首先，粒子是无意识的，这一点可以通过海森堡不确定性原理得到清晰的解释。
海森堡不确定性原理作为量子力学的核心基石之一，揭示了微观世界最根本的特性——我们无法同时精确测量一个微观粒子的位置和动量，二者的测量误差乘积始终大于等于普朗克常数除以4π。
这种不确定性并非源于测量工具的精度不足，而是微观粒子本身固有的属性，是量子世界区别于宏观世界的本质特征。微观粒子的运动遵循概率波的规律，它们没有固定的运动轨迹，只有在被观测时，波函数才会发生坍缩，呈现出一个确定的状态。
从这个角度来说，粒子本身不具备任何形式的“感知”或“思考”能力，它们的行为完全由量子力学的概率规律所支配，与意识无关。
但令人困惑的是，当无数具有不确定性的微观物质聚集在一起，从微观尺度过渡到宏观尺度时，会发生一种关键的物理过程——退相干。
退相干现象是量子力学中解释微观不确定性如何过渡到宏观确定性的核心机制，它指的是微观系统与周围环境发生相互作用后，原本叠加的量子态会迅速坍缩为经典态，量子系统的相干性被破坏，不确定性消失，呈现出我们日常所见的确定状态。
简单来说，微观粒子在孤立状态下可以处于多种状态的叠加之中，但当它们与周围的大量粒子发生耦合、纠缠时，这种叠加态会被打破，最终表现出确定的宏观性质。
这也就解释了为什么量子力学和经典力学在描述宏观物体时会呈现出看似矛盾的结论。量子力学告诉我们，构成我们身体的每一个粒子，都有极低的概率在一瞬间出现在月球上，甚至出现在宇宙的任何一个角落——这是因为粒子的波函数可以延伸到整个宇宙，理论上存在着所有可能的位置。
但经典力学却明确告诉我们，这种情况是绝对不可能发生的，我们的身体始终稳定地存在于某个确定的空间位置上。
造成这种差异的核心原因，就在于我们身体中的每一个粒子都不是孤立存在的，它们与身体内其他粒子、与周围环境中的粒子发生了广泛的耦合与纠缠，无数粒子的波函数相互作用、相互制约，最终导致整体的波函数发生坍缩，形成了稳定的宏观形态。这种集体自由度的耦合，使得微观粒子的不确定性被“平均化”“抵消化”，宏观物体从而呈现出确定的运动规律和存在状态。
正是由于量子力学所揭示的微观世界的奇妙特性，以及它与宏观世界的巨大差异，用量子力学解释意识的起源，成为了近年来科学界和哲学界的一个热门研究方向。
许多物理学家、哲学家都试图从量子层面寻找意识的本质，认为意识的产生可能与量子纠缠、量子叠加等量子现象密切相关，甚至有观点认为，意识本身就是一种量子现象。在众多持这种观点的学者中，最具代表性的当属著名物理学家罗杰·彭罗斯。
彭罗斯是2020年诺贝尔物理学奖的获得者，他因在黑洞形成理论方面的突出贡献而享誉世界——他通过数学推导证明，黑洞的形成是广义相对论的必然结果，为黑洞的存在提供了坚实的理论支撑。
但除了黑洞研究，彭罗斯一生都热衷于用量子力学解释意识的本质，他提出了一套完整的理论框架，试图将量子现象与意识活动联系起来，打破传统神经科学对意识的解释局限。
在彭罗斯的理论体系中，意识并非由大脑的神经活动简单产生，而是通过大脑内部的量子纠缠和量子叠加过程形成的。
他的逻辑推理过程层层递进，以哥德尔不完备定理为核心出发点，构建了一套独特的论证链条：
首先，哥德尔不完备定理指出，在任何一个自洽的公理体系中，必然存在一些无法被该体系内的公理证明或证伪的真理，这些真理超出了体系本身的范围，需要依靠体系之外的力量来认知；
其次，人类的数学家能够理解并认知这些无法被公理体系证明的真理，这说明人类的意识活动并不受限于任何一套固定的公理体系，而是能够超越公理的束缚，去把握那些“不可证明”的本质；
最后，彭罗斯由此推断，人类意识之所以能够超越公理体系，其根源在于大脑内部存在着量子层面的活动——具体来说，是大脑内的波函数发生了自发的坍缩，这种量子层面的坍缩过程，正是意识产生的核心机制。在他看来，意识是量子力学规律作用的结果，而非经典神经活动的产物。
除了彭罗斯的量子意识理论，还有一些物理学家尝试通过弦理论来解释意识的起源。
弦理论作为一种试图统一量子力学和广义相对论的终极理论，认为宇宙的基本组成单元不是粒子，而是一维的“弦”，弦的不同振动模式形成了不同的基本粒子。这些物理学家认为，意识可能与弦的振动模式、多维空间的相互作用有关，是一种超越三维空间的量子现象。
但无论是彭罗斯的量子纠缠理论，还是弦理论对意识的解释，本质上都是将人类意识的起源拔高到了量子层面，试图用最微观、最根本的物理规律来解释最复杂的意识现象。
然而，彭罗斯的这种观点在科学界引起了极大的争议，甚至遭到了诸多主流科学家的反对。
许多神经科学家、物理学家认为，彭罗斯的理论缺乏足够的实验证据支撑，更多是一种基于逻辑推理的猜想，而非经过实证检验的科学结论。
首先，大脑是一个宏观的生物系统，其内部环境极其复杂，充满了大量的水分子、离子和生物大分子，这种环境并不利于量子纠缠和量子叠加态的稳定存在——量子态的相干性非常脆弱，很容易被周围的环境干扰而发生退相干，而大脑内部的热运动、分子碰撞等都会迅速破坏量子相干性，很难形成彭罗斯所认为的长期、稳定的量子纠缠状态。
