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神秘主义者，诗人和思辨哲学家所持的相反观点是，在人类大脑中存在着某种特殊的东西使之唯一地能够产生意识，这一观点已超出了自然科学的范围。科学家实在吃不准在脑中观察到的特定效应是否是由并非脑本身的某种东西产生出来的，只有通过观察和实验方法把大脑是如何运作的所有问题都弄清楚了或接近弄清楚了，才吃得准它。这一知识今天还没有得到，明天似乎也得不到，或许在可以预见的将来的任何时候也得不到。
因此，对意识现象进行科学研究的工作假设是：意识现象在某种方式上与大脑中的神经功能相联系，而大脑明显的是身体的器官，所以任何渗透进大脑的意识都在身体内，并且都能同它进行相互作用。
4。1 通向意识的进化道路
用绝大多数科学家所信奉的自然主义的透视法，我们可以探索为什么人类产生意识的原因，这种意识赋予了我们祖先某种生存优势吗？若果真如此，意识就是被自然选择的，就如同海洋中的鱼有鳍和寒冷地区的动物有皮毛一样。
确实有证据显示，某些精神性的能力，比如智力，是长期进化的产物。但有些研究者争辩说，智力的出现需要意识。很清楚，有些种类的智力信息处理过程得益于主体意识的存在，例如在评估不同的行为选择和策略时。正是由于这些能力，作为神经系统功能中的新要素的意识才被自然选择所赋予。
无论是否伴随着像人类意识之类的东西，非人类的物种被认为也具有智力。无疑，如果它们需要的话或有机会这么做的话，它们的智力还会进一步发展。鲸和海豚具有智力，但它们生活在比陆地物种更稳定和更友善的水环境中，因而海洋哺乳动物不需要进化出陆地哺乳动物的那种智力，后者需要能够对付直接环境的智力，因为在陆地背景下生存要求复杂的活动。水的利用和保持，自由能的不断获得和恒定温度的维持是保证复杂生物化学作用整体性的共同行为的必要功能，而陆地物种正依赖于这种生物化学作用。要保证在与生理上比其有更高天赋的物种的斗争中发挥这些功能，哺乳类动物在应付直接环境的过程中需要有相当的经验，意识似乎证明了在应付环境过程中它能提供有价值的帮助。
有充分的理由认为，我们人类祖先非常需要应付环境的经验。当它们离开树时，它们不得不依赖高水平的身躯控制、触觉、灵巧的手和通讯能力来维持生存，这些功能需要大脑具有复杂神经系统。
160万年前，当人类的双手控制住了火时，从更精确的信息交流过程和应付环境的能力中获得的好处就明显地表现出来了。它们学会了把干木棒和树叶扔进自然燃烧的火中保持火不灭。它们观察到一头燃烧的木棒另一头还是冷的，因而可以握住。它们还学会了通过摩擦石头产生火星来点火，或者把燃烧的木棒从自然燃烧的火中拿到它们需要的地方去。
控制火给了我们的祖先在生存斗争中一个决定性的有利因素。火导致了恐惧：火和余烬烧掉了羽毛、皮毛和烫着皮肤。因为动物逃避危险的本能是逃跑，因此那些掌握了火的动物就可以利用它保护自己。火也是保证有持续食物供给的一个重要因素，通过烤炙食物，我们的祖先不再靠弄到一点吃一点来维持生活：在狩猎的淡季和在坏气候的情况下可以依靠公有的贮藏食物度日。
由于掌握了火，人类找到了一条确保自己统治地位的道路。我们的祖先不再为了生存斗争而处于对更强的物种的恐惧之中，它们能够建立起住所保护自己，并贮存土产。火还可以在很远的距离外长时间地保存。有证据显示，人类在范围广泛的地域内保存火种：在北京的周口店，法国的阿拉根，匈牙利的弗托斯索洛斯和靠近肯尼亚的切什瓦印加，考古学家已经发现了人骨旁边有烧过的粘土和人工制成的石头工具。150万年前的粘土说明了这一遗迹经受的热高于正常出现在灌木丛中的火的温度。在周口店地区的洞穴中隐匿着的火时灭时生地保存了约23万年，只是在洞顶塌下来时才最终被遗弃。
