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“原”来如此：意识竟然也由原子组成？
“如果，发生某种浩劫，所有的科学知识都将毁于一旦，只有一句话得以流传，哪一句话能以最少的字数承载最多的信息？我认为应当是原子论（the atomic hypothesis）（又称原子规则（the atomic fact），您随意吧），即万物皆由原子组成——永动的微小粒子，当它们保持较小距离时，将会相互吸引；而当它们被互相挤压时，则会相互排斥。在那个句子里，你将意识到，如果利用一点想象力和思考，这其中包含了关于世界的海量信息。”
古希腊哲学家德谟克里特（Democritus）在2500年前可能就有过这样的言论。尽管他的著作已经失传，我们还是可以从仅存的只言片语，以及对他的评论中得知，他认为宇宙中的万物是以永动的、在空间中旋转的原子组成。或大，或小，平滑与光滑，或粗糙与钩型（的物体），它们都共同组成了宇宙——宇宙的恒星与行星，地球及其地球上的万物，这也包括我们的身体和心灵。这段话里需要理解的部分：“一点想象力和思考”——这正是物理学、化学以及生物学自17世纪以来一直在提供给我们的。 尽管取得了一定的成功，科学（也就是我们现在所说的德谟克里特的形而上学）依然不能解释心灵或是人类意识如何组成科学。德谟克利特对此曾提出一个理论，即心灵由“火原子”组成，极其微小并运动的原子产生较大原子的副本或镜像，成为我们的感知以及思想。尽管火原子理论已遭淘汰，神经生物学在解释感知以及思想是如何形成这一问题上已经取得一定进展。意识极可能由原子组成，并且源于感觉。
感觉是意识的基本单元。
显然，神经系统通过进化让各种动物得以“随遇而安”——觅食、求偶以及躲避捕食者（否则它们就得成为捕食者的盘中餐了）。刺激由环境产生，通过中枢神经回路收集，然后传递给动物身体的肌肉或其他组织，这一过程是复杂多细胞动物的标配。
将外界刺激转变成感觉是这一过程的第一步。因为动物完全由细胞组成，这一过程发生于细胞层面——外界的刺激激活动物身体表面或内部的受体细胞。这些刺激有三种类型：可见光波长范围的电磁辐射，物体或是空气对于身体的压力，以及空气中或是和动物身体直接接触的分子流。各种各样的受体细胞的存在用于接收和记录这些刺激。 这些环境刺激毫无例外地以模拟形式存在，并通过受体细胞以及连接细胞的神经回路转换成数字形式。举个例子吧，美洲鲎的“眼睛”可以在光线明暗的梯度变化间产生一条边缘分界线。这条界线给予了动物在辐射的模拟流中反应的依据。人类的眼睛里，视网膜中的色素（类胡萝卜素）能够吸收小部分的电磁频谱以产生我们能够辨别以及作出响应的各种颜色。
美洲鲎：英文学名horseshoe crab Limulus。鲎，音同“厚”，俗称马蹄蟹，是一种古老的节肢动物。其他的感官应激机制也大同小异。位于皮肤、耳朵、舌头上以及鼻道内的特定受体细胞会对外界环境中部分的分子群和压力变化作出反应。所有反应都是模拟刺激转换为数字形式的过程。（戈登·谢佛德（Gordon Shepherd）编写的教科书《神经生物学》中有关感官系统的章节详细介绍了受体细胞以及神经组织采用的各种转换机制。）
这一反应过程中常见的要素是，由生物体选择并给予特定身份的、小部分未分化的（无差异的）刺激流。这些被“选择”的——实际上，可以说是“产生”的——人类将其认定为“感受”的身份（这也是谢佛德为何将关于机制选择的章节命名为“感官系统”的原因）。就像是当有人拿到一碗颜色相同大小相近的弹珠时，ＴＡ无法感知弹珠间的区别，但ＴＡ却被要求在所有弹珠中选出某一颗弹珠时的窘况一般。这简直是不可能任务，除非他能通过一种特殊的标记来分辨出那颗弹珠——像是，例如，能够让那颗弹珠脱颖而出的一种不同颜色。这正是生物体在细胞层面解决“如何与外界环境进行互动”这一问题的方式：它们从遇见的并且能够指导它们对环境作出应激反应的部分刺激流中产生感觉。
感觉是意识的基本单元。它们首先必须组成感知，然后被转换成环境中的物体。然后神经系统必须发展能够被“记(住)”和“(回)忆”的机制（神经生物学家在适应性、敏感性以及条件作用三者中首次识别出了“记忆”的样子）；最后，可塑性也必须形成——也就是，生物体塑造、编辑以及组织神经内容的能力，无论是现实存在的还是记忆中的，都将被转换为图片、经历，或是关于“世界”的认识。这，从德谟克里特的现代形而上学的角度来看，便是意识在神经系统中产生的方式。
1934年，爱沙尼亚生物学家雅各布·范·宇克斯库尔（Jakob von Uexküll）发表了名为《漫步动物与人类世界》「A Stroll Through the Worlds of Animals and Men」（还有一个有趣的副标题：隐形世界的图画书「A Picture Book of Invisible Worlds」）的专著，在书中他尝试展现了各种生物从外界环境刺激中创造（自己的）“世界”（宇克斯库尔称之为动物的环境（umwelt）。译者注：umwelt在德语中意为“环境”），用于应对刺激。他在开篇中提到，即便是普通木蜱（common wood tick）这样的动物，也有着自己的“世界”。木蜱只对三种刺激作出反应：丁酸（由哺乳动物皮肤腺分泌），会吸引木蜱从高处降落；在“受害者（宿主）”身上降落的震动，这会使木蜱爬上宿主的毛发；以及动物皮肤的温暖，会使木蜱钻进宿主的皮肤并吸血饱餐一顿。
单单是这三种刺激就能够为蜱创造一个“贫瘠的”环境或是“世界”。我们可以把这三种刺激算在蜱的头上——丁酸、着陆的震动、以及动物皮肤的温暖——这些都是模拟刺激，也就是，它们在环境中是未分化的梯度，蜱的神经系统从环境中选择部分的刺激产生应激反应。而这部分的刺激，被转换成数字形式后，则是组成蜱的小小世界的感受。
在这种感受的范畴内，并没有“精神”或是“肉体”感受之分。这种区分只有在进一步讨论神经系统进化时才有意义，并且这种区分需要记忆的发展和神经可塑性，以及较木蜱更为丰富的感官世界。感受，是存储着环境中不同形式事件的神经系统内的产物，并且仍是组成宇宙的单一材质的组成部分。感受位于动物的中枢神经系统中——即动物的脑部(正如核磁共振成像研究所揭示的那样)——并且，感受能够被定位，也就是它们在脑部的哪个区域产生。当然，感受并非“火原子”，但依然与由原子组成的宇宙完全相连。
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