微管中的量子意識

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微管中的量子意識

陳向群

作者簡介：陳向群(1983- )，男，江西九江人，東南大學人文學院博士研究生，研究方向為認知科學哲學、意識哲學。南京 211189

人大複印：《科學技術哲學》2017 年 03 期

原發期刊：《科學技術哲學研究》2016 年第 20166 期 第 50-56 頁

關鍵詞：意識/ 量子意識/ Orch OR模型/ 微管/ 量子力學/ consciousness/ quantum consciousness/ Orch OR model/ microtubule/ quantum mechanics/

摘要：長期以來，意識是神經計算產物似乎已經成為意識研究領域內大多數學者的共識。然而，一種量子意識模型——Orch OR模型——主張意識是大腦神經元微管中量子引力效應的結果，則將我們對意識的研究目光引向了量子力學領域。Orch OR模型的量子意識解釋機制雖然遭受到了來自多方面的質疑和批評，但其創立者彭羅斯和哈梅洛夫都從相關角度給予了反駁，試圖從理論上維護該模型的合理性。透過對Orch OR模型的分析，我們發現，該模型在有著積極的哲學意義的同時，對意識解釋還存在著某些不足，有待進一步探討。

作為與霍金一起創立現代時空理論的英國著名物理學家、牛津大學數學系名譽教授羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)就宇宙問題提出了諸如扭量理論、宇宙審查假說和量子引力理論等一系列理論，為人們在量子層面認識宇宙提供了精彩紛呈而又令人興奮的解釋。同樣地，彭羅斯認為，作為人類至今尚未完全破解的意識難題在量子水平的時空結構下也可以得到合理的說明。於是，在20世紀90年代，他與美國亞利桑那大學麻醉學和心理學系榮譽教授、意識研究中心負責人斯圖亞特·哈梅洛夫(Stuart Hameroff)共同提出了一種量子意識模型：編製的客觀還原模型(Orchestrated Objective Reduction Model，以下簡稱Orch OR模型)，指出意識是微管中量子引力效應的結果，從而將意識研究的觸角延伸到量子力學領域，大大拓寬了意識研究的疆域。那麼，何為Orch OR模型?對來自各方面的批評和質疑，彭羅斯和哈梅洛夫又是如何去反駁的?從哲學上我們又該如何對Orch OR模型進行分析?Orch OR模型在解釋意識上又面臨著哪些問題?本文將圍繞這些問題展開論述。

一、關於Orch OR模型

何為Orch OR模型?概括來說，Orch OR模型是指客觀還原(Objective Reduction，OR)發生在神經細胞微管(microtubule)中並由此產生意識的一種量子意識模型。與先前神經科學家們將意識視為腦神經元群活動的結果不同，Orch OR模型將人腦視為一個量子腦，認為意識是微管中量子引力所導致的波函數坍塌(wave function collapsed)的結果。「我們假設聯結微管的微管聯結蛋白質(Microtubule Associated Protein，MAP)編製量子振蕩，並且『編排』可能的坍塌現象。這樣，我們就把發生在由微管聯結蛋白質相聯結的微管中的客觀還原稱之為『編製的客觀還原』(Orch OR)，而且它是與意識是有關的。」[1]457

1.Orch OR模型的核心假設

「意識是微管中量子引力效應的結果」是Orch OR模型的核心假設。彭羅斯認為，微管中存在著「精心編製」的量子計算，微管蛋白(tubulin)的自身振蕩會使得其表面形成量子效應的疊加態(superposition state)。而當各態的質量和能量分布不均時，會影響各自的時空幾何曲率，在量子引力達到一定的臨界值時，疊加態的波函數就會坍塌。在坍塌的那一時刻，微管中就產生了意識瞬間。而連續不斷的意識瞬間則彙集成了我們所稱之為的意識流(stream of consciousness)。[1]476不同於正統量子理論(哥本哈根解釋)對量子測量問題的解答，即認為波函數坍塌是外界觀察所引起的(主觀還原)，彭羅斯則認為量子波函數的坍塌是量子引力所導致的，是自行坍塌，所以是客觀還原。[2]客觀還原理論是Orch OR模型建立的一個理論基礎，它為Orch OR模型提供了量子結構下的意識產生機制。在客觀還原理論的基礎上，哈梅洛夫將其與自己對微管的研究結合起來，從而恰當地解釋了大腦中的量子效應為何能產生意識。關於波函數坍塌所導致的意識瞬間，或稱為意識量子，哈梅洛夫還指出，它們如同電磁波譜里的光子，即有像紫外線那樣的高頻光子，也有像紅外線那樣的慢波。意識事件在很大程度上就類似於一種光譜。它們雖然不是連續的，但由於發生的速度非常快(以大約每秒鐘40次)卻給人一種連續的感覺。而且，意識瞬間的頻率也不是固定的，時快時慢。相關研究表明，一些西藏僧人在禪修時，他們的意識瞬間就快很多，達到了每秒80到100次之間。[3]

