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探索量子物理学与意识形成之间的联系是现代科学最有趣的领域之一。这个问题仍然悬而未决，并引起了科学界的热烈讨论。
早在 20 世纪 90 年代，早在罗杰·彭罗斯 获得 2020 年诺贝尔物理学奖之前，他和麻醉学家斯图尔特·哈默洛夫就提出了这样的假设：意识是在大脑复杂的神经网络的基础上形成的，并遵守量子力学定律。根据这一理论，量子效应可以解释人类自我的多样性和复杂性。
然而，彭罗斯和哈默洛夫的理论引起了科学界的怀疑。毕竟，量子效应通常在极低的温度下观察到，例如在 -272°C 左右的温度下运行的量子计算机。虽然人体在室温下发挥作用，因此其活动必须受到经典物理定律的调节。
研究量子粒子在类似于人脑的复杂结构中运动的可能性仍然是科学研究的一个有前途的领域。在实验室中，科学家们正在尝试模拟这种相互作用，以便将来他们能够将他们的结果与在大脑中观察到的活动进行比较。反过来，这可能会让我们更接近证实或反驳有争议的彭罗斯-哈默洛夫理论。
我们的大脑由称为神经元的细胞组成，它们结合起来创造意识。每个神经元都含有微管，负责将物质运输到细胞的不同部分。彭罗斯和哈默洛夫提出的量子意识理论指出，这些微管被组织成分形结构，促进量子力学的过程。
分形是独特的结构，既不是二维也不是三维，而是介于两者之间。在数学中，它们表现为无限重复的奇妙图案，创造出令人难以置信的东西：面积有限但周长无限的结构。尽管分形看起来很抽象，但它在自然界中却很常见。一个例子是花椰菜或蕨类植物枝条的结构，它们由尺寸减小的相同重复元素组成。这是分形的关键特征。
考虑到分形的无限复杂性以及从简单的重复模式中产生的能力，使用分形来解释人类意识似乎非常合乎逻辑。然而，如果分形确实在塑造我们的意识方面发挥了作用，那么它很可能发生在量子水平上，即利用大脑神经元内以分形图案移动的微观粒子。正是这个提议成为彭罗斯和哈默洛夫“量子意识”理论的基础。
量子分形的新数据可以作为测试量子意识理论的起点。未来，通过人脑中的量子测量，将有可能与当前结果进行比较，这将有助于确定意识是否是一个受经典物理定律或量子物理定律支配的过程。
这些发现可以对各个科学领域产生重大影响。对人工创造的分形结构中的量子输运的分析可能代表着整合物理学、数学和生物学的第一步，这反过来又将导致我们对周围世界和我们头脑中的世界有更深入的了解。
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