登陆注册
18820900000022

第22章 科学思想(21)

克里克在科学上的主要贡献是,和沃森一道于1953年发现了DNA分子的双螺旋结构,这个模型科学准确地反映出DNA的分子结构。这个发现使遗传学的历史和生物学的历史都从细胞阶段进入了分子阶段,并且开创了新的研究领域——分子生物学,改变了人类对生命本质的基本理解。克里克也因此获得了诺贝尔奖。目前,克里克的注意力已经转移到了探索人类意识奥秘这个领域。《惊人的假说》这部书就是克里克向科学、哲学和宗教思想的根基提出的挑战。

克里克的代表作是《惊人的假说》。

【内容提要】

“惊人的假说”把一个长期困扰哲学、心理学界的复杂的意识问题还原成一个典型的现代神经科学问题。作者认为“人的精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为和构成及影响它们的原子、离子和分子的性质所决定”。他坚信,意识这个心理学的难题,可以用神经科学的方法来解决。在《惊人的假说》一书中,他把视觉作为研究意识问题的突破口,认为意识源于“注意”和“短时记忆”相结合的过程。在本书的末尾,作者大胆地涉足“自由意志”问题。他分析了某些大脑损伤患者的行为反应,提出“自由意志”的解剖部位可能与“前扣带回”密切相关。他还提出了研究意识问题的一系列心理学、解剖学和神经科学的实验设计和方法,这些观点、理论和方法显然是对意识问题研究中长期处于主导地位的哲学、心理学思想方法的严重挑战。

作者在引导读者穿越脑科学的丛林中,深入浅出地论述了三部分内容。在第一部分中,作者大胆地陈述他的“惊人的假说”,概括了他在研究脑过程中采用的方法。为了弄清楚人类自身,必须要知道神经细胞是如何活动的,它们又是如何进行相互作用的。接着,比较了意识和灵魂的前科学思想与宇宙的现代科学知识的不同。并且作者也简要地讨论一些带有哲学味道的问题,诸如还原论、可感受性、突现行为以及世界的现实性。随后,他略述了意识的一般性质,并把它与注意机制和极短时记忆联系在一起。然后是为解决这个问题他提出了种种假设。接着他继续说明了为什么多数人所具有的关于如何看东西的朴素想法在很大程度上是不正确的。作者说,虽然至今人们还不清楚当我们观看事物时,头脑中真正发生了什么,但是,至少可以大概地说出用科学的方法来研究这一问题的可能途径。他用相当长的篇幅描述了视知觉心理学中的少数几个复杂问题。第二部分主要对大脑,特别是视觉系统,作了扼要的概述。为了读者理解的方便,作者只提供了关于神经系统如何组织和如何工作的一些知识,概述了脑的解剖学,给出了单个神经细胞的简单描述,介绍了有关脑研究中常用的(包括细胞学和分子生物学的)实验方法。随后概述了较高级灵长类视觉系统的一般性质,说明了如何从研究大脑受到伤害的患者病例中获得有用的信息,描写了各种理论模型(称为“神经网络”),它可以用来模拟由一小群类似神经元所构成的单元的行为。

怎样才能科学地研究意识呢?作者认为,意识具有多种形式。初始的科学探索通常把精力集中到看来最容易研究的形式。作者认为所以选择视觉意识而不是痛觉意识或自我感受等其他的什么形式,就是因为人类很大程度上依赖于视觉。而且,视觉意识具有特别生动和丰富的信息。此外,它的输入高度结构化,也易于控制。正是由于这些原因,许多实验工作已围绕它展开。同时,作者说明,他主要关心的是视觉注意,而不是在听音乐或从事某种活动时的注意。注意被认为起码对某些形式的意识有所帮助。视觉注意的一种形式就是眼动(经常辅助以头部运动)。由于在靠近凝视中心的地方我们看得较清楚,所以当我们双眼的视线正在对着某个物体时,就会获得更多的信息。

