
的存在便是不可避免的，所以人们不必像我以前一样，去假定知觉具有任
何选择优势！我的看法是，这个论证技术上是正确的，弱人择原理的论证
（至少）能为意识不需自然选择的帮忙而存在提供原因。另一方面，我相
信人择论证不是意识演化的真正 （或仅有）原因。从其他方向有足够的证
据使我信服，意识具备强而有力的选择优势，而且我认为人择论证是不必
要的。
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镶嵌和准晶体
我现在要从前几节大胆猜测转来考虑更科学和更 “具体”的问题，虽
然仍有一点猜测性。这个问题初看起来有点离题。但是它对我们的意义在
下一节就会变得明显。
我们回忆在 158页图4.12 中的镶嵌模式。这些模式令人惊异之处在
于，它们“几乎”违反了一个与晶格有关的标准数学定理。该定理叙述道：
在结晶模式中只允许二重、三重、四重和六重的旋转对称。所谓结晶模式，
我是指具有平移对称点的分立系统。所谓平移对称是说，用一种自身滑动
而不转动的方式，使得该模式和自身相重合（就是说移动不会改变该模式）
而且因此有周期性的平行四边形 （见图4.8）。图10.2绘出了这些允许的
旋转对称的镶嵌模式例子。现在图4.12 的模式，正如图10.3 中那样 （它
基本上是由 157页图4.11 的花砖拼在一起产生的镶嵌），却又几乎具有
平移对称和几乎具有五重对称。这里 “几乎”的意思是：人们可以找到模
式 （分别为平移和旋转）的运动，并且这模式的自身重合能达到任何预先
指定的比百分之百略低的相合性。我们在此没有必要去忧虑它准确的意
思。我们在这里所关心的是，如果有一种物质的各原子被安置在这种模式
的各顶点，则这物质就显得像晶体，但它会呈现出彼禁止的五重对称性！
1984年 12月，正在美国华盛顿首都国立标准局与同事共同研究的以
色列物理学家邓尼·谢茨曼宣布发现了一种铝锰合金的相。它的确像类晶
体物质，现在称为准晶体，它具有五重对称。事实上，这种准晶体还具有
存在于三维中而不权是平面上的对称性，这就给出了总共有正二十面体的
对称性 （谢茨曼及其他人1984）。 （类似我的五重平面镶嵌，三维“二十
面体”类似物被罗伯特·阿曼在 1975年发现，见伽特纳 1989。）谢茨曼
的合金只能形成大约千分之一毫米非常微小的准晶体。但是，后来还发现
其他的准晶态物质，尤其是一种铝-锂-铜合金，其二十面体对称单元可长
成大约一毫米的尺度，用肉眼都能完全看得到 （图10.4）。
现在我所描述的准晶体镶嵌模式有一个显著特征，即它们的拼合必须
是非局部的。这就是说，在装配该模式时，必须不时考察距离装配点许许
多多 “原子”之遥的模式状态，以保证把许多小块放在一起时不发生严重
的错误。 （这也许有点像我在讨论自然选择时，曾提及的“智慧探求”。）
这一类特征是当前围绕准晶体结构和成长问题重大争议的一部分。在解决
一些突出的问题之前，匆忙作确定的结论显然是不明智的。尽管如此，人
们可以猜测，而且我将大胆提出自己的意见。首先，我相信这些准晶态物
质的确具有高度组织，而且它们的原子排列和我考察过的镶嵌模式相当接
近。其次 （我的意见是属于比较尝试性的）这意味着不能按照符合晶体成
长的经典图像，依靠每次局部地添加一个原子来合理地完成它们的装配，
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它们的装配一定有本质上量子力学的非局部性因素 。
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图10.2 具有不同对称的周期性镶嵌 （在这里的每一种情形中，把花
砖的中心当作对称的中心）。
图10.3一种准周期性镶嵌 （基本上是由图4.11 中的花砖拼在一起产
生的）。它具有晶体学中 “不可能的”五重准对称。
图10.4这准晶体显然具有不可能的晶体对称性 （一种铝-锂-铜合
金）。 （取自盖里1987。）
我描绘这种成长的发生方式是，原子不是单独来到并自己附到连续移
动的成长线上去 （经典晶体成长）。人们必须考虑附加原子的许多不同排
列的量子线性叠加的演化 （量子过程U）。这的确是量子力学告诉我们必
须 （几乎总是）发生的！不是只发生一个原子排列；许多不同的原子排列
必须在复线性叠加中共存。这些不同的叠加选择中有一些会成长为大很多
