01史上著名的思想實驗

歷史上出現過很多著名的思想實驗，特別是關於自然界的思想實驗，愛因斯坦的“駕乘光束”實驗就是其一。研究大腦，也可以採用同樣的辦法。通過簡單的思想實驗，我們就能很好地理解人類智慧是怎麼一回事兒。

達爾文的自然選擇學說出現於思想史發展的晚期。

它遲遲未出現，是因爲它與神所啓示的真理相矛盾，是因爲它是科學史上一個全新的概念，是因爲它反映的只是生物特徵，還是因爲它給出的只是目的和最終原因，而未曾假定一種創造行爲？我認爲都不是。達爾文只是發現了自然選擇的作用，這是一種與當時推拉式的科學機制有很大區別的因果關係。各種奇妙生物的起源由此得到解釋——因爲有許多可能隨機出現的新特徵，所以得以存活下來。而當時的物理和生物科學幾乎沒有預見到自然選擇是一種因果關係。

B.F.斯金納，美國行爲主義心理學家

唯有自身心靈的健全才是最神聖的。

拉爾夫•沃爾多•愛默生，美國散文作家、思想家

思想實驗1：地質的隱喻

19世紀初期，地質學家們一直在絞盡腦汁思考着一個十分重要的問題：美國科羅拉多大峽谷和希臘維科斯大峽谷（Vikos Gorge）這樣的大洞穴、大峽谷遍佈全球，那麼這些宏偉奇觀到底是如何形成的呢？

儘管這些自然景觀中無一例外都有水流的身影，但直到19世紀中期，人們都無法接受這些平緩的水流就是壯觀的峽谷峭壁形成的原因！英國地質學家查爾斯•賴爾（Charles Lyell）提出，確實是水流的長期作用造就了這樣的地理結構鉅變——量變導致質變，滴水穿石！賴爾的這一觀點剛提出的時候引來噓聲一片，不過，十幾年後，這一觀點就得到了普遍認可。

英國自然學家查爾斯•達爾文（見圖1-1）當時密切關注着賴爾的全新觀點在科學界引起的激盪。1850年左右的生物學領域大致情況如下：學科十分複雜，研究對象涵蓋無數複雜難懂的動植物物種。爲紛繁多樣的自然界建立單一的通用理論極其困難，因此大部分科學家都反對這樣的嘗試。更何況，這種多樣性普遍被視爲上帝造物的偉大證明，而與精通此道的科學家們的智慧毫無關係。

圖1-1查爾斯•達爾文

達爾文對賴爾的觀點進行類比，解釋了物種特徵隨時間推進而演變，並由此建立起了一個與物種有關的通用理論。在著名的《乘小獵犬號環球航行》（Voyage of the Beagle）一書中，他將這種觀點融入自己的思想實驗和觀察當中。達爾文提出，最容易在自己的生態位中存活下來的個體是那些可以繁衍下一代的個體。

1859年11月22日，達爾文的《物種起源》一書開始發售，這本書奠定了生物進化論的基礎。達爾文在書中明確表示自己受到了賴爾的影響。

我明白，由上述虛構事例例證的自然選擇學說，肯定會像查爾斯•賴爾先生當初的高見——“地球如今的變化就是一部地質史”提出時一樣，引來許多異見。不過，如今人們已經普遍認識到，水流在大峽谷以及狹長的內陸懸崖峭壁的形成過程中發揮了重要的作用。同樣，自然選擇也是一個積少成多的過程，只有通過不斷選擇有利的細微改變並進行保存和積累才能實現。既然現代地質學已經基本摒棄了大峽谷由單一洪積波開鑿而成這類觀點，自然選擇也應如此。如果這種觀點是正確的，那就應該摒棄新生物持續再生，以及生物結構突發重大轉變等理念。[103]