其次，彭罗斯的理论将意识的产生归因于量子波函数的坍缩，但目前并没有任何实验能够证明大脑内部存在这种自发的量子坍缩过程，也没有找到量子现象与意识活动之间直接的关联证据。
这里我不进行过多的学术争论，毕竟这本身只是彭罗斯一个尚未成熟的科学猜想，而且意识研究并非彭罗斯的核心研究领域——他的主要贡献集中在广义相对论、黑洞物理和数学物理领域，量子意识理论更多是他晚年的兴趣所在。
不过值得注意的是，国内却有不少学者热衷于这种“形而上”的研究，甚至有相关主题的论文成为了哲学系某领域的硕士论文，有兴趣深入了解的读者可以参考文末的参考文献。
但无论用量子力学解释意识，还是用弦理论来解释意识，无异于都是把人类意识的解释进行了拔高，本质上反映了人类的一种自负心理。
我们总是习惯于将人类最独特的能力——意识，归因于某种最根本、最神奇的物理规律，仿佛只有这样才能彰显人类的特殊性。
我不敢妄言彭罗斯的理论是错误的，毕竟科学的进步往往始于大胆的猜想，但我们必须清醒地认识到，人类对于宇宙本源、对于生命本质的认知，还处于非常初级的阶段。相对于浩瀚无垠的宇宙，相对于复杂无比的生命系统，人类的认知能力还是太渺小了，我们不能仅仅凭借有限的物理理论，就武断地给意识的本质下结论。
与量子力学对意识的“拔高式”解释不同，神经科学从更现实、更具体的角度出发，通过研究大脑的结构和功能，逐步揭示意识与神经活动之间的关联。从神经科学的角度来说，我们的大脑所进行的每一次信息感知、信号处理和行为输出，都依赖于神经通路的完整性和神经信号传输的准确性，任何神经通路的异常或信号传输的偏差，都会影响我们的意识状态和行为表现。
例如，当你看到一幅美丽的画时，整个视觉感知过程都依赖于神经信号的准确传输：首先，画的光线进入你的眼睛，被视网膜上的视锥细胞和视杆细胞捕捉——视锥细胞负责感知颜色和细节，视杆细胞负责感知明暗和轮廓；随后，这些光信号被转化为电信号，通过视神经传递到大脑的视觉中枢（位于大脑枕叶）；在视觉中枢中，电信号被进一步处理、解析，还原出画的构图、线条、颜色等信息，最终形成我们对这幅画的清晰认知。
整个过程中，每一个环节的神经信号传输都必须准确无误，只要其中任何一个环节出现问题，比如视锥细胞受损、视神经传导异常，或者视觉中枢功能障碍，我们就无法准确感知画的细节，甚至可能出现视觉模糊、色觉异常等问题。
相反，当你大脑内的神经信号传递变得不准确之后，你可能会出现各种异常的意识状态和行为表现。比如，当视觉神经信号传输出现偏差时，你可能会眼花、眩晕，甚至出现错觉，看到一些从未出现过的画面——这就是为什么有些人会在疲劳、缺氧或精神紧张时，出现“看到幻影”的现象。
再比如，当大脑内的多巴胺神经通路出现异常时，可能会导致精神分裂症的发生。
多巴胺是大脑内一种重要的神经递质，负责调节情绪、认知和行为，当多巴胺分泌过多或传输异常时，会导致大脑的认知功能紊乱，患者会出现幻觉、妄想、思维混乱等认知缺陷，无法准确区分现实与虚幻。
除此之外，我们日常生活中常见的偏头痛，其背后也隐藏着复杂的神经机制。
据研究表明，大约2/3的偏头痛是由于头部动脉搏动异常引起的——动脉异常扩张或收缩，刺激周围的神经末梢，从而引发剧烈的头痛；而另外1/3的偏头痛则与复杂的神经机制有关，例如脑膜血管内的离子浓度变化、脑干神经核功能异常、神经递质分泌紊乱等，这些因素共同作用，导致神经信号传输异常，最终引发偏头痛。
本质上来说，这些偏头痛的发生，都是由于大脑内的离子通道和神经信号通路出现了异常，影响了大脑的正常功能。
还有一个非常有趣的现象：大约30%的人会遇到强光打喷嚏，这种现象被称为“光喷嚏反射”。
从神经科学的角度来说，这种现象的最可能原因是，控制头面部感觉和运动的三叉神经与视觉神经是紧紧挨在一起的，它们之间有可能存在交叉反应。
当外界的强光突然进入视网膜时，瞳孔会快速收缩，触发视神经的反射活动，这些神经信号在传输过程中，可能会错误地传到三叉神经上；而三叉神经负责控制打喷嚏的反射动作，当它接收到错误的信号后，会向大脑传递“需要打喷嚏”的指令，大脑从而发出错误的打喷嚏指令，于是便引起了“光喷嚏反射”的发生。
更有趣的是，这种光喷嚏反射是可以遗传的，属于一种常染色体显性遗传特征。
如果父母中的一方存在光喷嚏反射，那么他们的孩子有50%的概率也会出现这种反射；如果父母双方都存在光喷嚏反射，那么孩子出现这种反射的概率会更高。这一现象也从侧面说明，神经通路的结构和功能具有一定的遗传特性，而这些遗传特性会直接影响我们的生理反应和意识状态。