后来，约8000到1万年前，地中海沿岸国家的人在控制他们的直接环境方面达到了很高水平，他们学会了种许多种植物和饲养动物，这就使他们能呆在一个地方而不必跟着食物供给走。在好几条河流的流域有了定居者，这些河流包括尼罗河、底格里斯河、幼发拉底河、恒河和黄河。河流沉淀下来的淤泥作为自然肥料来利用，而周期性的洪水起着自然的灌溉系统的作用。游牧群体变成了定居的田园人。照字面上讲，剩下的就是历史。
有记载的历史是基于有组织的社会内运用了高度进化的心理能力，社交合作需要精确的通讯形式来传递各种意图以避免误解。人们还发现，狩猎、收获、防卫和婴儿的抚养用分工的方法比不用分工的方法更有效。在获得了初步的语言后，我们的祖先在同其他物种的斗争中就获得了一种意义重大的工具。社会行为已从刻板的遗传程序中解放出来，并且证明能够适应各种变化的环境，人们可以合在一起工作以完成数量不断增加的各种任务。
通过运用符号语言进行通讯是在用简单的声音进行通讯的基础上的一个重大的进步。发出声音的能力在生物王国里是普遍存在的，但没有继续发展为讲话。非人类物种为了警告危险，寻找配偶，邀请加入捕猎行列，或邀请玩耍时要进行通讯，这种通讯就是以声音为基础的。与声音的信号相比，以符号为基础的语言使原始部落具有了很大的生存优势，例如在辨认捕食地点时、在围猎时、在寻找配偶和在养育后代时就会明显显示出来。
在几千年的过程中，人类使用工具和手的能力同使用语言和社会化的能力结合了起来，猿的普遍的手势语言演变成了共同符号类型的人类语言系统。
现在这一语言系统又有了进一步的发展，以符号为基础的语言使人类不仅能辨认他们环境中的事物和事件，而且还能辨认他们自己，这就为人类的意识的进化打下了一个基础。
4。2 对意识的现代理解
正如我们已经指出的，对当今科学家来说，“意识是什么”的问题本身是无意义的。在自然的透视中，意识是和大脑功能联系在一起的。然而，大脑功能是一个难以理解的问题，在可预见的未来这一问题只能部分地得到解决，不可能圆满地得到解决。把人类同其他动物划分开来的功能集中在新大脑皮层，即前脑区域上。该区域是我们人类物种最后进化出来的，它们非常复杂。这些功能包括知觉、响应、调节以及对信息的记忆棗认知和再认知。迄今，只有简单的、基本的功能已经搞清楚，如某种知觉要素、刺激响应和有机调节。
然而有些事实的确已经弄明白了。例如，人们已经清楚地知道在感知时，大脑远远不只是在被动地接受从眼睛、耳朵和其他感觉器官得到的信息，它把从外界获得的信号和已经在大脑中的储存的信号整合起来，并根据整合的结果调节身体的感觉器官。就 “看”而言，到达视网膜的辐射能量并不能组织起现成的图像：所谓的光线从字面上讲是电磁光谱的“传播”，它像无线电波一样散开。把这些光线聚焦或整合成一致的图样需要用仪器或透镜，这一功能是由视网膜和与之联系的大脑视觉中心来完成的。
耳朵是对不发光的信号进行精确分析的又一器官。内耳可以把小于氢原子直径的机械振动放大到是否响应；不可思议的10…11m的微小振幅就可以产生感觉。看起来耳内的基膜并不是一个像由声音信号推动的麦克风那样的被动的振动系统，它有附加的机制来有效地放大微小的激励模式从而使之能够相互区别。耳朵仅仅在高信号水平情况下以被动的响应来工作，在低水平下，它就通过产生自身的振动来“锁定” （lock…on）来自外界的信号。这就意味着，听知觉的更精细的分布发展出了一种来自外界进入耳朵的信号与由耳朵自身产生的信号两者之间的相互作用，即人类的听是分析耳的外部和内部振荡器的相干相位产生的结果。
