去年10月的一次物理大會上，諾貝爾獎獲得者 David Gross 列舉了科學領域 25 個他認為物理學可能幫助解決的問題。除了有關黑洞以及暗物質和暗能量這些傳統物理領域的問題外，有些問題已經超出了物理的范圍，冒險進入了原本屬于生命科學的領地。
這些問題當中有一個就是關于人類意識（human consciousness）的。
他想知道科學家是否能夠測量嬰兒的初始意識，并推測意識可能跟物理學中的“相變”-- 物質的一種由某些微觀變化所引起的突然而急劇的大規模轉變 -- 類似。當溫度降至某個臨界溫度以下，某些金屬會突然失去電阻，出現超導現象，這就是相變的一個例子。
在最近的一次電郵采訪當中，Gross 說，他認為意識可能有許多不同的層次，但是他相信語言能力是人類區別于動物的一個關鍵因素。
Gross 并不是唯一一個對人類意識有想法的物理學家。
超越神秘主義
牛津大學著名的數學物理學家 Roger Penrose 相信，如果一種“萬物之理（theory of everything）”的物理理論最終被發展出來用于解釋宇宙中所有已知的現象，那么它至少能夠部分地解釋意識問題。
Penrose 同時也相信量子力學，這個在亞原子層次主宰世界的物理規律，可能在意識中扮演重要角色。
還在不久以前，意識還被認為太抽象，太主觀或者太難以致不能科學地進行研究。但是近年來，它成為生物學最熱門的新領域之一，就像弦論之于物理學，或像尋找地球外生命之于天文學。
意識不再是哲學家和神秘主義學者研究的專屬領地，它現在吸引著來自不同領域的科學家，這些領域似乎都有自己關于意識是什么和大腦如何產生意識這類問題的理論。
在許多宗教學說中，意識跟古代靈魂（soul）的概念緊密聯系在一起，這些觀念認為我們每個人都有一個精神本源，它不會死亡，甚至可能在你出生之前就已存在。人們相信靈魂使我們產生思想和感覺，使我們能夠記憶和推理。
我們的人格，個性和人性都被認為起源于靈魂。
現在，這些通常都歸之于大腦中的生理過程，但是究竟數以萬億計的大腦神經元之間的化學和電信號如何轉化成思想、情感和自我意識，依然是個謎。
“幾乎每個人都同意大腦中的某種東西和意識之間存在強烈關聯，”澳大利亞國立大學意識研究中心的主管，哲學家 David Chalmers 說。“問題在于我們如何解釋。我們想知道的不僅僅是關聯，我們想要解釋 -- 大腦過程如何產生意識，為什么產生意識？這才是神秘之處。”
接受就好了
Chalmers 以區分意識研究中的“容易”問題和“困難”問題為大家所熟知。
容易問題是指研究與意識相關的功能和行為，它包括以下這類問題：感知（perception）是如何發生的？大腦如何將感官信息組合起來產生體驗的連續性錯覺？
“我稱之為容易問題，并不是它們不重要，而是因為它們能夠用認知科學（cognitive sciences）標準方法來研究，”Chalmers 說。
Chalmers 稱主觀體驗（subjective experience）的問題為困難問題。
“人們有不同類型的體驗 -- 不同性質的體驗 -- 當你看到紅色，看到綠色，聽到中央C音，或者品嘗巧克力時，”Chalmers 告訴 LiveScience。“只要你有意識，只要你有主觀體驗，總會感覺到一些東西。”
根據 Chalmers 的觀點，意識的主觀性阻止其通過更簡單的要素來理解它，而這種還原論方法在其他科學領域獲得了極大的成功。他相信，不像物理世界中的大部分對象，能夠分解成單個原子，也不像生物體，可以分解成細胞，意識是宇宙中一個不可還原的部分，就像空間、時間和質量等概念。
“這些對象無需發展，”Chalmers 說，“它們從來就是屬于我們這個世界的基本構成部分。”
Chalmers 認為，不要試圖將意識還原成其他組成要素，應該簡單對待意識，就像對待物理學中的空間、時間和質量一樣。根據這樣一種觀點，意識的理論不應該去解釋意識是什么或者意識如何產生這類問題；而應該解釋意識和世界中其他對象之間的關系。
但是，并非所有人都信服這一個觀點。
幫助不大
“這種觀點對我們幫助不大。”牛津大學藥理學教授 Susan Greenfield 說。
“你做不了什么，”Greenfield 指出。“這是一種終極說辭，因為根據這一觀點你還可能做些什么呢？你不能證明它也不能證偽它，而且無從檢驗。它不提供解釋，或者啟發，也回答不了為什么人們感受到他們所感受的。”
Greendfield 關于意識的理論受她研究藥物和精神疾病的經歷的影響。一些科學家，比如最著名的有近期的 Francis Crick，他是 DNA 結構的共同發現者，和他的同事加州理工計算和神經系統教授 Christof Koch ，他們相信，不同的意識，比如說視覺感知，由不同的神經元產生。跟他們的觀點不同，Greenfied 認為，意識由大批非特定的散布在整個大腦的神經元產生。
Greenfield 的理論重要之處在于區分了“意識（consciousness）”和“精神（mind）”。她說她的許多同事都交替使用這兩個術語，但是她認為它們是兩個完全不同的概念。
“人們說到精神錯亂或者精神遭受打擊或者精神不正常，這些都不意味著意識喪失，”Greenfield 在電話采訪中說。“同樣的，當你喪失意識，當你晚上睡覺或者當你被麻醉，你并不認為自己精神錯亂了。”
就像水的濕度
根據 Greenfield 的觀點，精神由神經元之間的生理連接組成。這些連接緩慢地演化，并且受過去的體驗影響，因此每個人的大腦都是獨一無二的。
但是，Greenfield 相信，跟精神直接源于神經元之間的生理連接不同的是，意識是大腦的一種突現性質（emergent property），類似于“濕度”之于水或者“透明性”之于玻璃，這兩種性質都是大量單個分子作用的結果，進一步說，是從大量單個分子行為中突然出現的。
根據 Greenfield 的觀點，當某種刺激 -- 要么來自外部，比如一件聳人聽聞的事件，要么來自內部，比如一種想法或者記憶 -- 在大腦中觸發了一個連鎖反應，意識體驗就產生了。就像地震一般，每次意識體驗都有一個震中，震動波紋從震中通過大腦向外傳播，所經之處不斷觸發新的神經元。
在 Greenfield 的理論中精神和意識是有聯系的，因為意識體驗的強度由精神和已經存在的神經元連接強度所確定的，這些連接來自于過去的體驗。
意識的神秘和誘人之處在于科學家并不知道將會從最終答案中獲得什么。
“如果我告訴你已經解決了這個難題，你可能猜不到答案究竟是一個公式，一個模型，一種生理感覺或者是一種藥物，”Greenfield 說，“我本該給你什么答案呢？”