我们多少都知道意识是什么：当你进入无梦的深度睡眠时你就会失去它，当你醒来时你又会重新得到。但这种说法太过流于表面，无益于对意识进行科学的审视。我们需要对意识的主要特性有更深入的了解，就像威廉·詹姆士（William James）在《心理学原理》（Principles of Psychology）中所做的那样。在这样做之前，有必要指出意识是完全基于大脑的。古希腊人认为意识位于心脏，我们仍然能在许多隐喻中看到这种思想。现在有大量经验证据证实，意识是从大脑的组织和运作中涌现出来的。当大脑功能受到限制——比如深度麻醉、某种程度的脑外伤、中风或是特定的睡眠阶段——就会失去意识。一旦死亡，身体和大脑功能就不可能再恢复，也不存在什么死后体验。即使活着的时候，也没有科学证据表明存在自由飘浮的灵魂，或是意识可以离开身体：意识是嵌入式的。这样问题就是：足以让意识出现的身体和大脑必须具有哪些特征，回答这个问题最好的方式就是指出意识体验特性是如何从大脑特性中涌现出来的。
在介绍意识的特性之前，我们还必须强调嵌入性的另一个意义。这涉及每个人的意识体验的私人性或个体性。对此詹姆士是这样说的：
在这个房间里——比如就这个教室——存在着许多的思想，你的，我的，有些相互一致，有些不同。就像它们并不归属于一处一样，它们也不是自足和相互独立的。它们两者都不是：它们中间没有一个是单独的，它们每一个都与某些其他思想，并且只与这些思想有联系。我的思想与我的其他思想有联系，你的思想与你的其他思想有联系。在这个房间里是否在任何地方存在着一种不是任何人的思想的纯粹思想，我们无法确定，因为我们没有经历过这样的东西。我们自然涉及的那些意识状态，只能在个人意识中找到，是心智、自我、具体特定的“你”“我”。
这并不奇怪。因为意识是每个人大脑和身体功能的产物，个体独一无二的意识体验和经历无法直接或完整地分享。但这并不意味着无法通过观察、实验和报告将这种体验的主要特性分离出来。
根据这种观点，对于意识人们能够得出的最重要的论断是什么呢？那就是意识是过程而不是实体。詹姆士在《意识存在吗？》一文中明确指出了这一点。直到今天，由于无视这一点，仍然有许多概念性错误。例如，有人认为意识存在于具体的神经细胞（或“意识神经元”）或大脑皮质的某一层上。就像我们将看到的，有证据表明意识过程是通过大脑许多区域神经元群体的分散活动动态完成的。某些脑区对于意识很关键，有可能是必需的，但并不意味着就足以产生意识。另外，某个给定的神经元在这一刻可能参与意识活动，到下一刻却有可能不参与。
意识作为过程还有一系列重要特性，可以称之为詹姆士特性（Jamesian properties）。詹姆士指出，意识只发生于个体（也就是说，是私人的和主观的）；似乎是连续的，尽管在不断变化；具有意向性（一般是关于事物），而且不会穷尽其关注的事物或事件的所有方面。最后这个特性与注意有关联。注意，尤其是集中注意，会对意识状态进行调整，并在某种程度上对其进行引导，但其并不等同于意识。在后面的章节中我会再讨论这个问题。
意识的一个最显著的特性就是整体性或综合性，起码对于健康人来说是这样。就在我写书的这会儿，我的意识状态似乎是一个整体。当我书写的时候，我意识到阳光、街道上的轰鸣声，我的腿在椅子边缘处有点不适，以及周边几乎感觉不到的事物，也就是詹姆士所说的“外围”。通常不可能将这个综合场景完全缩减到一个事物上，比如我的铅笔。不过这个整体场景会随着外界刺激和内部思想不断变化，产生出另一场景。场景的数量似乎是数不尽的，但每一个都是整体。场景不仅比天空更宽广，还包括许多不同内容——感觉、知觉、图像、记忆、思想、情感、疼痛、模糊的感觉，等等。从内部看，意识似乎在不断变化，然而在每一刻又都是一个整体——我称之为“记忆的当下”（remembered present）——反映出我以往所有的经历都参与形成我当下时刻的整体意识。
这个整体而又变化的场景在外部观察者看来又完全不同，每个人都有自己的场景。如果某个外部观察者想测试一下我是否能有意识地同时执行两个或更多任务，他会发现我做得很糟糕。意识能力的这种显然的局限性与意识状态涵盖的内容之广形成了鲜明对比，值得分析一下。我会在讨论意识与非意识活动的差别时再来考虑其根源。
