01史上著名的思想实验

历史上出现过很多著名的思想实验,特别是关于自然界的思想实验,爱因斯坦的“驾乘光束”实验就是其一。研究大脑,也可以采用同样的办法。通过简单的思想实验,我们就能很好地理解人类智慧是怎么一回事儿。

达尔文的自然选择学说出现于思想史发展的晚期。

它迟迟未出现,是因为它与神所启示的真理相矛盾,是因为它是科学史上一个全新的概念,是因为它反映的只是生物特征,还是因为它给出的只是目的和最终原因,而未曾假定一种创造行为?我认为都不是。达尔文只是发现了自然选择的作用,这是一种与当时推拉式的科学机制有很大区别的因果关系。各种奇妙生物的起源由此得到解释——因为有许多可能随机出现的新特征,所以得以存活下来。而当时的物理和生物科学几乎没有预见到自然选择是一种因果关系。

B.F.斯金纳,美国行为主义心理学家

唯有自身心灵的健全才是最神圣的。

拉尔夫•沃尔多•爱默生,美国散文作家、思想家

思想实验1:地质的隐喻

19世纪初期,地质学家们一直在绞尽脑汁思考着一个十分重要的问题:美国科罗拉多大峡谷和希腊维科斯大峡谷(Vikos Gorge)这样的大洞穴、大峡谷遍布全球,那么这些宏伟奇观到底是如何形成的呢?

尽管这些自然景观中无一例外都有水流的身影,但直到19世纪中期,人们都无法接受这些平缓的水流就是壮观的峡谷峭壁形成的原因!英国地质学家查尔斯•赖尔(Charles Lyell)提出,确实是水流的长期作用造就了这样的地理结构巨变——量变导致质变,滴水穿石!赖尔的这一观点刚提出的时候引来嘘声一片,不过,十几年后,这一观点就得到了普遍认可。

英国自然学家查尔斯•达尔文(见图1-1)当时密切关注着赖尔的全新观点在科学界引起的激荡。1850年左右的生物学领域大致情况如下:学科十分复杂,研究对象涵盖无数复杂难懂的动植物物种。为纷繁多样的自然界建立单一的通用理论极其困难,因此大部分科学家都反对这样的尝试。更何况,这种多样性普遍被视为上帝造物的伟大证明,而与精通此道的科学家们的智慧毫无关系。

图1-1查尔斯•达尔文

达尔文对赖尔的观点进行类比,解释了物种特征随时间推进而演变,并由此建立起了一个与物种有关的通用理论。在著名的《乘小猎犬号环球航行》(Voyage of the Beagle)一书中,他将这种观点融入自己的思想实验和观察当中。达尔文提出,最容易在自己的生态位中存活下来的个体是那些可以繁衍下一代的个体。

1859年11月22日,达尔文的《物种起源》一书开始发售,这本书奠定了生物进化论的基础。达尔文在书中明确表示自己受到了赖尔的影响。

我明白,由上述虚构事例例证的自然选择学说,肯定会像查尔斯•赖尔先生当初的高见——“地球如今的变化就是一部地质史”提出时一样,引来许多异见。不过,如今人们已经普遍认识到,水流在大峡谷以及狭长的内陆悬崖峭壁的形成过程中发挥了重要的作用。同样,自然选择也是一个积少成多的过程,只有通过不断选择有利的细微改变并进行保存和积累才能实现。既然现代地质学已经基本摒弃了大峡谷由单一洪积波开凿而成这类观点,自然选择也应如此。如果这种观点是正确的,那就应该摒弃新生物持续再生,以及生物结构突发重大转变等理念。[103]

新观点最初提出时备受抵制的原因可能各有不同,但就达尔文的情况而言,原因却很明显。人类并非上帝创造的,而是由猴子进化而来,再之前则是蠕虫——许多评论家都接受不了这种说法。更何况,这暗示着宠物狗、毛毛虫、毛毛虫爬过的植物都和人类沾亲带故!虽然可能只是极其远房的亲戚,但还是亲戚啊!人类的神圣性被亵渎了,人类又怎会心甘情愿地屈尊降贵呢?