从老鼠到人类,所有的哺乳动物的神经系统犹如按照同样的设计图构建的一样,尽管它们在尺寸上有极大的差别,比如,老鼠和大象,它们脑的大小不同,各个部分的比例也不尽相同。爬行动物、鸟类、两栖类和鱼类的脑与哺乳动物的脑存在着极为明显的差别,但它们毕竟还有亲缘关系的。作者认为,这些都是有助于我们了解成熟脑的重要课题。一般说来,基因(以及正在发育中由基因控制的后天过程)规定着神经系统主要的结构,但是还需要靠经验不断调整、精炼该结构的许多部件,这是贯穿整个生命过程的。

作者详细地阐述了神经元的构成。在许多方面,神经元类似于人或动物体内的其他细胞。它的许多基因由DNA构成,而DNA位于细胞内一个被称为“细胞核”的特殊结构中的染色体上。细胞体内还有其他一些特殊结构,它们具有自己的DNA。体内几乎所有细胞都有两套基因信息的复制品,分别来自每个母体。每一套都约有100000个不同的基因。并不是所有的基因都在所有的细胞中活动。有些在肝脏的细胞中更活跃,有些在肌肉细胞中更活跃,等等。一般认为,在脑中各个部位的基因比任何其他器官中所具有的基因都更加活跃。

作者说,如果新皮层有某些秘密的话,这就是它有能力在处理等级上进化出新的层次,特别是在那些等级较高的层次更是如此。这些额外层次的处理可能是区别人或高级动物与刺猬这样的低级动物的特征。他猜测新皮层使用了一些特殊的学习算法,使得尽管每个上层区域包含在复杂的处理等级上,但它们各自都能从经验中提取新的类型。这种能力可能使大脑皮层区别于其他形式的神经结构。作者同时认为,神经网络是由具有各种相互联系的单元组成的集合。每个单元具有极为简化的神经元的特性。神经网络常常被用来模拟神经系统中某些部分的行为,生产有用的商业化装置以及检验脑是如何工作的一般理论。

作者从诸如寻找犯罪的动机问题讨论了神经。凶手犯罪能得到某种利益吗?他是否能得到经济上的好处呢?倘若如此,赃款被运到哪里去了呢?如果我们能在那里找到的话,我们或许就能跟踪追查到凶手。用神经的术语讲,视觉信息被发送到脑中的哪些部位?这些部位又是如何与皮层视觉区域连接的呢?简单地说,通过大量的实验手段能从观念上将我们引导到所寻找的神经元及它们的行为。

作者确信当我们完全理解了意识的神经机制时,这些知识将回答两个重要问题:第一,意识的一般本质是什么。进而使我们可以有意义地谈论其他动物的意识的本质,以及人造机器(如计算机)的意识。第二,意识给有机体带来了哪些好处,从而我们可以发现为什么会有意识。最终或许会发现,视觉觉知的出现是因为它的详细信息需要发送到脑的若干不同区域。把这些信息彻底明晰化可能比把它们以隐含的方式沿着不同的通道传递更有效。具有一个单独的清晰的表象也可以防止脑的一部分使用对视觉场景的一种解释而同时另一部分使用另一种相当不同的解释。当信息仅需要被送到一个地方时,它会按照经验而不必有意识便可以到达那里。关于研究人和动物的脑的方法,作者提到,其中一些方法从头颅的外面进行研究,另外一些方法则直接深入脑的内部。所有的方法都有这样或那样的局限性,或者是时间分辨率或空间分辨率不足,或者过于昂贵。有些结构非常容易解释,但仅能提供相当有限的信息;另外一些测量做起来很容易,结果却很难解释。作者认为只有综合不同的方法才有希望解开大脑的奥秘。