新觀點最初提出時備受抵制的原因可能各有不同，但就達爾文的情況而言，原因卻很明顯。人類並非上帝創造的，而是由猴子進化而來，再之前則是蠕蟲——許多評論家都接受不了這種說法。更何況，這暗示着寵物狗、毛毛蟲、毛毛蟲爬過的植物都和人類沾親帶故！雖然可能只是極其遠房的親戚，但還是親戚啊！人類的神聖性被褻瀆了，人類又怎會心甘情願地屈尊降貴呢？

但這一觀點還是迅速傳播開來，因爲它將以往衆多看似互不相干的現象聯繫了起來。1872年，《物種起源》第6版出版，達爾文在書中添加了這樣一段：

作爲對事情最初狀況的記錄，我保留了以上內容……其中有幾句話暗示着自然學家們以前一直相信物種是獨立創造出來的，我則因爲提出了進化論的觀點而受到頗多非難。毫無疑問，本書第1版出版時，人們普遍接受的是前一個觀點，而無法接受我的觀點……不過，今非昔比，現在進化論已經得到了自然學家們的普遍認可。[104]

在接下來的一個世紀裏，達爾文的想法得到了越來越多的支持。1869年，《物種起源》第1版出版後僅10年，瑞士醫學家弗雷德里希•米歇爾（Friedrich Miescher）就在細胞核中發現了一種被他命名爲“核酸”（nuclein）的物質，實際上就是DNA。[105]1927年，生物學家尼古拉•科爾佐夫（Nikolai Koltsov）對被他稱爲“大遺傳分子”（gianthereditary molecule）的物質進行了描述，他說它由兩條對稱鏈組成，以一條鏈爲模板按“半保守”方式進行復制。科爾佐夫的發現也受到諸多指責。有人認爲這是爲法西斯做宣傳，他的意外死亡也被認爲是蘇聯的祕密警察所爲。[106]

圖1-2羅莎琳德•富蘭克林

1953年，達爾文那部影響深遠的著作出版將近一個世紀之後，美國生物學家詹姆斯•沃森和英國生物學家弗朗西斯•克里克（Francis Crick）第一次對DNA的結構進行了精確描述，即它是一個由兩個長分子纏繞而成的雙螺旋結構。[107]值得一提的是，他們的發現建立在著名的“51號照片”（photo 51）的基礎上，該照片是他們的同事羅莎琳德•富蘭克林（RosalindFranklin，見圖1-2）利用X射線晶體學技術拍攝而成，這是人們第一次得到雙螺旋結構的圖示。鑑於這些發現是以富蘭克林拍攝的照片爲基礎的，所以有人認爲富蘭克林應與沃森和克里克共享諾貝爾獎。[108]

隨着電腦編碼程序將分子生物學帶入全新的階段，生物學的統一理論得以確立。它爲所有生命確立了一個簡單而高貴的基礎。僅僅根據細胞核中組成DNA鏈的鹼基對（從更低的層面來說就是線粒體[mitochondria]），就能判斷有機體是可能成長爲一株草還是一個人。這一見解與人們樂見的自然界的多樣性並不矛盾，但我們現在知道自然界的紛繁多樣是由這個無處不在的分子編碼成各種各樣的結構所致。

思想實驗2：駕乘光束

20世紀初期，物理學領域被另外一系列思想實驗所顛覆。1879年，一個男孩出生在德國的一個家庭中，他的父親是工程師，母親是家庭主婦。據說，他3歲纔開始說話，9歲時被學校認爲患上了學習障礙，16歲時就開始幻想着乘着月光飛行。