但这一观点还是迅速传播开来,因为它将以往众多看似互不相干的现象联系了起来。1872年,《物种起源》第6版出版,达尔文在书中添加了这样一段:

作为对事情最初状况的记录,我保留了以上内容……其中有几句话暗示着自然学家们以前一直相信物种是独立创造出来的,我则因为提出了进化论的观点而受到颇多非难。毫无疑问,本书第1版出版时,人们普遍接受的是前一个观点,而无法接受我的观点……不过,今非昔比,现在进化论已经得到了自然学家们的普遍认可。[104]

在接下来的一个世纪里,达尔文的想法得到了越来越多的支持。1869年,《物种起源》第1版出版后仅10年,瑞士医学家弗雷德里希•米歇尔(Friedrich Miescher)就在细胞核中发现了一种被他命名为“核酸”(nuclein)的物质,实际上就是DNA。[105]1927年,生物学家尼古拉•科尔佐夫(Nikolai Koltsov)对被他称为“大遗传分子”(gianthereditary molecule)的物质进行了描述,他说它由两条对称链组成,以一条链为模板按“半保守”方式进行复制。科尔佐夫的发现也受到诸多指责。有人认为这是为法西斯做宣传,他的意外死亡也被认为是苏联的秘密警察所为。[106]

图1-2罗莎琳德•富兰克林

1953年,达尔文那部影响深远的著作出版将近一个世纪之后,美国生物学家詹姆斯•沃森和英国生物学家弗朗西斯•克里克(Francis Crick)第一次对DNA的结构进行了精确描述,即它是一个由两个长分子缠绕而成的双螺旋结构。[107]值得一提的是,他们的发现建立在著名的“51号照片”(photo 51)的基础上,该照片是他们的同事罗莎琳德•富兰克林(RosalindFranklin,见图1-2)利用X射线晶体学技术拍摄而成,这是人们第一次得到双螺旋结构的图示。鉴于这些发现是以富兰克林拍摄的照片为基础的,所以有人认为富兰克林应与沃森和克里克共享诺贝尔奖。[108]

随着电脑编码程序将分子生物学带入全新的阶段,生物学的统一理论得以确立。它为所有生命确立了一个简单而高贵的基础。仅仅根据细胞核中组成DNA链的碱基对(从更低的层面来说就是线粒体[mitochondria]),就能判断有机体是可能成长为一株草还是一个人。这一见解与人们乐见的自然界的多样性并不矛盾,但我们现在知道自然界的纷繁多样是由这个无处不在的分子编码成各种各样的结构所致。

思想实验2:驾乘光束

20世纪初期,物理学领域被另外一系列思想实验所颠覆。1879年,一个男孩出生在德国的一个家庭中,他的父亲是工程师,母亲是家庭主妇。据说,他3岁才开始说话,9岁时被学校认为患上了学习障碍,16岁时就开始幻想着乘着月光飞行。

这个年轻人知道英国数学家托马斯•杨(Thomas Young)于1803年所做的实验,那个实验证实了光由波组成,具备波动性质。那时的推论是,光波必须借由某种介质传播。毕竟,水波借助水传播,声波借助空气或其他物质传播。科学家称光波传播的介质为“以太”(ether)。那个男孩知道1887年美国科学家阿尔伯特•迈克尔森(Albert Michelson)和爱德华•莫利(Edward Morley)所做的实验:该实验试图借助小船在河流中顺流和逆流而行的类比,证明“以太”的存在。如果你恒速划桨行进,顺流而行时,从岸上观测的速度会较逆流而行更快。迈克尔森和莫利假定光会在“以太”中匀速前进(即以光速运动),推断出地球沿其轨道朝太阳运动时(从地球上的有利位置观测)与地球朝远离太阳方向运动时阳光运动的速度会不同(甚至可以达到地球运动速度的两倍)。这一点一旦得到证实,就能证明以太的存在。然而他们发现,不管地球处于轨道上的哪个位置,阳光向地球运动的速度都不会变。他们的发现否定了“以太”存在的观点。那真实的情况究竟是怎样的呢?此后20年,这一直是一个谜。

这个德国男孩则幻想与光束同游,他认为自己应该能看到光束凝结,就像与火车保持同速前进时,火车看似静止一般。不过,他意识到这不可能,因为不管你的行进速度如何,光速都被视为恒定。所以,他幻想着以稍微慢些的速度与光束同游。如果以光速的90%的速度运动会怎样呢?如果光束像火车那样,他推论自己会看到光束在他前面以10%的光速运动。实际上,那就是地球上的观测者将看到的一幕。但我们知道迈克尔森-莫利的实验表明光速恒定。因此,他应该看到光束在他前面全速前进。这似乎产生了矛盾——怎么可能呢?