在第三部分,作者对意识展开三个假设。第一个假设是:人脑的某人分与制定进一步行动的计划有关,但不一定执行它。假定人可以意识到这个计划,即,至少可以直接回忆起来。第二个假设是:人不能意识到这部分脑所执行的“计算”过程,而只知道它作出的最终“决定”,也就是计划。当然,这些计算依赖于这一部分大脑的结构(部分由于进化,部分由于过去的经验),也取决于来自脑其他部分的当时输入。第三个假定是:执行这个计划或那个计划的决定受到同样的限制。换句话说,人可以直接回忆起决定是什么,但不知道作出这个决定的计算过程,即使可能知道一个计划在进行中。

作者说,要理解大脑,非常重要的一点就是要懂得,大脑是在长期的进化过程中自然选择的最终产物,大脑并非由工程师设计的,但它却能在狭小的空间内靠消耗微不足道的能量来完成十分巧妙的工作。由双亲遗传给我们的基因经历了千百万年的进化,它受到我们远古祖先生活经历的深刻影响。这些基因以及在出生前由其引导的发育过程决定了大脑各部位的基本结构。出生时的大脑并非白纸一张,而是一个复杂的结构,它的很多部分已经各就各位。经验将会不断调节这一大体确定的装置,直到它能完成精细的工作。

但同时,作者说:“进化并非是一个彻底的设计者。”正如法国分子生物学家雅克布(Franccois Jacob)所说:“进化是一个修补匠。”它主要通过一系列较小的步骤,根据从前已有的结构去构造。进化又是机会主义的,只要某一新装置可以工作,即使工作方式很奇特,进化也会采用它。这就意味着,最有可能被进化选上的,是那些较容易地叠加到已有结构上的改变和改进。它的最终设计不会很彻底,而是一群相互作用的小配件的零散累加。令人奇怪的是,这种系统比直接针对某项任务设计的机器往往工作得更好。

因此,作者指出,成熟的大脑是自然和培育的共同产物。从语言方面就很容易认识到这一点。只有人类才具备流利地使用复杂语言的能力,而与我们有着最近亲缘关系的类人猿,即使经过长期的训练,它的语言也是很贫乏的。而且我们学得的实际语言也在很大程度上依赖于我们成长的环境和生活方式。

作者最后说明了两个更具哲学意味的观点。首先,大脑的许多行为是“突现”的,即这种行为并不存在于像一个个神经元那样的各个部分之中。仅仅每个神经元的活动是说明不了什么问题的。只有很多神经元的复杂相互作用才能完成如此神奇的工作。第二个需要澄清的哲学难题涉及外部世界的真实性。我们大脑的进化结果主要适宜处理我们自身以及与周围世界的相互作用。但这一世界是真实的吗?这是一个由来已久的哲学问题。对此,作者认为,确实存在一个外部世界,它大体上不依赖于我们对它的观察。我们也许永远不能全面了解这个外部世界,但我们能够通过我们的感觉和大脑的操作获得外部世界某些方面的近似信息。我们不可能意识到我们头脑中所发生的一切,我们只能意识到大脑活动的某些方面。此外,无论是对外部世界本质的解释还是对我们自身内省的解释,这些过程都可能出现错误,我们可能以为,我们知道自己某项活动的动机,但至少在某些情况下很容易说明,我们实际上是在欺骗自己。因此,有关真实性的问题一直是个谜。

精彩语录

1、遗憾的是,现在关于这些瞬间改变的工作极少,这主要是由于突触强度的长时程改变(一个当前很热门的话题)更容易研究。大多数神经网络的理论工作也没有考虑这种情况。因此我们处于很奇怪的境地:一种对意识(特别是视觉觉知)可能是十分重要的现象,同时被实验学家和理论学者忽略了。

2、在贮存记忆时,许多突触连接的强度(以及其他参数)被改变了,使得在给定合适的线索后,所需要的神经活动能被重新生成。这样记忆就贮存在脑中了。

3、与我们身体其他器官相比,人脑不是个单一的结构。像心脏、肝、肾、胰具有极不相同的功能一样,大脑的各个区域也具有特定的功能。……同样在大脑中也存在着许多的相互作用,参与运动控制的不仅有脊髓,而且还有在它上面的许多区域,例如运动皮层、纹状皮层与小脑。参与视觉的有上丘、丘脑的视觉部分与视皮层,它们必须各司其职。