這個年輕人知道英國數學家托馬斯•楊（Thomas Young）於1803年所做的實驗，那個實驗證實了光由波組成，具備波動性質。那時的推論是，光波必須藉由某種介質傳播。畢竟，水波藉助水傳播，聲波藉助空氣或其他物質傳播。科學家稱光波傳播的介質爲“以太”（ether）。那個男孩知道1887年美國科學家阿爾伯特•邁克爾森（Albert Michelson）和愛德華•莫利（Edward Morley）所做的實驗：該實驗試圖藉助小船在河流中順流和逆流而行的類比，證明“以太”的存在。如果你恆速划槳行進，順流而行時，從岸上觀測的速度會較逆流而行更快。邁克爾森和莫利假定光會在“以太”中勻速前進（即以光速運動），推斷出地球沿其軌道朝太陽運動時（從地球上的有利位置觀測）與地球朝遠離太陽方向運動時陽光運動的速度會不同（甚至可以達到地球運動速度的兩倍）。這一點一旦得到證實，就能證明以太的存在。然而他們發現，不管地球處於軌道上的哪個位置，陽光向地球運動的速度都不會變。他們的發現否定了“以太”存在的觀點。那真實的情況究竟是怎樣的呢？此後20年，這一直是一個謎。

這個德國男孩則幻想與光束同遊，他認爲自己應該能看到光束凝結，就像與火車保持同速前進時，火車看似靜止一般。不過，他意識到這不可能，因爲不管你的行進速度如何，光速都被視爲恆定。所以，他幻想着以稍微慢些的速度與光束同遊。如果以光速的90%的速度運動會怎樣呢？如果光束像火車那樣，他推論自己會看到光束在他前面以10%的光速運動。實際上，那就是地球上的觀測者將看到的一幕。但我們知道邁克爾森-莫利的實驗表明光速恆定。因此，他應該看到光束在他前面全速前進。這似乎產生了矛盾——怎麼可能呢？

到這個德國男孩26歲時，答案似乎是顯而易見的了。順便提一下，男孩的名字叫阿爾伯特•愛因斯坦。顯然，時間爲青年大師愛因斯坦變“慢”了。愛因斯坦在1905年發表的論文中對他的推導過程進行了闡釋。[109]如果地球上的觀測者看到男孩的手錶，就會發現它的轉速慢了9/10。實際上，當他返回地球時，他的手錶會顯示只過了1/10的時間（暫時不考慮加速和減速）。然而，從他的角度來看，手錶卻是正常運轉，旁邊的光束也是在以光速運動的。時間的速度會自行減慢9/10（相對於地球的時間）就可以解釋看似存在矛盾的分歧了。在極端情況下，當速度達到光速，時間就會減慢到接近於零，因此，想與光束並駕齊驅是不可能的。不過，儘管不可能以光速運動，但理論上來說，速度超越光束並非不可能，而到那時，時間就會倒退。

在許多早期評論家看來，這個解釋太荒誕了。時間怎麼會因爲某人運動的速度而自行減慢呢？實際上，18年來（從邁克爾森-莫利的實驗開始），對愛因斯坦來說顯而易見的論斷，其他研究者卻無法得出。他們中許多人對這個問題的思考貫穿了整個19世紀下半葉，他們選擇信奉先入爲主的現實運作觀，而不是這一原理的啓示，實質上就是“摔落馬背”了——也許我應該說他們“摔落光束”了。

愛因斯坦的第二次思想實驗是想象自己和兄弟一起飛越時空。他們相距186 000英里（約爲299 338公里）。愛因斯坦想在保持彼此距離不變的情況下加速前進，於是用手電筒給兄弟發送信號。他知道信號傳送時間爲1秒鐘，於是他會在發出信號1秒鐘之後再開始加速。而他的兄弟接收到信號就立即加速。這樣，兩兄弟恰好同時加速，因此能保持相互間距離不變。

但是想想看，如果我們在地球上會看到什麼樣的情況？如果兩兄弟正向背離我們的方向運動（阿爾伯特領先），看上去就會是光抵近他兄弟的時間不足1秒，因爲他在向光的方向運動。同樣，我們也會看到他兄弟的計時器變慢了（由於他加速時離我們更近些）。鑑於所有這些原因，我們將看到兩兄弟越靠越近，並最終相撞。然而，在兩兄弟看來，他們始終保持着186 000英里的距離不變。