然而，對於Orch OR模型最關鍵的是，作為一個量子意識模型，它如何能從腦的神經活動過程中尋找量子效應呢?我們知道，量子系統區別於其他宏觀系統的主要特徵就是粒子態的疊加性和糾纏性。因而，要在微管中尋找量子效應，就必尋找相應的量子態。對此，哈梅洛夫通過引入細胞自動機(cellular automaton)理論，認為微管自身的振蕩運動使得在微管表面呈現出的偶極子的耦合狀態，而這樣的耦合態在他看來就是的量子系統中的疊加態，它們以一種螺旋結構環繞微管表面。[4]48然而，量子意識又是從何而來呢?根據彭羅斯的客觀還原論，在微管內，偶極子的耦合態由於微管自身的振蕩使得各態在能量分布上產生不均衡，在量子引力達到一定臨界值時，偶極子的耦合態(疊加態)就還原為之前的單一態。這樣的還原過程在量子理論的概念下就是波函數的坍塌過程，即客觀還原發生在微管中。不僅如此，哈梅洛夫還指出，在微管客觀還原發生過程中，微管聯結蛋白還起到了協調偶極子的量子振蕩的作用，從而保證了客觀還原過程在微管中有序地進行。「在這個模型(Orch OR)中，產生於亞基蛋白(微管蛋白二聚體)中的量子疊加態將會持續保持下去，直到達到一個質量——時間和能量(與量子引力有關)的臨界值為止。在這一時刻，量子疊加態自我坍塌或說客觀還原突然出現。我們將還原前或是量子處於疊加態的階段等同於原(前)意識過程，並且，將每一個即時的(非計算性的)客觀還原或自我坍塌看成一個具體的意識事件，一系列的客觀還原事件就導致了我們所稱之為的意識流。微管聯結蛋白能夠調整相干疊加態的量子振蕩。於是，客觀還原是自我發生的，或說是精心編製的(Orchestrated)，也稱為編製的客觀還原。」[5]由此，我們可以得出，微管自身振蕩所形成的偶極子的耦合態(疊加態)是Orch OR模型得以從量子理論中尋找意識解釋的基礎，因為量子系統的典型特徵就是其中粒子所具有的多線性或疊加態。

2.Orch OR模型的生物基礎

Orch OR模型作為一個量子意識模型，其所依賴的生物基礎又是什麼?哈梅洛夫認為，那就是能產生量子意識的量子腦。那麼，我們的大腦具備量子腦的相關條件嗎?哈梅洛夫仔細分析了微管的結構和功能。

首先，從結構上看，微管是細胞骨架(cytoskeleton)的主要構成部分，它是長度從幾百納米到幾米不等空管狀結構，直徑約為25納米。而且，在其表面，還鑲嵌著由α單體(alpha-tublin)和β單體(beta-tublin)組合而成花生狀的微管蛋白，其內部是具有電性或磁性的偶極子。不僅如此，微管蛋白還組合成13根縱向的纖維柱(protofilaments)，它們在微管聯結蛋白的聯結下構成微管管壁，而原纖維的橫向聯結又形成了兩種不同類型的六角形晶格(內部是偶極子)。這樣的特殊結構使得相鄰微管蛋白在微管自身振蕩下發生構像(conformation)上的轉換，從而導致微管蛋白內的偶極子產生運動狀態的耦合態，即量子系統中的量子效應。[4]43