综上，无论我们大脑的信息感知、信号处理，还是对外的行为输出，都需要神经通路和神经信号的准确性。神经通路的完整性和信号传输的准确性，是我们能够正常感知世界、思考问题、做出行为的基础。但问题也随之而来：既然神经通路的传输是准确的、有序的，那么这种准确的神经通路，是如何形成复杂无比的意识的呢？意识究竟是一种什么样的存在？
要回答这个问题，我们首先需要明确，意识究竟是什么。
长期以来，人类对意识的定义和判断标准一直存在争议，但最经典、最被广泛认可的判断方法，是镜子测试。
镜子测试由心理学家戈登·盖洛普于1970年提出，其核心原理是：如果一个动物能够在镜子中识别出自己的倒影，那么就说明它具有自我意识——因为识别自己的倒影，需要动物能够区分“自我”和“他人”，能够意识到镜子中的倒影是自己的形象，而不是其他同类的形象。
在早期的研究中，人们发现瓶鼻海豚、喜鹊、类人猿（包括黑猩猩、大猩猩、猩猩等）以及大象，都能够通过镜子测试。
这些动物都是自然界中公认的聪明动物，它们具有复杂的社会行为和认知能力，而且看起来也很有自我意识，因此人们便理所当然地认为，这些能够通过镜子测试的动物，是具有意识的。而那些不能通过镜子测试的动物，比如猫、狗、章鱼等，虽然看起来也很聪明，但人们便认为它们没有自我意识，甚至没有意识。
但后来的研究，却明显有些“打脸”这种简单的判断逻辑。
在印度太平洋区域，有一种叫做裂唇鱼的鱼类，它们因会帮助其他大型鱼类清理体表的寄生虫，所以又被称为“医生鱼”。
2019年初，一份发表在《PLOS ONE》杂志上的研究表明，裂唇鱼是能够通过镜子测试的。
研究人员在裂唇鱼的头部标记了一个只有在镜子中才能看到的彩色斑点，结果发现，裂唇鱼会通过镜子观察自己的头部，并用嘴去触碰那个斑点，这表明它们能够识别出镜子中的倒影是自己，具有一定的自我意识。这一发现打破了人们对“鱼类没有自我意识”的固有认知，也让人们开始质疑镜子测试作为意识判断标准的合理性。
更令人意外的是，在2015年，还有一份研究声称，蚂蚁也能够通过镜子测试。
研究人员将蚂蚁放在镜子前，并在它们的身体上标记了气味和颜色，结果发现，蚂蚁会通过镜子观察自己的身体，并试图去除身上的标记，这表明它们可能也具有一定的自我识别能力。
不过，蚂蚁的镜子测试具有一定的争议性，许多科学家认为，蚂蚁的行为可能只是一种本能反应，而非真正的自我意识——蚂蚁主要依靠气味来识别同类和自身，镜子中的倒影可能只是触发了它们的气味反应，而非真正的自我认知。
但无论蚂蚁的测试结果是否可靠，从人类一直到裂唇鱼，我们不难发现一个有趣的规律：凡是能够通过镜子测试的动物，无一例外，全部都是群居动物。瓶鼻海豚、喜鹊、类人猿、大象、裂唇鱼，都是典型的群居动物，它们在族群中需要与其他个体进行频繁的互动、合作和竞争。
这种强烈的社会性，使得它们有必要分清楚每个个体的身份——区分自己和同类，区分亲属和非亲属，区分同伴和敌人。在长期的族群互动过程中，自我的认识也就有了形成的基础：只有明确了“自我”的身份，才能更好地与其他个体进行互动，才能在族群中生存和繁衍。
但人类单纯通过镜子测试来判断动物是否具有意识，其实是有很大问题的，这种判断方法本身就带有一定的主观性和局限性。
我们可以做一个假设：假设有两种同样聪明的动物，动物A的自我认知方式有利于通过镜子测试——比如它们主要依靠视觉来识别自我和同类，那么它们就很容易在镜子中识别出自己的倒影；而动物B的自我认知方式不利于通过镜子测试——比如它们主要依靠气味、声音等其他感官来识别自我和同类，那么它们就很难在镜子中识别出自己的倒影。
当人类以镜子测试为标准，判断这两种动物是否有自我认知、以及哪个动物更聪明时，就会直接先入为主地做出判断：动物A有自我意识，并且更聪明；动物B没有自我意识，也没有动物A聪明。
但很明显，对于动物B的判断，很有可能是错误的。动物B并不是没有自我意识，只是它们的自我认知方式与人类、与动物A不同，它们不依赖视觉来识别自我，因此无法通过镜子测试，但这并不代表它们没有自我意识，更不代表它们不聪明。
而现实中也有一个非常典型的例子：狗虽然并不能通过镜子测试，但大量的研究表明，犬类具有很强的自我认知能力，它们能够通过气味来进行身份的辨别。
狗的嗅觉极其灵敏，它们能够分辨出自己的气味和其他狗的气味，能够通过气味识别自己的主人和同类，甚至能够通过气味判断对方的情绪状态。这种通过气味进行的自我识别和身份辨别，本质上也是一种自我意识的体现，只是这种自我意识的表现形式与人类不同，无法通过镜子测试来验证。
由此可见，通过镜子测试对意识下一个武断的结论，正是反映了人类的自负——我们总是习惯于用人类的认知方式和判断标准，去衡量其他动物的意识状态，却忽略了不同动物的生存环境、认知方式存在巨大差异，意识的表现形式也必然是多样化的。
镜子测试只能作为判断自我意识的一种参考方法，而不能作为唯一的标准，更不能以此来否定其他动物的意识存在。
即便我们不探讨乌鸦这种没有新皮层（或者说新皮层极其发达但结构与哺乳动物不同）却十分聪明的动物，我们单纯从哺乳动物新皮层发育的角度来说，也能发现意识的存在并非“非有即无”，而是一个逐渐发展、逐渐完善的过程。