怎麼會這樣？答案顯然是，距離與運動平行，而不是垂直。於是，隨着加速前進，愛因斯坦兄弟會變得越來越矮（假定他們頭朝前飛行）。也許，這個怪誕的結論比時間流逝的差異更不能讓人信服。

圖1-3克魯克斯輻射計

同一年，愛因斯坦又用另一個思想實驗來探索了物質與能量的關係。蘇格蘭物理學家詹姆斯•麥克斯韋（James ClerkMaxwell）在19世紀50年代證明了被稱爲光子的光微粒雖然不具備質量但仍具備動量。孩童時，他有一個名爲克魯克斯輻射計（Crookes radiometer，見圖1-3）的裝置。該裝置由一個密封玻璃球莖組成，其內部包含部分真空和繞軸旋轉的4個葉片。葉片一面白，一面黑。每個葉片的白色面反射光，黑色面吸收光（這就是爲什麼熱天穿白色T恤衫更涼爽的原因）。當裝置上有光照射時，葉片就會旋轉，黑色面朝遠離光的方向運動。這就直接證明了光子具備足夠的動量，可以讓輻射計的葉片運動起來。[110]

愛因斯坦苦苦思索的是動量與質量的函數關係：動量是質量和速度的乘積。因此，一輛以每小時約48公里的速度行駛的機車，比以相同速度運動的蟲子具備更大的動量。但是，不具備質量的光子怎麼會有正動量呢？

愛因斯坦的思想實驗由一個在空中飄浮的盒子組成。盒內裏有一個光子從左端射向右端。因爲系統的總動量守恆定律，所以當光子發射時，盒子會產生反作用然後向左退。一定時間後，光子與盒子右端相撞，將其動量傳回給盒子。系統總動量仍需守恆，所以此時盒子便靜止不動了。

至此，一切似乎都很合理。但仔細想一想，從愛因斯坦的角度來看，又會如何呢？他是從盒子的外部觀察的，所以應該看不到盒子外部有任何變化：沒有微粒對其進行撞擊——無論是否具備質量，也沒有物體脫離。而根據上述情節，愛因斯坦卻看到盒子迅速向左移動，然後停了下來。按照我們的分析，每個光子應持續使盒子向左運動。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況，那麼其質心應與之保持相同位置。但是盒子內部從左向右運動的光子不能改變質心的位置，因爲它不具備質量。

或者，光子是具備質量的？愛因斯坦的推論是，既然光子具備能量和動量，那麼它也一定存在質量的等價物。運動的光子與運動的物質完全等價。我們可以通過確認光子運動期間，系統質心必須保持靜止來計算這一等價值。通過數學計算，愛因斯坦證明了質量和能量等價，並通過簡單的常量相聯繫。然而，值得注意的是：這個常量也許簡單，但數值卻極大，它是光速的平方（大約爲1.7×1017每平方秒平方米——即，17後面跟16個0）。這樣，我們也就得出了愛因斯坦的著名方程式：E=mc2。[111]因此，1盎司（28克）的物質相當於60萬噸TNT炸藥爆炸時所釋放的能量。愛因斯坦在1939年8月寫給羅斯福總統的信中，說明了根據這個方程式計算出的原子彈的潛在能量，而這個方程式也開啓了原子時代。[112]

你也許認爲這一點應該早點被發現，因爲實驗人員早就察覺到放射性物質的質量虧損是受到了長期輻射的結果。然而，當時存在一種假設，認爲放射性物質燃燒了自身包含的某種特殊高能燃料。這種假設並非完全錯誤，只不過那種燃燒掉的燃料就是質量。

我以達爾文和愛因斯坦的思想實驗作爲本書的開篇基於以下原因。他們展現出了人腦的非凡能力。在沒有任何其他設施的情況下，愛因斯坦僅憑筆和紙就描繪出這些簡單的思想實驗並寫出由此得到的簡單方程式，顛覆了統治物理學領域兩個世紀的傳統觀念，深刻影響了歷史的進程（包括第二次世界大戰），並開啓了核時代。