分析从外部世界到达生物体的信息 （即感知）仅仅是人类心理能力的一小部分，而重要的部分是认知和再认知。认知包含分析，再认知需要保持和回忆已经分析过的东西，后者是记忆的功能。
为了要长时间贮存感知，在应答外界信号时大脑似乎必须建立起某种心理“印象”。这将调整分析网络中的神经元联系和产生像重演记录的东西，用诺贝尔奖获得者神经科学家艾克尔斯爵士的话说，“记忆的结构基础就在于神经突触的持续调整。”
然而，对心理印象和其他持续的神经突触的调整 （通过它们，信息在大脑中长久贮存）的研究证明是毫无成果的。1940年神经外科专家K·拉什利（Karl Lash－ley）用分类方法开始了一系列著名的动物实验。拉什利先教会老鼠特殊的行为规则，然后切去它们大脑皮层的不同部位来判定这些规则的指令贮存在什么地方，他试图用这种方法来发现老鼠大脑中永久的心理印象。他切去了脑组织的越来越大的部分，但还是未发现规则记忆和大脑区域之间的任何联系。被试动物的记忆随组织的切去量而成正比例地退化，但始终不完全消失，记忆似乎渗透在老鼠的整个大脑中。拉什利由此得出结论说，不管是什么特殊的神经细胞，生物体的行为必定是由一般活动领域内的大量刺激所决定的。
由于拉什利发展了老鼠的非区域定位记忆，因此现在没有任何神经科学家还认为记忆是由大脑中区域定位印象编码的。相反，复杂的网络型理论正在发展起来，在该理论中神经元被看成是组成种种网络的要素。其中一部分由经验来调节。G·埃德曼 （Gerald Edelmann）是诺贝尔奖获得者，这位美国生物学家提出了一个最著名的“神经网络”理论。它的概念是根据分布在各个部位，数量从100万个到1亿个细胞组成的性质不同的神经元群来解释大脑的认知功能。这样的神经元群作为一个单位对传递到它的任何信号作出反应。每个神经元群对一组特殊的信号类型作出反应，正是这些信号类型组在心理过程中产生了“注意反应”。因为信号选择特殊的神经元群，所以神经元群为了“选择” （即激活）就在相互竞争。为此，埃德曼把他的理论称之为“神经达尔文主义”。
基本神经元群组成大脑的“初级目录”，它们是靠遗传编码的，因此是天生的。但是经基本仓库激活过的神经元群似乎更容易被相同的或类似的信号类型再次选择，这就导致有更强的内在联系的神经元群子集的随后出现，它们组成了大脑的“次级目录”。因为神经元群更倾向于对特殊类型（比较其他类型）的信号作出反应，所以它们之间的选择竞争就塑造了心理进化的道路。从这种意义上说，心理进化包括了由外界信号对先在（pre－existing）神经元群的选择和神经元群与更加有序的组态的混合。选择和神经元组织的机制是大脑认知能力的基础，这些认知能力包括对外界刺激的区分，认知范畴的形成和自我再认知。
神经网络理论解释了从昆虫到猿的各种物种具有某种记忆的原因。“初级目录”成了动物大脑或神经系统的遗传性编码结构，而“次级目录”由于被经验所调节，它显示了学习能力。这种学习能力是绝大多数物种所必需的，因为对任何生物有机体（最简单的生物有机体除外）来说，由遗传固定下来的刻板的行为规则需要被生物有机体能够向其经验学习的机制来修正棗单独“遗传记忆”很少能保证其生存下去。
几乎所有在病毒和细菌水平之上的生物物种都表现出对遗传固定下来的行为规则的经验修正。例如像山雀之类的小鸟，如果在它们的环境中有不同的昆虫物种，它们就随意地捕食昆虫，但是如果有一种昆虫特别多，那么山雀就开始更倾向于捕食这种昆虫，而对其他昆虫则不感兴趣。当它们喜欢吃的昆虫数量减少时，小鸟仍倾向于捕食这种昆虫一段时间，但后来它们就倾向于捕食另一种，或者仍恢复到像往常一样随意捕食各种昆虫。即使鱼也能“记忆”喂它们食的盒子的位置，尽管这种记忆仅持续不到10s。青蛙和海龟的记忆能保持几分钟；狗能在几个小时，有时在几天内记住食物源；狒狒能记住6个星期。