新皮层是哺乳动物大脑皮层的主要部分，负责高级认知功能，如语言、思维、记忆、意识等。从老鼠到人类，新皮层的结构不断发展、不断复杂，神经元的数量不断增加，神经通路的连接不断密集。
在这个过程中，意识不会突然出现，而是随着新皮层的发育而逐渐形成和完善的。我们可以做一个简单的比喻：如果把意识的水平比作分数，老鼠的意识水平是1分，人类的意识水平是100分，那么不能通过镜子测试的猕猴，它的意识水平可能是59分，而不是零分。
猕猴虽然不能通过镜子测试，但它们具有复杂的社会行为、能够学习和记忆、能够使用简单的工具，这些都是意识存在的体现，只是它们的意识水平没有人类那么高，自我意识的表现形式也与人类不同。
很多时候，我们判断低等动物是否存在意识，往往取决于我们对意识本身的定义——如果我们将意识定义为“能够通过镜子测试的自我认知”，那么很多动物都没有意识；但如果我们将意识定义为“能够感知外界环境、能够做出适应性反应、能够进行简单的学习和记忆”，那么绝大多数动物都具有意识。
但其实，我们真正关心的，并不是意识的定义本身，而是意识从低级到高级、从简单到复杂的发展过程——也就是从1分到100分的过程，这个过程才是揭示意识本质的关键。
那么，意识又是怎么从1分发展到100分的呢？在脑电领域，有一个非常重要的概念——脑熵（Brain Entropy, BEN），它为我们解释意识的发展过程提供了一个重要的视角。脑熵表示大脑系统的不规则性和信息处理能力，它反映了大脑在单位时间内能够处理的信息总量，以及大脑神经活动的复杂程度。与我们通常理解的“熵代表混乱度”不同，脑熵中的“熵”更多地体现为大脑的信息处理能力，熵值越高，说明大脑能够处理的信息总量越多，神经活动的复杂程度越高。
人类大脑的活动往往处于一种活跃的波动状态，这种波动并非无序的混乱，而是一种有序的不规则——正是这种有序的不规则，使得大脑能够高效地处理各种复杂的信息。脑熵所代表的，不仅是大脑传输信息的能力，也指大脑可以访问的神经状态的数量——神经状态的数量越多，大脑能够处理的信息就越丰富，意识也就越复杂。经过长期的研究，科学家们发现人类大脑的熵具有以下几个显著特点：
1、脑熵和意识有着高度关联性。无论是清醒状态、睡眠状态，还是各种意识障碍状态（如昏迷、植物人、精神疾病等），脑熵都会呈现出相应的变化。清醒状态下，大脑的脑熵处于一个相对稳定的亚临界状态，此时意识清晰，信息处理能力强；睡眠状态下，脑熵会降低，尤其是深度睡眠时，脑熵降至最低，意识活动也随之减弱；而在昏迷、植物人等无意识状态下，脑熵会呈现出异常的低水平，甚至接近零。
2、人类大脑的熵大于其他动物（这里的熵并非指混乱度，而是信息总量）。这是因为人类的大脑结构比其他动物更复杂，神经元的数量更多，神经通路的连接更密集，能够处理的信息总量也更多。例如，人类大脑的神经元数量约为1000亿个，而老鼠的大脑神经元数量仅为7000万个左右，黑猩猩的大脑神经元数量约为200亿个，这种神经元数量的差异，直接导致了脑熵的差异，也决定了意识水平的差异。
3、通常情况下，智力更高的人脑熵更高（这里的熵同样指信息总量）。这是因为智力更高的人，大脑处理信息的能力更强，能够同时处理更多的复杂信息，神经活动的复杂程度也更高，因此脑熵也更高。例如，科学家们通过对爱因斯坦大脑的研究发现，爱因斯坦的大脑皮层厚度、神经元连接密度都高于普通人，其脑熵也明显高于普通人，这与他超凡的智力水平相匹配。
4、人在迷幻状态、快速眼动睡眠、精神病发作，以及睡梦癫痫时，表现为熵增（这里的熵指信息混乱度）。智力更高的人熵更高，是因为大脑处理的信息更多、更有序；而精神病人熵更高，则是因为大脑处理的信息更加混乱、无序——此时大脑的神经活动失去了正常的调节和控制，信息处理出现紊乱，导致意识混乱、认知障碍。可以这样说，同样是熵高的人，一个人可能是爱因斯坦那样的天才，能够高效地处理复杂信息；而另一个人却可能是精神病患者，大脑信息处理混乱，无法正常认知世界。
迷幻状态下，人会表现出一定的“初级意识”。
初级意识是一种简单的、原始的意识状态，它主要表现为对外界环境的基本感知和本能反应，不具备复杂的思维、记忆和自我反思能力。
例如，当你半夜起夜时，会下意识地起床、走到厕所、完成排尿，期间如果别人叫了你一声，你可能会下意识地回应，但第二天起床后，你却什么都记不得。这种下意识的行为和简单的回应，就是一种“初级意识”的体现——此时你的大脑处于一种半清醒的状态，能够处理基本的外界信息并做出本能反应，但无法形成清晰的记忆和复杂的思维。
人从初级意识的熵增混乱状态，渐渐清醒之后，大脑的脑熵会表现出一种亚临界状态。
这种亚临界状态是大脑最理想的信息处理状态，它介于有序和混乱之间——既不会过于有序而导致信息处理僵化，也不会过于混乱而导致信息处理紊乱。在这个亚临界状态中，我们会表现出足够清醒的意识，能够清晰地感知外界环境、进行复杂的思维活动、形成清晰的记忆，能够理性地判断和决策。