到这个德国男孩26岁时,答案似乎是显而易见的了。顺便提一下,男孩的名字叫阿尔伯特•爱因斯坦。显然,时间为青年大师爱因斯坦变“慢”了。爱因斯坦在1905年发表的论文中对他的推导过程进行了阐释。[109]如果地球上的观测者看到男孩的手表,就会发现它的转速慢了9/10。实际上,当他返回地球时,他的手表会显示只过了1/10的时间(暂时不考虑加速和减速)。然而,从他的角度来看,手表却是正常运转,旁边的光束也是在以光速运动的。时间的速度会自行减慢9/10(相对于地球的时间)就可以解释看似存在矛盾的分歧了。在极端情况下,当速度达到光速,时间就会减慢到接近于零,因此,想与光束并驾齐驱是不可能的。不过,尽管不可能以光速运动,但理论上来说,速度超越光束并非不可能,而到那时,时间就会倒退。

在许多早期评论家看来,这个解释太荒诞了。时间怎么会因为某人运动的速度而自行减慢呢?实际上,18年来(从迈克尔森-莫利的实验开始),对爱因斯坦来说显而易见的论断,其他研究者却无法得出。他们中许多人对这个问题的思考贯穿了整个19世纪下半叶,他们选择信奉先入为主的现实运作观,而不是这一原理的启示,实质上就是“摔落马背”了——也许我应该说他们“摔落光束”了。

爱因斯坦的第二次思想实验是想象自己和兄弟一起飞越时空。他们相距186 000英里(约为299 338公里)。爱因斯坦想在保持彼此距离不变的情况下加速前进,于是用手电筒给兄弟发送信号。他知道信号传送时间为1秒钟,于是他会在发出信号1秒钟之后再开始加速。而他的兄弟接收到信号就立即加速。这样,两兄弟恰好同时加速,因此能保持相互间距离不变。

但是想想看,如果我们在地球上会看到什么样的情况?如果两兄弟正向背离我们的方向运动(阿尔伯特领先),看上去就会是光抵近他兄弟的时间不足1秒,因为他在向光的方向运动。同样,我们也会看到他兄弟的计时器变慢了(由于他加速时离我们更近些)。鉴于所有这些原因,我们将看到两兄弟越靠越近,并最终相撞。然而,在两兄弟看来,他们始终保持着186 000英里的距离不变。

怎么会这样?答案显然是,距离与运动平行,而不是垂直。于是,随着加速前进,爱因斯坦兄弟会变得越来越矮(假定他们头朝前飞行)。也许,这个怪诞的结论比时间流逝的差异更不能让人信服。

图1-3克鲁克斯辐射计

同一年,爱因斯坦又用另一个思想实验来探索了物质与能量的关系。苏格兰物理学家詹姆斯•麦克斯韦(James ClerkMaxwell)在19世纪50年代证明了被称为光子的光微粒虽然不具备质量但仍具备动量。孩童时,他有一个名为克鲁克斯辐射计(Crookes radiometer,见图1-3)的装置。该装置由一个密封玻璃球茎组成,其内部包含部分真空和绕轴旋转的4个叶片。叶片一面白,一面黑。每个叶片的白色面反射光,黑色面吸收光(这就是为什么热天穿白色T恤衫更凉爽的原因)。当装置上有光照射时,叶片就会旋转,黑色面朝远离光的方向运动。这就直接证明了光子具备足够的动量,可以让辐射计的叶片运动起来。[110]

爱因斯坦苦苦思索的是动量与质量的函数关系:动量是质量和速度的乘积。因此,一辆以每小时约48公里的速度行驶的机车,比以相同速度运动的虫子具备更大的动量。但是,不具备质量的光子怎么会有正动量呢?