愛因斯坦確實借鑑了19世紀的一些實驗結果，但這些實驗也沒有使用精密儀器。雖然後來愛因斯坦的理論驗證實驗使用了先進的技術，但如若不然，我們也無法證實愛因斯坦理論的正確性和重要性。然而，這都無法掩蓋由這些著名的思想實驗展現出來的人類思想的耀眼光芒。

雖然愛因斯坦被譽爲20世紀最偉大的科學家（達爾文被譽爲19世紀最偉大的科學家之一），但隱藏在其理論背後的數學原理卻並不複雜，思想實驗本身也十分簡單。所以，我們不禁好奇，愛因斯坦究竟爲什麼會被貼上“聰明過人”的標籤？我們將在後面的內容中具體描述他在提出這些理論的時候，有着怎樣的思維活動。

這段歷史也展現了人類思維的侷限性。爲什麼愛因斯坦能駕乘光束而不至於摔落（雖然他推斷實際上不可能駕乘光束），而成千上萬其他的觀察者和思考者卻不能借助這些並不複雜的方式來思考呢？一個共同的障礙就是，大多數人難以摒棄並超越同輩人的思維觀念。至於其他障礙，我們會在審視大腦新皮質如何工作後進行更細緻的討論。

大腦新皮質的統一模式

分享這些歷史上最著名的思想實驗的主要原因，是爲了用同樣的方法研究大腦。正如你將看到的，藉助簡單的思想實驗，我們能很好地理解人類智慧是如何發揮作用的。進行這樣的研究，思想實驗當仁不讓，是最恰當的方法。

如果一個年輕人只需空想和紙筆就足以徹底改變物理學觀念，那麼對於熟知之物，我們理應能獲取更深刻的認識。畢竟，在清醒的每一刻，我們都在思考。

在通過自我反省的過程建立思維運作的模型後，藉助最新的大腦實際觀測技術和機器重現這個過程的技術，我們將檢測這個模型的準確度。

02思考的思想實驗

大腦和計算機都能存儲和處理信息，但是，大腦和計算機之間的相似性可不只是看上去那麼簡單。大腦的記憶是層級結構和連貫有序的。記憶奇妙地出現在你的腦海裏，一定是某些事物觸發了它們。

我很少用語言來思考。想法產生後，我纔會設法用語言來表述。

愛因斯坦

大腦只不過3磅（1 360克）重，你可以一手掌握，但它卻可以構想出跨越億萬光年的宇宙。

瑪麗安•戴蒙德，美國神經解剖學專家

令人驚奇的是，這個區區3磅重、與世間任何事物並無構成差異的大腦，卻指揮着人類的一切活動：探測月球、打出本壘打、寫出《哈姆雷特》、建造泰姬陵——甚至是揭開大腦自身的奧妙。

喬爾•哈夫曼

思考，人腦不同於計算機

我大約從1960年開始思考“思考”這一問題，同年我發現了電腦的存在。現到12歲還沒用過電腦的人少之又少，但在我們那個年代，紐約可沒幾個用過電腦的12歲少年。早期的電腦是一個龐然大物，我接觸到的第一臺電腦整整佔據了一大間房。20世紀60年代早期，我在一臺IBM1620型號的電腦上做過數據的方差分析（一種統計測試），分析的數據是一個兒童早教研究項目得出的，這成爲“開端計劃”（Head Start）[9]的前身。因爲我們的工作肩負着美國教育改革的使命，所以責任重大。由於算法和所分析的數據過於複雜，所以我們也無法預測計算機會給出什麼答案。當然，結果取決於數據，但即便如此，它們依然不可預測。實際上，“取決於”和“可預測”之間的差距是一個重要區別，下文將就部分細節進行深入探討。

我還記得當我看到算法運行快結束、顯示屏暗下來時那股興奮勁兒，它給我一種電腦陷入沉思的感覺。當人們經過我身邊迫不及待地想知道下一組結果時，我會指着閃爍的微弱燈光說：“它在思考呢！”這並非只是一個玩笑——計算機確實是在認真地思考問題，於是，工作人員們開始賦予冰冷的機器以人性。這也許只是一種人格化，卻促使我開始認真思考“計算機技術”與“思考”之間的關係。