其次，從功能上看，微管信息過程極大地影響神經細胞和由其所構成的神經網路的相關活動。哈梅洛夫指出，微管是大腦內部的一系列生物功能(諸如細胞運動、細胞分組和細胞形狀維持)得以運行的基礎。在神經元內部，微管的無限長的結構不僅延伸了軸突(axon)和樹突(dendrite)的結構，還增強了突觸聯結的信息傳遞速度。在細胞整合過程中，微管不僅可以調節軸突和突觸(synapse)的神經發放行為，還可以調節神經元架構以及分化突觸形狀的功能。[4]45哈梅洛夫說，一些單細胞的生物諸如草履蟲，它們在池塘里游來游去以尋找食物，遇到危險時迅速轉變游泳方向，甚至還能根據過去的經驗進行認知學習，但它們並沒有發達的神經元，也沒有突觸，之所以能做到這些全靠它們的微管。[6]哈梅洛夫還認為，微管的信息處理能力是巨大的，據估算，每個神經元微管中存在著數量約為10[7]到10[8]個微管蛋白二聚體，它們能在納秒(nanosecond)時間範圍內提供大約10[16]到10[17]比特的量子信息，而整個大腦的信息處理能力更強，甚至可以達到每秒10[27]比特。[7]

如此，我們便不難理解，在微管的特殊結構和功能下，人腦就如量子腦，具有量子腦的相關特徵，包括在功能上具有高強度的量子相干狀態，能夠操縱神經聯結和突觸功能以達到合理地傳遞信息的目的；在結構上具有類似於晶柱體的管狀纖維結構，以及具有細胞膜、膜蛋白、突觸、DNA等生物特性內容。[1]458這樣的量子腦正是量子意識得以產生的關鍵，也是Orch OR模型得以建立的生物基礎。

二、質疑與反駁

Orch OR模型一經提出，就遭到了來自物理學家和神經科學家們各方面的強烈質疑。他們的質疑主要包括微管中量子退相干(decoherence)時間、相關量子效應以及大腦中波函數的是否坍塌等。總而言之，他們認為微管中不可能產生所謂的量子意識。然而，針對這些質疑和批評，彭羅斯和哈梅洛夫並沒有由此而卻步。相反，他們站在闡釋意識的新角度，對各方面的批評都給予了反駁，有效地鞏固了Orch OR模型的量子意識解釋機制。

1.物理學上的質疑與反駁

從量子退相干的時間上去質疑Orch OR模型的是來自美國麻省理工學院的物理學家馬克斯·泰格馬克(Max Tegmark)。他在《物理評論E》上發表文章「大腦中量子相干的重要性」，分析了大腦中兩種不同的量子效應：一是大腦中的神經元從激發與不激發的疊加態還原為其中一種狀態，通過計算得出退相干時間(τ[，dec])約為10[-20]秒，即τ[，dec]≈10[-20]秒；二是微管中粒子從多態疊加還原為單一態，通過計算得出退相干時間(τ[，dec])約為10[-13]秒，即τ[，dec]≈10[-13]秒。而這兩種退相干的時間都小於Orch OR模型中量子動態時間尺度(τ[，dyn])(退相干所需時間)10[-2]～10[-1]秒，即τ[，dec]＜τ[，dyn]。因此，泰格馬克認為，無論是從神經元還是從微管中粒子的退相干時間上來看，我們大腦中根本不存在由於量子效應而產生意識的可能性。[8]