的团块，而且在某一点，某些不同选择的引力场之间的差别将会达到单引
力子的水平 （或不管什么适当的水平；见第八章424 页）。在这阶段，其
中一种排列 （或可能仍是一种叠加，不过却是一种缩减了的叠加）会成为
“实在”的排列而被挑中（量子过程R）。这个叠加形态加上更确定的形
态减缩会以越来越大的尺度继续下去，直到形成相当尺度的准晶体。
正常情况下，当大自然寻求一种晶体排列时，她总是寻求具有最低能
量的排列 （把背景温度当作零），我在准晶体生长中摹想一种类似情形。
差别在于，这种最低能量的状态更加难寻找，而且原子 “最佳”排列不能
只靠一次加上一个原子，然后希望每个单独原子能解决自己的最小化问题
就可以了。正相反，我们有一个全局性的问题要解决。解决方法是大量原
子必须在同一时刻共同出力。我坚持认为，必须用量子力学方式才能得到
这种合作；而进行合作的方式是，在线性迭加中原子的许多不同的组合排
列同时一起 “试验”（有点像在第九章结尾讨论的量子电脑）。最小化问
题合适的解 （虽然也许不是最好的）只有在单引力子（或别的适当的）水
平达到时才能得到答案，而这只有当物理条件刚好适合时才会发生。
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和头脑可塑性可能的关联
现在让我进一步推进这些猜测，并且询问它们是否和头脑的功能有任
何关联。就我所见，这种关联最有可能呈现在头脑可塑性的现象中。我们
记得头脑不完全像一台普通电脑，而是比较像一台持续不断改变的电脑。
这些变化显然是树突柱成长或收缩导致该突触激发或退激发而引起的 （见
第九章第458 页；图 9.15）。我大胆猜测，这种成长或收缩可由类似准晶
体成长的过程所制约。这样，可能不仅其他可能形态之一被试验，而且大
量的复线性叠加形态也被试验。只要这选择的效应被维持在单引力子 （或
任何别的）水平之下，这些形态就能共存 （而且按照量子力学的U 步骤，
几乎一定必须共存）。如果维持在这个水平之下，则可以开始进行同时发
生的叠加计算，这和量子电脑的原则非常符合。然而，这些叠合似乎不太
可能长期维持，因为神经讯号产生的电场仍会严重扰动附近的物质 （虽然
神经元髓鞘质的鞘有助于电绝缘）。我们猜测，这种计算的叠加实际上至
少能维持一段时间，使得在达到单引力子 （或别的什么）水平之前可以实
际计算出某种有意义的结果。这类计算的成功结果会取代准晶体成长时简
单的能量最小化的 “目标”。这样，达到这个目标的过程正类似准晶体成
功成长的过程！
这些猜测显然有许多模糊和疑虑之处。但是我相信它们之间的类比确
实是有道理的。晶体或准晶体的成长受到它附近适当原子和分子浓度的严
重影响。人们可以同样摹想，树突柱族的成长或收缩会同样受到周围的神
经传递物质浓度的影响 （譬如可能受到情绪的影响）。任何原子排列最终
化解 （或“缩减”）成准晶体的实在性都涉及能量最小化问题的解答。所
以我以类似的方式猜测，在头脑中浮现的实在思维又是某问题的解答，但
是现在这问题不只是能量最小化而已。它会涉及性质更复杂得多的目标，
即有关头脑的计算方面和能力的需求和意图。我猜想，从原本是线性叠加
的不同选择中寻找解答和意识思维的作用有密切的关系。这所有都与制约
在 U 和 R 界限之间的未知物理有关。我现在宣称，这些未知物理的答案有
赖于还未发现的量子引力理论—CQG！
这样的一个物理作用在性质上会是非算法的吗？我们回想一下第四章
内描述的一般镶嵌问题。人们可以摹想原子组合问题会具有这种非算法的
性质。如果这些问题能用我暗示的手段 “解决”，则在我设想的头脑行为
类型中的确有非算法因素的可能性。然而由此推理，在CQG 中必须有某些
非算法的因素。这里显然有许多猜测成分。但是依我看来，按照上面的观
点，一定需要具有非算法特征的某些东西。
这类头脑联接的变化能发生多快？这个问题在神经生理学家之间有点
争议。但是，由于永久的记忆可在十分之几秒的时间内记录下来，所以有
关的改变可在这种时间内实现是不无道理的。为了使我自己的观点有成功
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的机会，这类速度确实必要。
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意识的时间延迟