爲了弄清楚大腦和計算機程序之間的相似度，我開始研究大腦處理信息時的運作方式。如今，我已經研究了50多年。在後面的章節中我將闡釋我對大腦運作的理解，而這是有別於計算機的。不過，從根本上說，大腦也在存儲和處理信息，而且由於計算具有普遍性——這個概念我也將會再作討論，所以大腦和計算機之間的相似性並不只是看上去那麼簡單。

字母表的倒背難題，記憶是連貫有序的

每當我做一件事或思考一件事——不論是刷牙、進廚房、思考商業問題、練琴，還是冒出新想法，我都會反思我是怎麼做到的。我會花更多的精力去思考那些我辦不到的事，因爲人類思維的侷限同樣也能提供很多重要線索。過多的關於思考的思考也許會減慢我的思考速度，不過我希望這種自我反省的練習能讓我的思維方式更加精進。

爲了提高對大腦運作的認識，我們在此不妨嘗試進行一系列思想實驗。

嘗試：背誦字母表。

你也許在孩提時就記住了，所以能輕鬆應對。很好，那麼嘗試一下這個：倒背字母表。

除非你曾按照倒序學過字母表，否則基本上做不到。假若有人正好在貼有字母表的小學教室待過很長一段時間，也許能喚起圖像記憶，並據此倒背出來。不過，即便如此，也不容易完成，因爲我們並沒有記住整個圖像。按理來說，倒背和順背字母表，都只是背字母表而已，應該沒什麼難度，但我們卻做不到。

你記得自己的身份證號嗎？如果記得，你能在不先寫下來的情況下就把它倒背出來嗎？那麼，倒唱那首名爲《瑪麗有隻小羊羔》的童謠又如何呢？這些都難不倒計算機，但是人類卻只有專門學過逆序法的情況下才能做到。顯然，這向我們傳達了關於人類記憶規律的重要信息。

當然，如果我們先按照順序寫下來，再倒序讀出來，肯定是輕而易舉的。因爲這時我們用到了一個很早就出現的工具——書面語，以此來彌補人類獨立思考的一個缺陷（口語是人類的第一發明，書面語是第二發明）。我們發明工具正是爲了彌補自身的缺陷。這也意味着我們的記憶是連貫有序的，可以按照記憶刻入時的順序獲取，卻無法倒序獲取。

另外，從序列中間開始回憶對我們來說也有一定困難。當我在鋼琴上學習某個新曲子的時候，基本上很難直接從中間某一個音開始彈奏。雖然我能從某幾個音的部位直接插入開始彈奏，但那是因爲我的記憶是分段排序的。如果我試圖跳到段中開始彈奏，就需要從頭彈奏，直到我記起這個音處於我記憶順序中的哪個位置爲止。接下來，嘗試回想一下最近一兩天散步時的情景。你還記得什麼？

如果你不久前才散步過，例如昨天或今天，那麼這個思想實驗做出來效果最好。你也可以回想最近一次的駕駛經歷，或是任何與距離移動有關的經歷。

關於這些經歷，你可能記不得多少。你還記得自己遇到的第5個人是誰嗎（不僅僅指你認識的）？你有沒有看到一棵橡樹或郵箱呢？你第一次拐彎時看到了什麼？如果你經過了商店，那麼第二扇窗戶裏擺放着什麼呢？也許你能根據記得的一些線索記起這些問題的答案，但更有可能發生的是，你基本上不記得多少細節了，即使是剛發生不久的事。

如果你定期散步，那麼回想一下上個月第一次散步的情景；如果你是通勤族，那麼回想一下上個月第一天去辦公室的情況。你很可能壓根兒什麼也想不起來，即便你能想起什麼，肯定也沒有比回想今天的情況來得清楚。