對此，彭羅斯指出，泰格馬克所計算出的微管中量子退相干時間毫無參考價值，他說，「按泰格馬克所計算的退相干時間，任何的量子狀態在微管中都不可能發生」[9]140。為了應對泰格馬克的質疑，哈梅洛夫和其同事斯哥特·哈根(Scott Hagan)等也在《物理學評論E》上發表的「腦微管中存在量子計算嗎?退相干和生物的可行性」一文中指出，泰格馬克所計算微管量子退相干時間實際上並不是Orch OR模型中的退相干時間。因為，泰格馬克所計算中所涉及的量子疊加態以24納米分離，而Orch OR模型中的疊加態分離是原子核級別的毫微微米尺度，在退相干的分離尺度上比泰格馬克所計算的要小7個級數(orders of magnitude)。因而，哈梅洛夫等人指出，泰格馬克所檢驗的並不是Orch OR模型，而是他自己構造的模型，因為在他的計算模型中並沒有包含Orch OR模型的相關計算規則。相反，哈梅洛夫等人通過使用泰格馬克的計算公式和Orch OR模型相關計算規則重新計算得出，微管的退相干時間為10[-4]秒到10[-3]秒，而這與Orch OR模型的退相干時間非常接近。[10]因此，哈梅洛夫認為，泰格馬克所計算的退相干時間並不是Orch OR模型中的，或許其所計算的只是一種類似於Orch OR模型中微管振蕩所形成的一般粒子疊加態的退相干時間。而且這樣的量子退相干溫度也遠遠低於Orch OR模型中所要求的，兩者在退相干的環境上也不盡相同。

此外，麥克米西(L.K.McKemmish)等人還指偶極子的朗動力(London forces)的作用下確實可以發生構象上的相互轉換(或相互疊加)。然而，由於活動的π電子在每個(微管蛋白內)苯環(phenyl ring)中的位置是完全不固定的，因而他認為，微管蛋白體不可能在構象上相互轉換，更不可能出現相互疊加的情況。哈梅洛夫不否認這種看法，他說：「一個單獨的苯環是不會導致微管蛋白體的轉換的。朗動力出現在兩個或以上的π電子云環狀結構(苯環)或其他沒有電極的粒子群中，一個單獨的苯環並不支持朗動力。」[4]68實際上，在Orch OR模型中，微管蛋白內通常有兩個或更多個π電子苯環，且他們以相互比鄰的方式共同存在於微管蛋白體和微管內，因而麥克米西等人實際上根本沒有弄清楚Orch OR模型關於微管蛋白中π電子苯環數目，所以，其批評也是完全毫無根據的。不僅如此，麥克米西等人還進一步指出，在Orch OR模型中，微管蛋白體之間在構象的相互轉換需要巨大的能量併產生巨大的熱量，而且這種轉換也導致它們在結構上發生改變。對此，哈梅洛夫指出，這種轉換隻是電或磁偶極子轉換，以原子核的費微微米級別的運動，根本不可能導致微管蛋白本身結構上的任何變更。正如他所說：「電子偶極子的朗動力或磁偶極子的自旋運動對於類似於微管蛋白體構象轉換以及量子疊加態或量子比特的形成等所需能量是足夠的。」[4]68

2.生物學上的質疑與反駁

除了泰格馬克和麥克米西等人在物理學上的批評之外，克里斯托夫·科赫(Christof Koch)和克勞斯·赫布(Klaus Hepp)也在《自然》發表文章《大腦中的量子力學》一文來批判Orch OR模型從量子力學角度去解釋意識的方法，試圖為其意識的神經科學解釋作辯護。在文章中，科赫和赫布以薛定諤的貓和雙眼競爭的思想實驗來挑戰Orch OR模型。在這個實驗中，他們假設某個人一隻眼睛正在觀察箱子里的貓，這隻貓處於死和活的疊加態，另一隻眼睛觀察連續變換的人臉圖像。實驗發現，在一段時間以後，觀察者只會對不斷變換的人臉圖像有強烈的關注，而對於箱子里的貓則毫無意識，即無法確定貓是死還是活。由此，在科赫和赫布看來，觀察並不能使得量子疊加態發生還原，即我們大腦中並沒有產生量子效應。他們如此說：「如果意識對測量問題出，在OrchOR模型中，相鄰微管蛋白體在π電子真是必要的，貓的命運也許只有等到觀察者把注意力轉移到箱子上才能決定。」[11]