爱因斯坦的思想实验由一个在空中飘浮的盒子组成。盒内里有一个光子从左端射向右端。因为系统的总动量守恒定律,所以当光子发射时,盒子会产生反作用然后向左退。一定时间后,光子与盒子右端相撞,将其动量传回给盒子。系统总动量仍需守恒,所以此时盒子便静止不动了。

至此,一切似乎都很合理。但仔细想一想,从爱因斯坦的角度来看,又会如何呢?他是从盒子的外部观察的,所以应该看不到盒子外部有任何变化:没有微粒对其进行撞击——无论是否具备质量,也没有物体脱离。而根据上述情节,爱因斯坦却看到盒子迅速向左移动,然后停了下来。按照我们的分析,每个光子应持续使盒子向左运动。另一方面,既然不存在盒子向外部作用或受到外部作用的情况,那么其质心应与之保持相同位置。但是盒子内部从左向右运动的光子不能改变质心的位置,因为它不具备质量。

或者,光子是具备质量的?爱因斯坦的推论是,既然光子具备能量和动量,那么它也一定存在质量的等价物。运动的光子与运动的物质完全等价。我们可以通过确认光子运动期间,系统质心必须保持静止来计算这一等价值。通过数学计算,爱因斯坦证明了质量和能量等价,并通过简单的常量相联系。然而,值得注意的是:这个常量也许简单,但数值却极大,它是光速的平方(大约为1.7×1017每平方秒平方米——即,17后面跟16个0)。这样,我们也就得出了爱因斯坦的著名方程式:E=mc2。[111]因此,1盎司(28克)的物质相当于60万吨TNT炸药爆炸时所释放的能量。爱因斯坦在1939年8月写给罗斯福总统的信中,说明了根据这个方程式计算出的原子弹的潜在能量,而这个方程式也开启了原子时代。[112]

你也许认为这一点应该早点被发现,因为实验人员早就察觉到放射性物质的质量亏损是受到了长期辐射的结果。然而,当时存在一种假设,认为放射性物质燃烧了自身包含的某种特殊高能燃料。这种假设并非完全错误,只不过那种燃烧掉的燃料就是质量。

我以达尔文和爱因斯坦的思想实验作为本书的开篇基于以下原因。他们展现出了人脑的非凡能力。在没有任何其他设施的情况下,爱因斯坦仅凭笔和纸就描绘出这些简单的思想实验并写出由此得到的简单方程式,颠覆了统治物理学领域两个世纪的传统观念,深刻影响了历史的进程(包括第二次世界大战),并开启了核时代。

爱因斯坦确实借鉴了19世纪的一些实验结果,但这些实验也没有使用精密仪器。虽然后来爱因斯坦的理论验证实验使用了先进的技术,但如若不然,我们也无法证实爱因斯坦理论的正确性和重要性。然而,这都无法掩盖由这些著名的思想实验展现出来的人类思想的耀眼光芒。

虽然爱因斯坦被誉为20世纪最伟大的科学家(达尔文被誉为19世纪最伟大的科学家之一),但隐藏在其理论背后的数学原理却并不复杂,思想实验本身也十分简单。所以,我们不禁好奇,爱因斯坦究竟为什么会被贴上“聪明过人”的标签?我们将在后面的内容中具体描述他在提出这些理论的时候,有着怎样的思维活动。

这段历史也展现了人类思维的局限性。为什么爱因斯坦能驾乘光束而不至于摔落(虽然他推断实际上不可能驾乘光束),而成千上万其他的观察者和思考者却不能借助这些并不复杂的方式来思考呢?一个共同的障碍就是,大多数人难以摒弃并超越同辈人的思维观念。至于其他障碍,我们会在审视大脑新皮质如何工作后进行更细致的讨论。

大脑新皮质的统一模式

分享这些历史上最著名的思想实验的主要原因,是为了用同样的方法研究大脑。正如你将看到的,借助简单的思想实验,我们能很好地理解人类智慧是如何发挥作用的。进行这样的研究,思想实验当仁不让,是最恰当的方法。

如果一个年轻人只需空想和纸笔就足以彻底改变物理学观念,那么对于熟知之物,我们理应能获取更深刻的认识。毕竟,在清醒的每一刻,我们都在思考。

在通过自我反省的过程建立思维运作的模型后,借助最新的大脑实际观测技术和机器重现这个过程的技术,我们将检测这个模型的准确度。

02思考的思想实验

大脑和计算机都能存储和处理信息,但是,大脑和计算机之间的相似性可不只是看上去那么简单。大脑的记忆是层级结构和连贯有序的。记忆奇妙地出现在你的脑海里,一定是某些事物触发了它们。