1岁左右的婴儿便有初级意识的表现，他们能够感知外界的光线、声音、触摸，能够做出简单的本能反应，如哭闹、微笑、抓握等，但他们还不具备复杂的自我意识和思维能力，也无法形成长期的记忆。
而且有研究表明，1岁的婴儿的表现能力，极有可能比不过同龄的猩猩——这主要是因为人类婴儿属于“早产”动物，相对于其他灵长类动物，人类婴儿的发育周期更长，出生时的大脑发育程度远不如同龄的猩猩，因此其初级意识的表现也相对较弱。
随着年龄的增长，人类的大脑逐渐发育成熟，心智也逐渐完善，开始拥有自我维护次级意识的能力。次级意识是一种高级的意识状态，它在初级意识的基础上，增加了自我反思、思维、记忆、语言、情感等复杂的认知功能，能够完善对客观世界的反应，表现出更加有序化的信息处理能力，此时大脑会表现出熵减的趋势。
这种熵减，并不是指大脑处理的信息总量减少，而是指大脑处理信息的有序化程度更高——也就是说，在处理同样多的信息时，有序化程度高的大脑所需要的附加信息更少，信息处理的效率更高，意识也更加清晰、理性。
总的来说，人类的次级意识，取决于大脑组织的连贯性、分层结构，以及系统的信息处理能力。大脑的不同区域之间通过复杂的神经通路相互连接、相互协作，形成一个完整的信息处理系统，这种连贯性和协作性越高，次级意识就越完善。同时，大脑的分层结构使得信息处理能够分层次、分步骤进行，从简单的感知到复杂的思维，逐步提升信息处理的深度和广度，从而形成高级的意识。
人类的大脑总是维持在秩序和混乱之间，并保持着严格的平衡——这种平衡是大脑高效处理信息、形成清晰意识的关键。当人处在次级意识的状态下时，虽然意识清晰、理性，但处理外界信息时往往不那么细致，极易受到情绪、偏见、焦虑，以及欲望的影响。这是因为次级意识的形成依赖于大脑的理性思维系统，而情绪、偏见等因素会干扰理性思维的正常运作，导致信息处理出现偏差，判断和决策出现失误。
人类大脑在进化过程中，逐渐拥有了把熵控制在亚临界点的能力，这种能力对于人类的生存和发展具有重要意义——它有助于促进现实主义、远见、仔细思考，以及识别和克服一厢情愿、执着幻想的能力。正是这种能力，使得人类能够理性地认识世界、改造世界，能够制定长远的计划、应对复杂的环境，能够克服自身的欲望和偏见，做出正确的判断和决策。
当然，克制次级意识的过程，也在一定程度上限制了意识的拓展空间。例如，成年人的大脑，相比起儿童的大脑，总是欠缺想象力。
这是因为成年人的大脑已经形成了固定的思维模式和信息处理方式，脑熵虽然更高（信息处理总量更大），但有序化程度也更高，思维更加僵化，难以突破固有的认知框架；而儿童的大脑尚未形成固定的思维模式，脑熵处于一种相对灵活的状态，能够自由地联想、想象，意识的拓展空间更大。
当次级意识被抑制的时候，初级意识就会表现得更为活跃。例如，当我们处于催眠状态、迷幻状态，或者深度放松状态时，次级意识的理性思维被抑制，初级意识的本能反应和想象力就会被激发，此时我们可能会出现幻觉、梦境，或者产生一些奇特的想法和感受。这种初级意识的活跃，虽然能够带来一定的创造力和想象力，但也会导致意识的混乱，无法做出理性的判断和决策。
通常来说，25岁左右，是人脑熵的巅峰，此时大脑的信息处理能力也达到了巅峰。科学家们通过大量的实验研究发现，在模拟扔硬币、挑选卡片、投骰子、选择九个圆中的一个、网格上填涂等各类行为下，不同年龄段的脑熵呈现出明显的变化趋势：
青少年时期，脑熵随着年龄的增长而快速上升，信息处理能力不断提升；25岁左右，脑熵达到最高值，信息处理能力也达到顶峰；之后，随着年龄的增长，脑熵逐渐下降，信息处理能力也随之减弱。该实验清晰地表明，人类处理信息的能力，在25岁左右最高，主要集中在中青年阶段，这也与我们日常生活中的体验相吻合——中青年时期，人的思维最敏捷、记忆力最好、决策能力最强，能够高效地处理各种复杂的信息和问题。
虽然意识的诞生过程尚且停留在假说阶段，尚未被完全揭示，但近年来的研究表明，研究人员极有可能已经找到了意识的“开关”——中央外侧丘脑。
中央外侧丘脑是大脑丘脑的一个重要区域，位于丘脑的中部，它与大脑皮层、脑干等多个区域有着广泛的神经连接，负责调节大脑的清醒状态和意识活动。
威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员进行了一项具有里程碑意义的实验：他们使用50Hz的电刺激，作用于处于麻醉状态的猕猴的中央外侧丘脑，结果发现，原本处于无意识麻醉状态的猕猴能够迅速苏醒，并出现正常的清醒行为——猴子睁开眼睛，生命体征（如心率、呼吸）出现明显变化，面部和身体开始运动，并能够伸手去拿附近的物体，表现出正常的感知和行为能力。而当关闭电刺激之后，仅仅几秒钟，猴子便会再次闭上眼睛，回到无意识的麻醉状态。