4、身体的其他部分怎样附属于脑,又如何与之通讯的,这是一个极为明显的事实,却很少有人问津。神经系统就是接收来自身体上各种不同的传感器的信息。所谓传感器就是把化学或物理的影响,如光、声或压力,转换为电信号。

5、活动回忆和潜在记忆,(这两种记忆形式中)哪一种参与了我们所感兴趣的极短时记忆呢?比较可能的是活动形式的记忆,即,你对一个目标或一个事件的立刻的记忆很可能是以神经的主动发放为基础的。

《梦溪笔谈》

作者:沈括(中)

成书时间:约1091年

推荐版本:上海书店1984年版

【作者简介】

沈括(1031-1095年),字存中,钱塘(今浙江杭州)人。北宋时期杰出的科学家之一。

公元1031年,沈括生于浙江钱塘(今浙江杭州市)的官僚家庭。他自幼勤奋好学,在母亲的指导下,14岁就读完了家中的藏书。后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州(今镇江)、四川简州(今简阳)和京城开封等地,因此,对当时人民的生活和生产情况有一些基本的了解。

沈括为人聪明勤奋,博学多才,他精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学;同时,对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。沈括也是出色的工程师、军事家、外交家和政治家。严谨勤奋的治学态度和超群卓识的聪明才智使沈括在科学技术方面取得了很大成就。在为官多年后,沈括的晚年是在润州(今镇江市)的梦溪园度过的,他将自己多年的观察和思考总结成书,为后人留下了一部30卷的科学巨著《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》集前代科学成就之大成,是中国古代最重要的一部科学技术著作。书中不仅反映出沈括的比较进步的科学史观,而且详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果,反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库,而且在世界文化史上也有重要的地位。

沈括的代表作之一是《梦溪笔谈》。

【内容梗概】

同类推荐
  • 神秘的太空世界丛书:飞向宇宙

    神秘的太空世界丛书:飞向宇宙

    古往今来,飞离地球,遨游太空是全人类的梦想。在中国古代流传着“嫦娥奔月”的传说,在西方有关于飞毯的种种奇谈,人类用他们富有激情和超凡的想象力,描绘着那瑰丽绚烂的飞天梦。
  • 低碳城市:让我们的城市轻松呼吸

    低碳城市:让我们的城市轻松呼吸

    低碳不仅仅是一种概念,低碳生活也不仅仅是一种时尚,它与我们的生活息息相关,这是一件利在千秋万代的大事。节水、节电、节气,摒弃高碳模式,崇尚低碳生活……就是身边这些不起眼的小事可以让低碳生活变为现实,让我们为低碳环境、绿色地球作出自己的贡献!
  • 进化!进化?:达尔文背后的战争

    进化!进化?:达尔文背后的战争

    本书是一部关于生物进化论的百科全书似的作品,它囊括了从进化论起源,发展,衍生,直至今天的所有内容。但以它不到20万字的篇幅,虽然讲得很全,却不深,不同于枯燥乏味的学术专著,它是一部有趣的科普文。
  • 数学发展的世纪之桥希尔伯特的故事

    数学发展的世纪之桥希尔伯特的故事

    本书以青少年为主要阅读对象、介绍这位出生于法国的数学家、“数学世界的亚历山大”、“哥德巴赫猜想”提出者的生平、在数学领域的建树。
  • 走进科学丛书:科学发现的探索

    走进科学丛书:科学发现的探索

    现在人们常听到“尤里卡”一词,20世纪90年代初法国总统密特朗提出过“尤里卡”计划,美国最大的太空计划也称作“尤里卡计划”。“尤里卡”是什么意思呢?“尤里卡”是希腊语的音译,中文意思是“我找到了!”
热门推荐
  • 业余驱魔人