我很少用语言来思考。想法产生后,我才会设法用语言来表述。

爱因斯坦

大脑只不过3磅(1 360克)重,你可以一手掌握,但它却可以构想出跨越亿万光年的宇宙。

玛丽安•戴蒙德,美国神经解剖学专家

令人惊奇的是,这个区区3磅重、与世间任何事物并无构成差异的大脑,却指挥着人类的一切活动:探测月球、打出本垒打、写出《哈姆雷特》、建造泰姬陵——甚至是揭开大脑自身的奥妙。

乔尔•哈夫曼

思考,人脑不同于计算机

我大约从1960年开始思考“思考”这一问题,同年我发现了电脑的存在。现到12岁还没用过电脑的人少之又少,但在我们那个年代,纽约可没几个用过电脑的12岁少年。早期的电脑是一个庞然大物,我接触到的第一台电脑整整占据了一大间房。20世纪60年代早期,我在一台IBM1620型号的电脑上做过数据的方差分析(一种统计测试),分析的数据是一个儿童早教研究项目得出的,这成为“开端计划”(Head Start)[9]的前身。因为我们的工作肩负着美国教育改革的使命,所以责任重大。由于算法和所分析的数据过于复杂,所以我们也无法预测计算机会给出什么答案。当然,结果取决于数据,但即便如此,它们依然不可预测。实际上,“取决于”和“可预测”之间的差距是一个重要区别,下文将就部分细节进行深入探讨。

我还记得当我看到算法运行快结束、显示屏暗下来时那股兴奋劲儿,它给我一种电脑陷入沉思的感觉。当人们经过我身边迫不及待地想知道下一组结果时,我会指着闪烁的微弱灯光说:“它在思考呢!”这并非只是一个玩笑——计算机确实是在认真地思考问题,于是,工作人员们开始赋予冰冷的机器以人性。这也许只是一种人格化,却促使我开始认真思考“计算机技术”与“思考”之间的关系。

为了弄清楚大脑和计算机程序之间的相似度,我开始研究大脑处理信息时的运作方式。如今,我已经研究了50多年。在后面的章节中我将阐释我对大脑运作的理解,而这是有别于计算机的。不过,从根本上说,大脑也在存储和处理信息,而且由于计算具有普遍性——这个概念我也将会再作讨论,所以大脑和计算机之间的相似性并不只是看上去那么简单。

字母表的倒背难题,记忆是连贯有序的

每当我做一件事或思考一件事——不论是刷牙、进厨房、思考商业问题、练琴,还是冒出新想法,我都会反思我是怎么做到的。我会花更多的精力去思考那些我办不到的事,因为人类思维的局限同样也能提供很多重要线索。过多的关于思考的思考也许会减慢我的思考速度,不过我希望这种自我反省的练习能让我的思维方式更加精进。

为了提高对大脑运作的认识,我们在此不妨尝试进行一系列思想实验。

尝试:背诵字母表。

你也许在孩提时就记住了,所以能轻松应对。很好,那么尝试一下这个:倒背字母表。

除非你曾按照倒序学过字母表,否则基本上做不到。假若有人正好在贴有字母表的小学教室待过很长一段时间,也许能唤起图像记忆,并据此倒背出来。不过,即便如此,也不容易完成,因为我们并没有记住整个图像。按理来说,倒背和顺背字母表,都只是背字母表而已,应该没什么难度,但我们却做不到。

你记得自己的身份证号吗?如果记得,你能在不先写下来的情况下就把它倒背出来吗?那么,倒唱那首名为《玛丽有只小羊羔》的童谣又如何呢?这些都难不倒计算机,但是人类却只有专门学过逆序法的情况下才能做到。显然,这向我们传达了关于人类记忆规律的重要信息。

当然,如果我们先按照顺序写下来,再倒序读出来,肯定是轻而易举的。因为这时我们用到了一个很早就出现的工具——书面语,以此来弥补人类独立思考的一个缺陷(口语是人类的第一发明,书面语是第二发明)。我们发明工具正是为了弥补自身的缺陷。这也意味着我们的记忆是连贯有序的,可以按照记忆刻入时的顺序获取,却无法倒序获取。

另外,从序列中间开始回忆对我们来说也有一定困难。当我在钢琴上学习某个新曲子的时候,基本上很难直接从中间某一个音开始弹奏。虽然我能从某几个音的部位直接插入开始弹奏,但那是因为我的记忆是分段排序的。如果我试图跳到段中开始弹奏,就需要从头弹奏,直到我记起这个音处于我记忆顺序中的哪个位置为止。接下来,尝试回想一下最近一两天散步时的情景。你还记得什么?