我會在下文討論意識的問題，並重點談談我們習慣將意識等同於記憶的問題。我們記不得麻醉期間發生的任何事，所以我們相信自己當時是沒有意識的（儘管也有複雜難懂的意外情況）。那麼就我今天早上的散步而言，難道我大部分時間都是無意識的嗎？考慮到我基本上記不起來看到過什麼、想過什麼，這似乎是合理的解釋。

巧的是，我確實記得一些今天早上散步時發生的事。我記得我想到了這本書，但不記得具體想了什麼。我還記得碰到了一個推着嬰兒車的迷人女士，她的孩子很可愛。我也回憶起了當時產生的兩個想法：這個嬰兒和我新出生的孫子一樣可愛；這個嬰兒眼中的世界是怎樣的呢？但我不記得他們的衣着和髮色。雖然我無法具體描述他們的容貌，但那位女士確實給我留下了深刻的印象，我確信我能從一大堆女士的照片裏輕鬆挑出她的照片。不過，儘管我腦海裏肯定留下了一些關於她的容貌的記憶，但是當我去回想那位女士、她的孩子和嬰兒車的時候，我卻無法想象出他們的樣子。關於他們，我的頭腦中沒有形成任何影像。我很難準確地描述出這段經歷到底在我腦海中留下了什麼。

我也記得幾個星期前散步時見過另一位推着嬰兒車的女士。不過，我想我甚至連她的照片也認不出。相比當時，現在的記憶肯定是模糊了許多。

然後，試試這個：想想你只碰到過一兩次的人。你能清楚地記起他們的樣子嗎？如果你是一位視覺藝術家，那麼你可能懂得通過運用這種觀察技巧記住人的長相。不過，通常情況下，我們很難描繪出不經意間碰到的人的樣子，雖然認出他們的照片可能並不困難。

這就表明我們的大腦中並不存儲圖片、視頻和音頻之類的內容，我們的記憶是一種有序的圖像記憶，而未能圖像化的部分會從記憶裏慢慢淡去。例如，警方讓受害人指認犯罪嫌疑人時，並不會直接問受害人“罪犯的眉毛是什麼樣子”。相對地，他們會拿出一組眉形圖片讓受害人指認。而特定的眉形能夠激活受害人頭腦中關於罪犯的記憶圖像。

現在，讓我們看一下圖2-1中這些熟悉的臉龐，你能認出他們嗎？

圖2-1一些熟悉的臉龐

毫無疑問，即使只是一些有意遮掩和扭曲了的圖片，你還是能認出這些名人。這體現出人類感官的一大優勢：即便我們感知到的是殘缺的或者修改過的圖片，我們依然能夠識別出他們。我們的識別能力能夠提煉出圖片上那些不會在現實世界發生改變的恆定特質。諷刺漫畫以及印象主義這些特定藝術形式雖然會有意地改變一些細節，但重心依然會放在我們可以識別的大體輪廓上（人或物）。藝術其實先於科學一步，發現了人類感官系統的強大。這也是爲什麼我們只憑幾個音就可以識別出一首曲子的原因。

圖2-2一幅視覺錯覺圖

現在，我們看一下圖2-2。這幅圖有點模棱兩可——灰色區域指示的角落既可能是內角，也可能是外角。你最初看到的可能是其中一種（內角或外角），但如果細看，你也可以看到另一種。不過，一旦你的思維固定成型，那你就很難看到另一種情況（這同樣適用於知識視角的問題）。你對灰色區域的理解會影響到你對整張圖的體驗。當你將其視爲內角時，你會把灰色區域當成陰影部分，如此一來，灰色區域的顏色就沒有你將其視爲外角時那麼深了。因此，對於感知的意識體驗實際上會因爲我們作出的不同詮釋而改變。