    业余驱魔人

    蓝明轩,屌丝一枚,一场突如其来的事故带给了他一个特殊的身份,改变他那惨淡的人生。从那以后,他的人生不止惨淡还很扯淡。且看一个二货的业余驱魔人如何游走阴阳两界,继续他那光怪陆离的生活。又已何种方式战胜那一个个奇葩的鬼怪......
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 因为遇见,你存我心

    因为遇见,你存我心

    “老苏!”“嗯哼,白依悠!”“籽然乖啊”“我喜欢的是叶倾城!”
  • 繁花歌尽流年

    繁花歌尽流年

    繁花歌尽流年=职场斩妖除魔+相亲奇遇记+追男日记<br/>顾小河是一个依靠写作为生的小说作者,遭遇了前所未有的瓶颈,以二十六岁的高龄出山成为职场新鲜人,一个万年宅女+单细胞生物开始了她轰轰烈烈的职场生涯。<br/>顾小河不止本身是个怪人,还是个怪人吸引器,不管是在职场上还是相亲中,遇到的都是一个个极品,将顾小河雷的外焦里嫩。顾小河在一次次打击中渐渐成长坚强,终于脱离了宅居生活融入社会。<br/>冷漠疏离的钻石单身汉老板,古灵精怪总是把顾小河气得头顶冒烟的老板女儿,想爱又不敢爱的铁血毒舌刑警队长,顾小河的生活从跨出她的小窝开始变得一团混乱。<br/>从两看相厌到渐入佳境,顾小河默默倾心于唐忆磊,却发现他可能是高中女王范儿同学包养的小白脸!小小拖油瓶捉弄顾小河上瘾,竟然萌生让顾小河嫁给她钻石单身汉爸爸做她的后妈的荒谬想法,素来无人问津的顾小河一时间竟然成了抢手货!<br/>想爱的爱不到,不喜欢的来凑热闹,顾小河不禁仰天长叹,她什么时候才能将自己嫁掉!        
  • 魔鬼骑士

    魔鬼骑士

    一切源于一场帝位的争夺战争,被困于内心深处的元素被激发了出来,一场血腥的战争又因仇恨,权利,金钱,女人拉开。
  • 全身家当闯异世

    全身家当闯异世

    风轻染作为一个普通大学刚毕业一两年的女大学生,工作不如意,正奔袭在换工作的的道路上,几经挫折,还是不如意。这不作为一位小说发烧友,常常幻想要是自己是小说女主就棒了,女主角金手指光环照耀下,摆脱困境,找到优质男主角,成为白富美走向人生巅峰。事情如她想象般,一觉醒来,山清水幽,景色宜人,身旁一堆很眼熟的物件(全身家当)。这是穿越了吗?没错,她的确是穿越了,她来的了一个神奇的异世界~~。这里的一切都是很原始的样子。这穿越大神也太有水准了吧,确定不是在玩生存游戏。还好还有帅气的云鸿陪着她。且看,风轻染带着自己的一身家当,是如何在异世界的生存,如何发家致富,走向人生巅峰的。
  • 万路寻

    万路寻

    这个小说是一个女孩的梦。一个无法实现的梦,所以就借助了小说作者是学生可能会断更然后周末补
  • 青易

    青易

    电子科技时代的一个年轻人,穿越到了另外一界,他不知道哪一个世界才是真实,或者,这一切只是一场梦,即使是梦,也要活得精彩,也要做回自己。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 穿越兽世养个美男做兽王

    穿越兽世养个美男做兽王

    马洋怎么也没想到会发生踩踏事件,而且被踩踏的的对象还是自己π_π,再次醒来马洋震惊发现自己从姓马,变成了一匹小马驹。还是可以变身的小马驹作为一只穿越马,自己怎么也要发挥穿越特长,建一个王国玩玩但马洋怎么也没想到自己面对的是前有狼后有虎的局面哦,错了,是前有穿越姐,后没准有穿越哥的局面人家穿越姐虽身穿,但种植,养殖,烧陶,建房子,样样抓,最最重要的是——能生叫咱一个高三狗肿么比QAQ马洋:宝宝心里苦,但宝宝不说