如果你不久前才散步过,例如昨天或今天,那么这个思想实验做出来效果最好。你也可以回想最近一次的驾驶经历,或是任何与距离移动有关的经历。

关于这些经历,你可能记不得多少。你还记得自己遇到的第5个人是谁吗(不仅仅指你认识的)?你有没有看到一棵橡树或邮箱呢?你第一次拐弯时看到了什么?如果你经过了商店,那么第二扇窗户里摆放着什么呢?也许你能根据记得的一些线索记起这些问题的答案,但更有可能发生的是,你基本上不记得多少细节了,即使是刚发生不久的事。

如果你定期散步,那么回想一下上个月第一次散步的情景;如果你是通勤族,那么回想一下上个月第一天去办公室的情况。你很可能压根儿什么也想不起来,即便你能想起什么,肯定也没有比回想今天的情况来得清楚。

我会在下文讨论意识的问题,并重点谈谈我们习惯将意识等同于记忆的问题。我们记不得麻醉期间发生的任何事,所以我们相信自己当时是没有意识的(尽管也有复杂难懂的意外情况)。那么就我今天早上的散步而言,难道我大部分时间都是无意识的吗?考虑到我基本上记不起来看到过什么、想过什么,这似乎是合理的解释。

巧的是,我确实记得一些今天早上散步时发生的事。我记得我想到了这本书,但不记得具体想了什么。我还记得碰到了一个推着婴儿车的迷人女士,她的孩子很可爱。我也回忆起了当时产生的两个想法:这个婴儿和我新出生的孙子一样可爱;这个婴儿眼中的世界是怎样的呢?但我不记得他们的衣着和发色。虽然我无法具体描述他们的容貌,但那位女士确实给我留下了深刻的印象,我确信我能从一大堆女士的照片里轻松挑出她的照片。不过,尽管我脑海里肯定留下了一些关于她的容貌的记忆,但是当我去回想那位女士、她的孩子和婴儿车的时候,我却无法想象出他们的样子。关于他们,我的头脑中没有形成任何影像。我很难准确地描述出这段经历到底在我脑海中留下了什么。

我也记得几个星期前散步时见过另一位推着婴儿车的女士。不过,我想我甚至连她的照片也认不出。相比当时,现在的记忆肯定是模糊了许多。

然后,试试这个:想想你只碰到过一两次的人。你能清楚地记起他们的样子吗?如果你是一位视觉艺术家,那么你可能懂得通过运用这种观察技巧记住人的长相。不过,通常情况下,我们很难描绘出不经意间碰到的人的样子,虽然认出他们的照片可能并不困难。

这就表明我们的大脑中并不存储图片、视频和音频之类的内容,我们的记忆是一种有序的图像记忆,而未能图像化的部分会从记忆里慢慢淡去。例如,警方让受害人指认犯罪嫌疑人时,并不会直接问受害人“罪犯的眉毛是什么样子”。相对地,他们会拿出一组眉形图片让受害人指认。而特定的眉形能够激活受害人头脑中关于罪犯的记忆图像。

现在,让我们看一下图2-1中这些熟悉的脸庞,你能认出他们吗?

图2-1一些熟悉的脸庞

毫无疑问,即使只是一些有意遮掩和扭曲了的图片,你还是能认出这些名人。这体现出人类感官的一大优势:即便我们感知到的是残缺的或者修改过的图片,我们依然能够识别出他们。我们的识别能力能够提炼出图片上那些不会在现实世界发生改变的恒定特质。讽刺漫画以及印象主义这些特定艺术形式虽然会有意地改变一些细节,但重心依然会放在我们可以识别的大体轮廓上(人或物)。艺术其实先于科学一步,发现了人类感官系统的强大。这也是为什么我们只凭几个音就可以识别出一首曲子的原因。