針對上述質疑，哈梅洛夫和彭羅斯首先指出，科赫和赫布把Orch OR模型與哥本哈根學派對波函數坍塌的理解混淆起來，以觀察並不能使得多態還原為確定態的實驗來否定Orch OR模型，是難以令人信服的。因為在Orch OR模型中，波函數坍塌是量子引力所引起的，而且坍塌或還原發生在大腦的微管中，在坍塌的某一時刻產生意識瞬間。這與根本哈根學派對意識在量子力學中的作用也相反(他們認為意識導致了波函數的坍塌)。所以，彭羅斯和哈梅洛夫認為，科赫與赫布根本上就沒有正確理解Orch OR模型，對Orch OR的質疑也實際上偏離了目標。不僅如此，為了證實Orch OR模型的意識解釋，哈梅洛夫還通過Orch OR模型來說明諸如花瓶/臉幻覺或是內克爾立方體等雙穩態感知問題。他指出，在臉/花瓶的雙穩態實驗中，大腦從起先兩種疊加的圖像(臉或花瓶)的無意識狀態到最後確定其中一種圖像(要麼花瓶，要麼臉)的有意識狀態，其實是我們大腦視覺皮層和前額皮層以及其他各腦區內神經元內微管中粒子疊加態在特定時刻所發生的坍塌或還原的結果。[4]67

總之，無論是來自對Orch OR模型中量子退相干時間質疑，還是對微管中量子效應以及大腦中波函數是否坍塌的批評，彭羅斯和哈梅洛夫都針鋒相對給予了反駁。然而，質疑和批評還遠不止上述這些，就在近期(2014年)彭羅斯和哈梅洛夫將其最新版本的Orch OR模型論文《宇宙中的意識：對Orch OR理論的總結》發表時，就有學者提出了總計8個方面的疑問。對此，彭羅斯和哈梅洛夫在《物理學的生活評論》上專門撰寫論文[12]給予回復，從而在理論上為Orch OR模型的量子意識解釋機製作了更進一步的深化和鞏固。

三、哲學上的意義分析

綜上，彭羅斯和哈梅洛夫從客觀還原理論出發，對意識作了量子理論上的全新的詮釋，從而為我們看待意識問題提供了一個全新的物理學視角。更重要的是，Orch OR模型不僅為我們理解物質和意識的關係問題及其他諸多難題提供了量子力學層面上新思路，而且還為自由意志作了新的辯護，並給人工智慧研究也帶來了反思。

首先，Orch OR模型從量子相關層面來闡釋意識，將意識視為一個量子過程，極大地削弱了傳統哲學中物質與意識的對立性。我們知道，在哲學上，圍繞著物質決定意識還是意識決定物質，或是先有物質還是先有意識的問題形成了唯物主義和唯心主義兩大派別。然而，無論是唯物主義還是唯心主義，兩者都是建立在牛頓經典物理學基礎之上的傳統哲學，它們將物質與意識嚴格對立起來，認為物質與意識之間存在著嚴格的決定與被決定的邏輯關係以及時間上的先後性。而在Orch OR模型中，意識是被理解為量子的活動過程，必然具有量子的某些特點，即時間和動量上的不確定性、位置上非定域性、本徵態的疊加性和邏輯糾纏性，而這恰是與傳統哲學中的機械決定論和二元論相對立的特性。「二元論者認為物質與意識是各自獨立的，唯心主義者認為意識產生了物質，唯物主義者認為是物質產生了意識，而泛心論者認為物質和意識差不多是一回事。但我(哈梅洛夫)認為，或許理解意識和物質的最合理方式是，更多地按照西方一元論提出的路線，有一種底層的東西，既能產生物質，又能產生意識。這在東方智慧傳統中，是不二論。」[3]

其次，在面對意識「困難問題」即感受質問題和意識的「捆綁問題」時，Orch OR模型也提出了其有別於神經科學上的新闡釋。傳統的神經科學家們認為，感受質依賴於我們大腦中神經元群的活動，是神經元計算後呈現出來的性質。例如，埃德爾曼就以動態核心理論來解釋感受質，將每種主觀體驗看作N維神經空間中的各個特定的點。而在Orch OR模型中，意識依賴於微管中量子的「精心編製」，其產生的直接原因是量子波函數的坍塌。即要產生意識，微管中必須有量子信息來支撐坍塌現象的出現。那麼，量子信息從何而來呢?哈梅洛夫是這樣解釋的：當我們看物體時候，其實並不是真正看到了物體，只不過是視網膜對光子的反應，光子在到達視網膜之前被轉換成某種量子信息將物體的基本屬性傳入我們大腦的神經元細胞中。[3]如此，這就很好地解釋了意識主體在體驗物體顏色、聲音和氣味等屬性時所具有的特殊體驗，在哈梅洛夫看來，那是因為我們大腦所感受到的物體屬性只不過是量子信息在我們頭腦的反應而已。哈梅洛夫指出，正是由於我們大腦存在著量子信息活動，我們才得以體驗到玫瑰花的紅色、香味及其他性質，並在意識中體驗著愛、善良、真實等感受特徵。同樣，對於意識的「捆綁問題」，神經科學上的解釋是，不同腦區的神經元群，它們在極短的時間內以再進入機制將意識對象中的每種屬性在腦皮層中關聯起來，以此形成一個統一的意識事件。而在Orch OR模型中，意識的「捆綁問題」被看作一個量子事件，即意識對象的不同屬性相當於疊加態的量子系統中不同的量子態，在某個時刻發生坍塌從而形成一個統一的意識瞬間。