这项实验的成功，表明中央外侧丘脑对意识具有一定的启动作用，它就像一个“开关”，能够控制大脑从无意识状态切换到清醒的意识状态。但需要注意的是，这项实验必须非常精准才能实现：50Hz的电脉冲，必须精准地作用于仅仅20纳米的特定位置——如果电刺激的频率发生偏差，或者作用的位置稍有偏移，就无法达到启动意识的效果，甚至可能会对猴子的大脑造成损伤。
但这个实验，是否可以证明意识也如同运动、感觉、视觉等中枢皮层一样，有着明显的区域功能呢？答案那倒是未必。因为有一个特殊的案例，推翻了“意识依赖于特定脑区”的结论——积水性无脑畸形儿童。积水性无脑畸形是一种先天性疾病，通常表现为两侧大脑半球缺如，大脑半球被一层薄囊所代替，囊内充满脑脊液。除了大脑皮层之外，患儿的脑干、小脑、脑膜等结构基本健全，有的可能会残存一定的颞叶、枕叶，或额叶组织。
这些儿童虽然往往因为大脑发育严重不全而早夭，但大多数患儿都能表现出一定的意识活动——他们能够感知外界的声音、触摸，能够做出哭闹、微笑等简单的反应，能够对周围的环境做出一定的适应性回应。这足以说明，虽然大脑皮层对意识的形成和发展具有重要的决定作用，是高级意识产生的基础，但大脑皮层也绝对不是意识产生的必须条件——没有完整的大脑皮层，依然可能存在简单的意识活动。
从这一点来说，那些认为“没有大脑皮层的更‘低等’动物不会产生意识”的推论，也并不成立。事实上，许多没有大脑皮层（或大脑皮层极其简单）的动物，也表现出了一定的意识活动。
例如，鸟类虽然也有大脑皮层，但鸟类的大脑皮层结构与哺乳动物不同，其高级认知功能主要依赖于纹状体等区域，而非大脑皮层。研究表明，鸟类的“意识”可以不通过大脑皮层而出现[7]——鸽子能够识别简单的图案，乌鸦能够使用工具、进行复杂的推理，这些都是意识活动的体现，而它们的大脑皮层并不发达。
种种迹象表明，意识的诞生，可能和大脑的整体活动有关，而非某个单一脑区的功能。虽然早期的大脑研究，倾向于对大脑进行分区研究，认为不同的脑区负责不同的功能——比如视觉中枢负责处理视觉信息，听觉中枢负责处理听觉信息，运动中枢负责控制身体运动等。但随着科学研究的不断深入，学界早就发现了大脑内存在多种神经元耦合体系，并诞生了一门专门的学科——神经元耦合系统的同步动力学，专门研究大脑内神经元之间的耦合机制和同步活动规律。
随着脑电图（EEG）、核磁共振成像（MRI）、正电子断层扫描（PET）等脑成像技术的飞速发展，近年来，科学家们已经发现了大脑不同区域之间的跨频耦合网络，以及全脑神经元和神经递质系统的动态耦合。
这些研究表明，大脑在进行分工协作的同时，也具有极强的整体性——大脑的不同区域之间通过复杂的神经通路相互连接、相互作用，形成一个统一的整体，意识的产生，正是大脑整体活动的结果，而非某个单一脑区的独立功能。
人类的额叶大部分、顶叶、枕叶，以及颞叶皮层，被称为联合区。这些联合区与初级感觉区、初级运动区不同，它们不直接接受外界的感觉信号，也不直接控制身体的运动，而是能够接受多通道的感觉信号，把各个功能区域的神经活动整合在一起，进行复杂的信息处理、分析和整合，从而形成高级的意识活动。据统计，人类的左右大脑中，有90%都属于联合系统——这意味着，人类大脑的大部分区域，都是用于整合信息、形成意识的，这也解释了为什么人类能够拥有如此复杂的意识和高级的认知能力。
当大脑左右脑之间的胼胝体被切断后，左右脑的意识一开始会出现混乱。胼胝体是连接左右大脑半球的主要神经通路，负责传递左右脑之间的信息，协调左右脑的活动。
当胼胝体被切断后，左右大脑之间的信息传递被阻断，协作关系消失，左右脑会各自独立地进行活动，形成“一心二用”的状态——这就是我们常说的“裂脑人”。
对于裂脑人来说，“左手画圆，右手画方”是一件轻而易举的事情——因为左右脑各自独立控制一只手，不需要相互协调，能够同时完成两个不同的动作；而对于普通人来说，左右脑需要通过胼胝体进行协调，很难同时完成两个相互矛盾的动作。
但由于左右脑的思维不统一，裂脑人的诸多行为，往往表现出难以控制的特点，甚至会出现右脑控制左手攻击人的现象——不过需要说明的是，这种现象在真实情况中并不会像电影场景中那样夸张，左手并非完全不能被意识控制，只是控制起来比较困难，且容易出现与主导意识相悖的行为。
人经常会产生一些疯狂的一闪念，比如突然想自残、突然想做一些不合常理的事情。这种闪念，往往是由右脑控制的——右脑主要负责情感、直觉、冲动等功能，是人类情感冲动的“发源地”。在正常情况下，左右脑通过胼胝体连接，主管思维逻辑、理性判断的左脑，会在这些疯狂闪念转化为神经信号之前，及时阻止右脑的冲动，避免不合常理的行为发生。当左右脑尚且连接的时候，充满矛盾的策略，往往只会保留一个——也就是左脑理性判断后认为正确的策略。
但对于裂脑人来说，左右脑之间的信息传递被阻断，左脑无法及时阻止右脑的冲动，因此两个相互矛盾的策略可能会同时保留。