图2-2一幅视觉错觉图

现在,我们看一下图2-2。这幅图有点模棱两可——灰色区域指示的角落既可能是内角,也可能是外角。你最初看到的可能是其中一种(内角或外角),但如果细看,你也可以看到另一种。不过,一旦你的思维固定成型,那你就很难看到另一种情况(这同样适用于知识视角的问题)。你对灰色区域的理解会影响到你对整张图的体验。当你将其视为内角时,你会把灰色区域当成阴影部分,如此一来,灰色区域的颜色就没有你将其视为外角时那么深了。因此,对于感知的意识体验实际上会因为我们作出的不同诠释而改变。

想想这句:我们明白了我们想要……

我相信你能将上面的句子补充完整。如果我写出最后一个词,你也许只需轻瞟一眼,就知道它是否符合你的期待。这表明,我们在不断对事态进行判断,并设想我们将会有怎样的体验。这种期望会影响我们对事物的实际感知。预测未来其实就是我们大脑存在的首要理由。

联想因触发而生

想想我们每隔一段时间都会遇到的一种经历:多年前的记忆莫名其妙地出现在脑海里。

这段记忆通常是关于某人或某事的,并且是一段你已经遗忘许久的记忆。显然,某个事物触发了这段记忆。这时,你的思路很明晰,也能表达清楚。而在平时,即使你能发现引发回忆的思考线索,也难以表达。触发因素转瞬即逝,所以旧时记忆的出现似乎毫无缘由。在处理日常事务,如刷牙时,我经常经历这种随机的回忆。有时,我也许能意识到其间的关联,比如,牙膏从牙刷上掉落可能让我想起大学上美术课时,刷子上的颜料掉下来的情景。有时,我只有一种模糊的关联意识,或者根本没有。

为记起某个词语或某个名字而绞尽脑汁是每个人都经常碰到的情况。在这种情况下,我们会尽力用触发因素提醒自己,以开启回忆,例如:谁在《西斯的复仇》(Revenge of the Sith)中扮演帕德梅女王(Queen Padmé)?让我们想想,她是最近一部与舞蹈有关的电影《黑天鹅》(Black Swan)的主角。哦,对了!娜塔莉•波特曼(Natalie Portman)!有时,我们也采用别具一格的记忆法辅助记忆。例如,她一直很苗条、不胖,哦,对了,波特曼!娜塔莉•波特曼![10]除了一些足够牢靠的记忆能让我们直接由问题(例如谁扮演帕德梅女王)联想到答案,通常我们需要经历一系列的触发机制,直到其中一个发挥效用。这与拥有正确的网页链接极其相似。记忆确实会消失,就像缺少其他网页与之链接的网页一样——至少我们找不到与之链接的网页。

从刷牙到写诗,不可或缺的记忆层级

在做例行动作观察自己,如穿衬衫时,想想每次在多大程度上都是按同样的步骤在完成这些动作。根据我自己的观察(如我之前所说,我经常尝试进行自我观察),每次完成特定的例行任务,很可能都遵循了相同的步骤,尽管也许会添加额外的模块。例如,我大部分的衬衣都不需要袖扣,但如果其中一件有了袖扣,就会引发一系列额外的动作。

我大脑中的步骤清单是按层级组织的。睡前,我遵循一套例行程序做事——第一步是刷牙。这个行为还可以分解成一系列更小的步骤:第一步是将牙膏挤到牙刷上。同样,这一步骤由更小的系列步骤组成,例如找牙膏、打开牙膏盖等。找牙膏也包含步骤,它的第一步是打开洗漱间的贮藏橱。这种嵌套实际上可以一直延续到相当精细的动作,因此,我晚间的例行事务是由很多细小动作组成的。尽管我也许很难记起几小时前散步的细节,但我却能轻易回忆起睡前准备工作的所有步骤——我甚至还能在完成这些步骤的同时思考其他事情。需要重点指出的是,这个列表并非以包含成千上万个步骤的列表形式存储——每一个例行程序都以嵌套活动组成的复杂层级结构来进行记忆。

这类层级结构也与我们识别物体和环境的能力有关。我们能认出熟悉的脸庞,也知道这些脸庞包括两只眼睛、一个鼻子、一张嘴等——一种我们运用到感知和行动中的层级模式。层级结构的使用让我们可以再次利用模式,例如,当我们遇到一个新面孔时,不需要再学习鼻子和嘴巴的概念。

下一章,我们将把这些思想实验的结果放在一起讨论大脑新皮质的运作原理。我认为,从找牙膏到写诗,所有例子都揭示了人类思维的重要特质。

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