直到现在，我还没有提到人类意识的一个显著特性。我们具有对意识的意识。（事实上，正是这种形式的意识驱使了这本书的创作。）没有证据表明其他动物也具备这种能力；只有高级灵长类动物表现出这种迹象。基于这个事实，我认为有必要对初级意识和高级意识进行区分。初级意识是从心智上知道外界事物，具有对当下的心智图景。不仅人类具有，大脑结构与我们完全不同、缺乏语义或语言能力的动物也具备。初级意识不会有任何意义上的社会性自我，因为这关系到对过去和未来的认识。高级意识则涉及对意识的意识能力，它使得思维主体能对其本身的行为和情感进行认识。它还附带有在清醒状态下重构以往情景和形成将来意向的能力。它至少需要有语义能力，即给符号赋予意义的能力。在充分发展的形式中，它需要有语言能力，即掌握完整的符号和语法系统。高级灵长类动物被认为具有少许这种能力，而人类的这种能力则得到了充分发展。不管哪种程度都需要内在的处理记号或符号的能力。具有高级意识的动物也必然具有初级意识。
意识有不同的层面。例如，在快速眼动（REM）睡眠期，做梦是意识状态。不过，与清醒状态相比，做梦的人一般都意识不到意识状态，不接受感官输入，也没有运动输出。而在深度或慢波睡眠期，可能会有很短的类似于梦的情景发生，但没有证据表明存在长期意识。从损伤或贫血导致的无意识状态醒来时，可能会产生迷惑和方向障碍。当然，还有意识方面的疾病，例如精神分裂症，有可能导致幻觉、妄想和方向障碍。
处于正常意识状态时，能有感质体验。“感质”一词是指对某种特征的特定体验——例如，绿色感、温暖感或痛感。为了能用理论描述来帮助人们直接理解感质体验，曾经有过许多尝试。但是既然只有具有身体和大脑的个体才能体验感质，因此这种描述是不可能的。感质是组成意识的高级辨识力。重要的是要认识到感质的差别来自部分神经系统的连接和行为的差别。另外还要认识到感质总是作为整体和综合的意识场景的一部分被体验。事实上，所有的意识事件都涉及感质的综合。一般来说，不可能体验隔离的单个感质——比如“红色”。
后面我将详细阐明一点，感质反映了意识个体进行高级识别的能力。这样一种能力是如何反映出伴随意识体验的神经状态的效能的呢？假设一只具有初级意识的动物在丛林里。它听到一阵低沉的咆哮声，与此同时有风袭来，光线变暗。它迅速跑开，跑到一个安全的地方。物理学家可能无法发现这些事件之间有必然的因果关联。但是对于具有初级意识的动物来说，这样一组同时发生的事件可能会伴随着以前的经验，其中包括老虎的出现。意识让动物以前的意识体验能与当前场景整合，而不管有没有老虎，这种整合能力都具有生存价值。没有初级意识的动物也可能产生有意识动物具有的一些个别反应，甚至有可能生存。但平均来说，生存的概率会更低——在相同环境下，与有意识动物比起来，根据以前和当前事件进行识别和计划的能力会更差。
在后面的章节中，我会尝试解释作为大脑动力学和经验产物的意识场景和感质是如何出现的。不过在此之前，有必要了解一下意识特性的科学解释能做什么和不能做什么。这个问题牵涉到所谓的解释鸿沟，指的是大脑物质结构与感知体验之间的惊人差距。神经元的激发，不管多复杂，是如何产生出感觉、感质、思想和情感的呢？一些学者认为两者之间差别巨大，不可调和。对意识的科学阐释的主要任务就是对两者的关系给出合理解释，从而让一方可以从另一方的角度进行理解。
这样一种解释做不到也无需做的是，复制或创造出某种特定感质或体验状态。科学不做这个——打个比方，假设某位科学天才，通过研究流体力学和气象学，得出了解释飓风这类复杂事件的强大理论。用复杂的计算机模型实现后，这个理论可以用来解释飓风的产生。不仅如此，借助计算机模型，科学家甚至能预测飓风的发生和特征。那么一个生活在温和气候从没见过飓风的人，仅凭这个理论，就能指望体验飓风的感觉，甚至身上都被打湿吗？这个理论能让我们理解飓风是如何产生的，产生的条件是什么，却不能创造出对飓风的体验。同样，基于脑的意识理论能够对意识的特性进行合理解释，却不会“仅凭借描述”产生出感质来。
要发展适当的意识理论，人们必须充分理解大脑的运作原理，理解意识中的各种现象，例如感知和记忆。如果这些现象可以被因果关联起来，人们就可以尝试用实验验证他们对于意识的推断。这意味着人们必须寻找神经与意识的关联。在处理这些问题之前，我们首先来了解一下大脑。