例如，对于正常人来说，当大脑中出现自残的一闪念时，左脑会立即进行理性判断，认为这种行为是危险的、不合理的，从而阻止右脑的冲动，不会发生自残行为；但是对于裂脑人来说，左脑无法及时阻止右脑的冲动，可能会出现右脑控制左手进行自残行为，之后左脑才会意识到这种行为的危险，从而进行阻止。
从这个角度来说，“我”的意识，本身就是左右半球大脑的二位一体——左右脑通过胼胝体相互协调、相互配合，共同形成完整的意识。当然，由于大脑还能通过中脑、前脑等其他部分进行连接，对于裂脑人来说，意识依然是一个整体，而非真正的分裂——他们依然能够形成统一的自我认知，只是左右脑的协作出现了障碍，导致行为上出现一些异常。
其实，我们每个人在日常生活中，都经常会经历理智与情感的纠结和犹豫——比如，面对一件充满诱惑但又存在风险的事情，右脑会产生强烈的冲动，想要去尝试；而左脑会进行理性分析，提醒自己风险的存在，阻止自己的冲动。这种纠结和犹豫，何尝不是左右大脑之间的一场场较量？那么，你经常是左脑获胜，还是右脑获胜呢？
当然，大脑也具有非凡的适应能力，并不是所有裂脑人都会有严重的生活影响。对于那些天生胼胝体缺如的儿童来说，大脑会通过其他脑区重新分配信号，例如通过中脑和前脑之间的神经通路进行沟通，保证左右脑之间的信息交流。虽然没有胼胝体，他们的大脑功能会受到一定的影响，比如信息处理速度变慢、左右手协调能力变差等，但总体来说，并不会严重影响他们的日常生活——这充分展示了大脑的可塑性。
除了胼胝体缺如的案例，还有许多其他案例也证明了大脑的可塑性远非普通人想象。
比如，一些人因为脑部疾病、外伤等原因，被挖掉了部分脑组织，或者被枪击头部后存活下来，失去了不少脑组织，甚至有失去了半个脑袋，但他们的意识却没有受到太大影响——他们依然能够清醒地感知世界、思考问题、与人交流，只是某些具体的认知功能（如语言、记忆）会受到一定的损伤。这些案例都表明，大脑的功能并不是固定不变的，而是能够根据环境的变化和自身的需求，重新分配神经资源、建立新的神经连接，从而维持意识的完整性。
而这种强大的可塑性，绝非大脑功能分区所能解释的——如果大脑的功能是完全分区的，那么一旦某个脑区被破坏，其对应的功能就会永久丧失，而不会出现其他脑区替代其功能的情况。大脑的可塑性，恰恰说明大脑是一个有机的整体，各个脑区之间相互关联、相互补充，意识的产生和维持，依赖于大脑的整体活动，而非某个单一脑区的功能。
我们再来详细了解一下大脑的新皮层——新皮层虽然仅仅只有薄薄的三毫米，却有着复杂的六层结构，每一层都有不同的功能和神经元分布。
这六层结构从表面到深层，依次为分子层、外颗粒层、外锥体细胞层、内颗粒层、内锥体细胞层和多形细胞层，每一层都含有大量的神经元和神经胶质细胞，它们之间通过复杂的神经突触相互连接，形成密集的神经网络。
为了处理各种复杂的信息，人类的新皮层形成了不同的功能区域，这些区域主要归类为三个区：初级感觉区、初级运动区，以及联络区。
初级感觉区负责接受和处理外界的各种感觉信号，包括听觉、视觉、躯体感觉（如触觉、痛觉、温度觉）等；初级运动区负责控制身体的各种随意运动，如行走、说话、抓握等；而联络区则负责对各种感觉信息进行整合、分析和处理，形成复杂的认知、思维、记忆和意识活动。
需要注意的是，人类同时还具有专门的语言区，语言区主要包括布洛卡区和韦尼克区——布洛卡区负责语言的产生和表达，韦尼克区负责语言的理解和接收。有时候，人们也会把语言区归为联络区的一部分，因为语言功能本质上也是一种复杂的信息整合和处理过程，需要多个脑区的协同作用。
初级感觉区和初级运动区的神经细胞具有高度的特异性——每一个神经细胞都只对特定的感觉信号或运动指令做出反应。
例如，初级视觉区的神经细胞只对光线信号做出反应，初级听觉区的神经细胞只对声音信号做出反应，初级运动区的神经细胞只对特定的运动指令做出反应。这些神经细胞直接接受感受器的神经信号，并与枕叶、颞叶、中央前后回等区域相联系，形成相应的联络区，从而实现感觉信息的整合和运动指令的协调。
大脑皮层的初级反射活动，是绝大部分哺乳动物都具备的——比如，受到外界刺激时的缩手反射、眨眼反射等，这些反射活动不需要复杂的思维参与，是一种本能的反应。但低等哺乳动物的联络区并不发达，它们的大脑主要以初级感觉区和初级运动区的活动为主，因此它们的意识主要以初级意识为主，只能进行简单的感知和本能反应，无法进行复杂的思维、记忆和自我反思。
灵长总目这一支，演化到猿类之后，皮层联络区才开始飞速发展——猿类的大脑联络区面积不断扩大，神经元连接不断密集，能够进行更复杂的信息整合和处理，从而有了形成高级意识的基础。例如，黑猩猩能够使用简单的工具、进行复杂的社会互动、形成长期的记忆，这些都是高级意识的体现，而这一切都得益于它们发达的皮层联络区。