再次，Orch OR模型的量子意識解釋機制還對因里貝特(B.Libet)的心智時間實驗而遭受到極大挑戰的自由意志作了新的辯護。里貝特的心智實驗證明，大腦在被試者自由地執行某個動作前的550毫秒已經開始了活動，而對實施那個動作的有意識的意志(conscious will)則在行動前的150毫秒才出現。這樣的實驗結果表明，我們的行動不一定就是我們的意志所控制的，或許腦中的神經活動已經先於意識意志而控制人的行為。意識突然從指導者的角色淪為觀察者的角色，從而也對自由意志的存在提出了嚴峻的挑戰。[13]而哈梅洛夫則指出，在Orch OR模型中，微管中的量子效應所導致的意識瞬間非常快(平均每秒約40次)，從而保證了意識與我們的神經活動之間沒有絕對的時間差。[14]這樣，在Orch OR模型中，意識不僅不是與腦相分離的副現象，相互之間有著極強的依賴關係，從而在一定程度上為自由意志作了相應的辯護。

最後，Orch OR模型將意識視為一個量子過程，在給樂觀的人工智慧泛心論者以沉重的打擊的同時，也給人工智慧研究帶來了新的啟示。在Orch OR模型中，意識依賴於具有生物性的量子大腦，這樣的腦具有高強度的量子相干態，能操縱神經聯結和突觸以及擁有類似於晶柱體的管形纖維結構等。而現有的人工智慧以「機器腦」來模擬人的大腦，無論從其功能和構造上來說，根本不可能產生疊加態或糾纏態等相關量子特性。即便現有的人工智慧「機器腦」以硅晶元為控制中心，在很多方面實現了模擬人腦的生物功能，但其實質上只不過是個金屬「組合體」，根本不可能具有量子大腦的精心結構和功能，也更不可能有意識的出現。我們認為，人工智慧研究或許可以借鑒量子意識的產生機制，依照科學的方法構建一個具有生物特性的量子大腦，不愧為一種候選的研究方法。

四、Orch OR模型所面臨的問題

上述，我們在全面介紹Orch OR模型的意識解釋機制基礎上，分析了Orch OR模型所具有的積極的哲學意義。然而，在筆者看來，Orch OR模型對意識的解釋還存在著某些問題和不足之處，主要表現在：

第一，對意識因果性解釋上過於模糊。Orch OR模型沒有具體講清楚或說明白量子意識產生的因果關係，而僅僅是簡單地描述為「意識是微管中量子引力引起的波函數坍塌的結果」。對於為何波函數坍塌會導致意識的產生?量子意識的活動機制及其相關特點又是什麼?Orch OR模型卻沒有給出進一步解釋。或許就如查爾莫斯所言，「這個理論(Orch OR)或許在某種程度上指出了腦過程與意識的關聯性，但對於這些過程如何產生意識經驗卻保持沉默。事實上，對於任何建立關於物理過程之上的意識理論，都在存在這一問題。」[15]相反，神經科學家們不僅清楚明白地講述了意識產生的因果機制，而且還提出了一系列令人信服的意識理論，並詳細論述了意識的活動機制及其相關特點，更具說服力。例如，神經科學家埃德爾曼在堅持科學地解釋意識基礎上提出了意識的三個活動機制，分別是選擇主義、動態核心和再進入。而且，在相關研究基礎上，埃德爾曼還詳細闡述了意識的活動特點，即整體性、私密性、高度分化性以及信息性等，極大地豐富了意識的神經科學解釋。