除了对感觉刺激的分析和记忆（认知和再认知），我们人类的大脑还表现出更显著的功能，部分地以大脑自身产生的材料为基础，根据符号、概念和抽象来进行有意识的思考的整个领域都意味着高度复杂的神经的信息处理过程。感觉、直觉和情感色彩伴随着感知觉，也伴随着抽象思维过程。然而，更高级心理功能的神经生理学基础在本质上仍未搞清楚，神经生理学在通向根据大脑中的过程来完全理解意识的漫长道路上才刚刚起步，真正的展望不仅要考虑到其奥秘仍有待揭开的汪洋大海，而且还要考虑到科学家学习如何驾驶航船的能力。
总之，人类大脑、心灵和意识的生理学基础是未获解决的基本问题，我们已经知道的和我们仍未知道的相比，显得苍白无力。不过，我们已经获得理解的东西还是具有重大意义的。很清楚，大脑并不是一个靠常识来直觉的被动的照相机，它是作为一个完整整体进行工作的复杂释译系统。人类大脑是生命系统的一个有活力的部分，不断地自由监督和调节系统与世界的关系，这就是已知世界中最完善的信息处理系统棗人类大脑的功能。
第2章
令人困惑的不解之谜
正如我们所看到的，靠近已经获得的知识的河滨的景物是模糊的，由现代科学所传播的知识仍不完美。当然，人类的心灵是否能获得对实在的完全理解还说不清，不过已经确信的是，尽管取得了显著的成就，但今天的科学还有漫长的路要走。谜仍未解开，在科学研究的所有主要领域都有概念上的黑洞不时出现，这些领域包括宇宙学、物理学、生物学、神经生理学和认知科学。在这一章中，我们就来讨论这些领域中所显现出的在现代科学框架内不可能得到解释的各种形式的“谜”。
1 宇宙现象中的谜
1。1 大爆炸理论中的问题
虽然大爆炸理论关于宇宙起源和演化的“剧情说明书”受到了广泛的欢迎，但它仍处于困境中，有成批的观察结果它都不能恰当地解释。这不仅包括思辨问题，如大爆炸之前是什么？当大爆炸过程结束之后将会怎样？而且还包括许多技术上的不解之谜，如它不能解释“丢失的质量”，也不能解释背景辐射的结构以及恒星和星系进化的方式为什么从地球上看在各个方向上本质上都相同这一问题。
星系和恒星的年龄，宇宙本身的年龄也是一个谜。人们发现，在空间的有些星系太大太深，不可能作为大爆炸后的结果而产生。用四束高度聚焦的“光锥线”所做的探索显示，在超过32．6亿光年的距离之外存在非常巨大的银河结构，并在大约5亿光年的间隔上具有一系列特征，每一种特征都类似于其邻近的结构，叫做“长城”，它在天空穿越超过5亿光年。这些巨大的结构意味着宇宙的年龄远远大于大爆炸能够允许的年龄棗按有些天文物理学家的估计，超过630亿年。宇宙中某些星系怎么会比宇宙本身的年龄还大呢？这真令人烦恼。
宇宙中的所有结构都是在大爆炸的不稳定性中诞生的，这现在仍是一种推测。基本的问题并不是爆炸不稳定是否是在“剧情说明书”声称的时候发生的，而是发生的这种不稳定是否是第一次和仅有的一次。毕竟，大爆炸也可能是以前一系列不太包罗万象的“爆炸”后的一次。
大爆炸理论的“剧情说明书”的拥护者们声称，他们并不特别被这些问题所困扰。他们指出，其中许多问题对他们的模型并无多大危害。例如，是什么引发大爆炸的？在前一个宇宙中究竟是膨胀时代还是一种不稳定？关于宇宙的年龄和它的未来过程问题（再崩坍，无限膨胀，或在剃刀边的平衡）是不确定参数，这些不确定参数宇宙学家必须要弄清楚。但他们指出，大爆炸理论的“剧情说明书”无论如何提供了一组有意义的解释和