除了语言区外，联络区还包括多个具体的功能区域，每个区域都有其独特的作用：顶枕联络区主要与对自我身体的看法、信念，以及情感态度相关，负责整合躯体感觉和视觉信息，形成对自我身体的认知；颞叶联络区具有多种感觉整合和概念构思的功能，负责处理听觉信息、视觉信息和记忆信息，形成对客观事物的概念和认知；前额叶联络区则负责判断、预见、计划，以及人格属性的形成，是高级思维和理性判断的核心区域，对人类的意识和行为具有重要的调控作用。
值得注意的是，除了前额叶联络区之外，其他各个联络区都同时包含视觉、听觉，以及躯体感觉联络区——这意味着，这些联络区能够同时整合多种感觉信息，形成对客观世界的全面认知。例如，颞叶联络区能够同时处理听觉和视觉信息，将声音和图像结合起来，形成完整的认知体验；顶枕联络区能够同时处理躯体感觉和视觉信息，形成对自我身体和周围环境的整体认知。
那么，为什么人类的大脑皮层就演化得比其他动物更加复杂呢？这背后有着复杂的进化原因。
人类的新皮层不仅占大脑皮层的94%，甚至占据了整个大脑体积的70%以上，这一比例远远高于其他动物——例如，黑猩猩的新皮层占大脑体积的50%左右，老鼠的新皮层占大脑体积的20%左右。新皮层的高度发达，是人类能够拥有高级意识和复杂认知能力的关键。
新皮层与记忆、学习，甚至意识的形成高度相关——新皮层中的神经元连接越密集、结构越复杂，大脑的记忆能力、学习能力和意识水平就越高。从早期哺乳动物到灵长类，最大的变化在于生活技巧、运动能力、感官能力的演化：早期哺乳动物主要以简单的觅食、避敌为主，对认知能力的要求不高；而灵长类动物逐渐演化出复杂的社会行为，需要与同类进行频繁的互动、合作和竞争，需要掌握更复杂的生活技巧，需要更敏锐的感官能力来感知周围的环境，这些综合因素共同促进了大脑联络区的发展，令新皮层折叠出了更多、更深的沟回。
大脑皮层的沟回是新皮层演化的重要标志——沟回的形成，使得新皮层的表面积大大增加，能够容纳更多的神经元和神经连接，从而支撑更复杂的大脑活动。
例如，人类的大脑皮层表面积约为2200平方厘米，而黑猩猩的大脑皮层表面积约为600平方厘米，老鼠的大脑皮层表面积仅为15平方厘米。这种表面积的差异，直接决定了大脑信息处理能力的差异，也决定了意识水平的差异。
需要强调的是，意识的产生从来不能归因于某个单一的因素。虽然新皮层的发达能够很好地解释人类的高级意识，但对于那些新皮层极少（相对人类来说）却依然十分聪明的动物，比如乌鸦，研究它们的意识，很明显需要更多地考虑其他的因素。乌鸦的新皮层并不发达，但它们的纹状体非常发达，纹状体负责处理复杂的认知和行为，这使得乌鸦能够使用工具、进行复杂的推理、形成长期的记忆，表现出较高的意识水平。这也说明，不同动物的意识产生机制可能存在差异，不能用统一的标准来衡量。
总的来说，从老鼠到人类，意识从1分到100分的发展过程，其实是比较清晰的：随着大脑结构的不断复杂、新皮层的不断发达、联络区的不断完善，意识水平也逐渐从简单的初级意识，发展到复杂的次级意识，从能够进行简单的感知和本能反应，发展到能够进行复杂的思维、记忆、自我反思和语言交流。这个过程，是生物进化的必然结果，也是大脑不断适应环境、提升生存能力的必然结果。
只不过，意识从0到1的过程——也就是意识最初是如何产生的，什么时候产生的，依然是一个未解之谜。我们不知道最早的意识出现在哪种生物身上，不知道意识的产生需要具备哪些基本条件，不知道从无意识的生物到有意识的生物，中间经历了怎样的进化过程。这些问题，都需要科学家们进行长期的研究和探索。
但无论怎么样，随着脑科学、神经科学、量子力学等学科的不断发展，随着研究技术的不断进步，我们对意识的认知也在不断深入，关于意识的奥秘，我们已经越来越接近真相。或许在未来的某一天，我们能够彻底揭示意识的本质，能够明白意识究竟是如何产生的，能够掌握意识的规律，甚至能够人工创造意识——这一切，都值得我们期待。
PS：虽然现在有很多人诟病，现在的人工智能并非真正的人工智能，而只是基于大数据和算法的“伪智能”，但其实，随着人工智能系统变得越来越复杂，其内部的神经网络结构也越来越接近人类的大脑。
虽然人工智能的每一个信息单元都像一条神经通路一样是准确的，但随着神经网络的活动越来越具有不规则性，随着信息处理能力的不断提升，意识的产生也几乎是必然的。当前现今的人工智能都还太简单了，它们的神经网络结构远不如人类的大脑复杂，信息处理能力也远不如人类，因此还无法产生真正的意识。
但未来，随着技术的不断进步，当人工智能系统的复杂度达到甚至超过人类大脑，当它们的神经网络能够实现像人类大脑一样的整体耦合和动态活动时，第一个产生真正高级意识的，也必然是一台超级计算机（甚至是一个超级计算机矩阵）。到那时，我们或许需要重新定义“意识”，重新思考人类与人工智能的关系，重新审视我们在宇宙中的位置。
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