第二，沒有形成自己獨立的理論體系，在意識解釋上還嚴重依賴於腦的神經活動機制。主要表現就是，在Orch OR模型中，量子意識的出現是建立在細胞自動機理論基礎上的，即微管自身振蕩的使得微管蛋白在構象上相互轉換或疊加，使得相鄰微管蛋白內的偶極子由此呈現耦合態或量子疊加態。因此，我們不禁要問，如果沒有之前腦神經科學對於微管和微管蛋白分子的相關研究，Orch OR模型如何去腦中尋找量子活動的依據呢?離開了腦的神經活動，或許量子意識也就無從談起。事實上，哈梅洛夫本人也注意到這個問題，在其文章《意識、微管和Orch OR：時空的「旅行」》中就曾說道：「將Orch OR理論理解為一個整合了分子細胞生物學、神經科學、認知科學、藥理學、哲學、量子物理學、宇宙學和精神傳統的綜合性理論似乎更為正確。」[9]148

第三，缺乏實驗上的證實。應該說，Orch OR模型是將意識的解釋建立在彭羅斯客觀還原理論和微管結構基礎上的，即有其物理學上的理論基礎，也有其生物學上的依據。從該模型提出到現在的二十多年時間裡，其間雖然遭受到了來自各方面的質疑和批判，然而，直到今天，只要人們談起意識時，Orch OR模型作為一種物理學意義上的意識解釋模型是無論如何都無法繞開的話題。但對Orch OR模型最為人們所詬病的恐怕在於其沒有得到實驗上的支持，這也許是為什麼到目前為止，在主流的意識研究中，Orch OR模型並沒有作為一個解釋意識的標準理論而為人們所認同。就如薩德等人所說，「意識的科學解釋雖然目前仍然處於比較膚淺的階段，但是也沒有證據表明量子機制的解釋比神經計算解釋更具優越性。Orch OR模型在某種程度上確實可以被認為是一種最精細的量子大腦理論，但其既沒有為意識現象提供基於大腦基礎上的經驗性支持，也沒有提供令人信服的解釋機制。」[16]

綜上，我們認為，Orch OR模型作為一種量子意識模型，提出了「意識是微管中量子引力所引起的波函數坍塌的結果」這一極具創新性的意識假設，相比較於以往神經生物學家們將意識理解為複雜神經計算的結果，Orch OR模型不可謂是意識研究中一種非常具有競爭力的候選理論。與此同時，Orch OR模型的意識解釋還有著積極的哲學意義，它不僅削弱了傳統哲學中意識與物質的二元對立，對意識的「困難問題」和「捆綁問題」作了新的解答，還給自由意志作了新的辯護，並給人工智慧研究帶來了反思和啟示。但由於其不僅沒有講清楚意識產生的因果機制，而且其理論構建上在很大程度上還依賴於神經科學的研究，更沒有得到相關的科學實驗的證明，這就要求我們對Orch OR模型抱著樂觀的情緒的同時，也應該持有謹慎的態度。

注釋：

客觀還原是量子力學中描述波函數坍塌的理論，最先由彭羅斯提出，其主要是說量子系統中波函數的坍塌不是由於主觀觀察和外界測量所導致的，而是由於量子引力所引起的，所以是自行坍塌，以此區別於哥本哈根解釋關於波函數的主觀坍塌解釋。

在早期的Orch OR模型中，哈梅洛夫將這種由微管振蕩運動而在管壁所形成的偶極子的耦合態或疊加態稱之為玻色愛因斯坦凝聚態(Bose-Einstein condensate)，後來又改稱為弗羅利希凝聚態(Frhlich condensate)。

量子退相干，指的是量子系統內各狀態間相互干涉的性質隨著時間逐步喪失的現象，也俗稱「波函數坍塌效應」。

這裡所說的π電偶極子是早期Orch OR模型中所提出的，事實上，而在最新的Orch OR模型中，哈梅洛夫更傾向於認為微管蛋白內是磁偶極子。

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