想想這句：我們明白了我們想要……

我相信你能將上面的句子補充完整。如果我寫出最後一個詞，你也許只需輕瞟一眼，就知道它是否符合你的期待。這表明，我們在不斷對事態進行判斷，並設想我們將會有怎樣的體驗。這種期望會影響我們對事物的實際感知。預測未來其實就是我們大腦存在的首要理由。

聯想因觸發而生

想想我們每隔一段時間都會遇到的一種經歷：多年前的記憶莫名其妙地出現在腦海裏。

這段記憶通常是關於某人或某事的，並且是一段你已經遺忘許久的記憶。顯然，某個事物觸發了這段記憶。這時，你的思路很明晰，也能表達清楚。而在平時，即使你能發現引發回憶的思考線索，也難以表達。觸發因素轉瞬即逝，所以舊時記憶的出現似乎毫無緣由。在處理日常事務，如刷牙時，我經常經歷這種隨機的回憶。有時，我也許能意識到其間的關聯，比如，牙膏從牙刷上掉落可能讓我想起大學上美術課時，刷子上的顏料掉下來的情景。有時，我只有一種模糊的關聯意識，或者根本沒有。

爲記起某個詞語或某個名字而絞盡腦汁是每個人都經常碰到的情況。在這種情況下，我們會盡力用觸發因素提醒自己，以開啓回憶，例如：誰在《西斯的復仇》（Revenge of the Sith）中扮演帕德梅女王（Queen Padmé）？讓我們想想，她是最近一部與舞蹈有關的電影《黑天鵝》（Black Swan）的主角。哦，對了！娜塔莉•波特曼（Natalie Portman）！有時，我們也採用別具一格的記憶法輔助記憶。例如，她一直很苗條、不胖，哦，對了，波特曼！娜塔莉•波特曼！[10]除了一些足夠牢靠的記憶能讓我們直接由問題（例如誰扮演帕德梅女王）聯想到答案，通常我們需要經歷一系列的觸發機制，直到其中一個發揮效用。這與擁有正確的網頁鏈接極其相似。記憶確實會消失，就像缺少其他網頁與之鏈接的網頁一樣——至少我們找不到與之鏈接的網頁。

從刷牙到寫詩，不可或缺的記憶層級

在做例行動作觀察自己，如穿襯衫時，想想每次在多大程度上都是按同樣的步驟在完成這些動作。根據我自己的觀察（如我之前所說，我經常嘗試進行自我觀察），每次完成特定的例行任務，很可能都遵循了相同的步驟，儘管也許會添加額外的模塊。例如，我大部分的襯衣都不需要袖釦，但如果其中一件有了袖釦，就會引發一系列額外的動作。

我大腦中的步驟清單是按層級組織的。睡前，我遵循一套例行程序做事——第一步是刷牙。這個行爲還可以分解成一系列更小的步驟：第一步是將牙膏擠到牙刷上。同樣，這一步驟由更小的系列步驟組成，例如找牙膏、打開牙膏蓋等。找牙膏也包含步驟，它的第一步是打開洗漱間的貯藏櫥。這種嵌套實際上可以一直延續到相當精細的動作，因此，我晚間的例行事務是由很多細小動作組成的。儘管我也許很難記起幾小時前散步的細節，但我卻能輕易回憶起睡前準備工作的所有步驟——我甚至還能在完成這些步驟的同時思考其他事情。需要重點指出的是，這個列表並非以包含成千上萬個步驟的列表形式存儲——每一個例行程序都以嵌套活動組成的複雜層級結構來進行記憶。

這類層級結構也與我們識別物體和環境的能力有關。我們能認出熟悉的臉龐，也知道這些臉龐包括兩隻眼睛、一個鼻子、一張嘴等——一種我們運用到感知和行動中的層級模式。層級結構的使用讓我們可以再次利用模式，例如，當我們遇到一個新面孔時，不需要再學習鼻子和嘴巴的概念。

下一章，我們將把這些思想實驗的結果放在一起討論大腦新皮質的運作原理。我認爲，從找牙膏到寫詩，所有例子都揭示了人類思維的重要特質。