心灵是一连串有意识和无意识的经历，基本上它是一种密码，代表感官印象以及对这些感官印象的记忆和幻想。其中的组成资讯，极可能是通过向量密码的方式来搜集整理和抽取使用，这种方法能够提供方向和大小。
相信知识具备内在的统一性，是迷宫的本体；这个信仰最终是建立在以下的假设的基础上：每一项心理活动都有它的生理基础，并且和自然科学相符。心灵在融通知识的计划中极其重要，原因既基本又深奥得令人困惑：我们现在所知道以及未来可能知道的每一项和存在相关的事实，都是心灵的创作。
乍看之下，这种高层次的沉思和信仰好像比较偏向于哲学的范畴，而不是科学。但是历史表明，逻辑仅由内在思考触发，欠缺原动力，只能向前迈进一小段距离，而且经常是朝着错误的方向前进。自笛卡儿和康德以来，现代哲学史多半是由不成功的大脑模型所组成。这个缺陷并不能归咎于哲学家，他们已经尽力把自己的方法推演到了极限；这个挫败其实是大脑生物进化过程的必然后果。我们借由经验学到的有关普通进化过程和特殊心理活动的知识，都指出大脑这个组合机器的目标是求生存，而不是自我了解。这两个目标基本上截然不同，所以如果没有科学真知的协助，我们的心灵只会看到这个世界支离破碎的片断。对于世间种种，它只会照亮它必须了解的部分，以便存活到明日，而将其余的部分遗弃在黑暗中。数千个世代以来，人类继续生存和繁殖，从来不需要知道大脑这个机器如何运作。人类的适应能力往往来自神话和自我蒙骗，以及部落认同感和典礼仪式，而远多过客观的事实。
这正是直到今天人们对自己车子的了解要比对自己心灵的了解多的原因；这也同时说明了为什么我们对心理功能的基本解释，将会来自经验而不是哲学或宗教上的探索。要达成这个目标，我们需要亲身经历大脑内部的黑暗区，并且放弃以往的成见。我们必须放弃载我们来到这儿的船只，在岸边钻孔让它下沉或放火把它烧了。
大脑的发展
大脑约葡萄柚一般大小，体积通常在1到2夸脱（1夸脱约为1.238升）之间，平均重量是3磅（约1.36千克），比方说，爱因斯坦的大脑有2.75磅重（约1.24千克），是一个由白色和灰色组织构成的头盔状器官。它的表面像清洁用海绵那样满是褶皱，黏度像果冻，足够硬，所以不至于摊散在脑壳的内层表面上，也足够软，可以用汤匙舀取出来。
大脑真正的意义隐藏在它的微观细节内。它内部的柔软物质，是由上千亿个神经细胞所精致连接而成的系统，其中每一个神经细胞大约是百万分之几米宽，并且以数百或数千个末梢和其他神经细胞相连。从1722年的莱布尼茨开始，哲学家就幻想着自己能够缩小到细菌般大小，而徒步在大脑的内部探索；如果这是真的，我们最终或许可能成功画出所有的神经细胞，并追踪到脑内的所有电路。但是光凭这些我们仍然无法了解整个系统的运作。我们需要更多的资讯，需要了解这些电路模式的含义，这些线路如何组装起来，以及了解一个最令人迷惑的问题：为了什么目的？
从我们对大脑遗传和发展过程的了解来看，它们复杂得几乎不能想象。到1995年为止，人类基因组数据库（human genome database）内所累积的资料显示，大脑的结构至少由3195个特殊基因决定，这个数目比决定其他组织或器官的基因多了百分之五十（目前估计，人类整个基因组内的基因总数为5万到10万）。[1]人们现在才正开始研究，神经元（neuron，即神经细胞）在成长过程中，如何经由分子程序的引导而抵达指定的地点。总而言之，人类大脑是宇宙内已知物体中最复杂的——这里所谓的“已知”，是对人类大脑本身而言。[2]
化石记录证明哺乳类种系的产生是以快速的步伐进行的，但即使以这样的步伐为标准，大脑进化发展到目前形态的速度仍算相当快。在300万年当中，人类由非洲的类人猿祖先发展到结构上堪称最早的现代智人（Homo sapiens），大约是在20万年前。在这期间，大脑的体积增加了4倍，而其中大多发展出现在新皮层（neocortex）。这个部位能产生较高的心智功能，尤其包括语言和以符号为基础的产物——文化。
大脑发展的后果是产生了控制整个地球的能力。进步的人类，他们大型的球状头颅摇摇摆摆，不很安全地坐落在脆弱而紧密相连的颈部脊椎上。他们在陆上行走，在水中划桨，并且由非洲开始航行，穿过欧洲来到亚洲，除了无法居住的南极地区以外，随后又抵达了其他所有的大陆和海中岛屿。他们在公元前1000年，已经抵达了太平洋和印度洋中距大陆最遥远的岛屿。只有少数用手指数得出来的大西洋中部岛屿，包括圣赫勒拿岛（St. Helena）和亚速尔群岛（Azores），能够在这之后的数世纪中继续维持原始状态。
我必须承认，目前学术界并不流行采用“进化过程”（evolutionary progress）这个用词。之所以如此，其实有许多理由。这个已经耗费不少墨汁的矛盾用词，其实可以用语意上一个简单的区别来化解。如果我们所谓的“进步”，是指朝着一个既定的目标前进，像人类心里的意图所架构出来的目标，那么天择下的进化过程就称不上是进步，因为它并没有既定的目标。但是如果我们所谓的“进步”，指的是随着时间的推移，至少有某些后代会逐渐产生更复杂、更具控制力的生物体和社会，而且退化也可能同时存在，那么进化就成了明显的事实。从第二种观点来看，人类发展出高度智慧和文化的过程，属于整个生命发展史中四个重要阶段的最后一个。这四个阶段前后相接，每个阶段大约历时10亿年。第一个阶段是生命本身的开端，生命以细菌般的简单生物形式存在。第二个阶段发展出了复杂的真核细胞，这是由细胞核和其他具有膜状表面的细胞器所紧密组合成的单元。一旦有了真核细胞，接下来的第三阶段就产生了大型的多细胞动物，例如甲壳动物和软体动物，这些动物的行动受到感觉器官和中央神经系统的操控。最后一个阶段出现的，则是令大多数既存生命形式大感苦恼的人类。
[1]根据2001年最新人类基因组图谱研究结果，人类基因数量约3万到4万个，比预估的少很多。——译注
[2]人类大脑发展过程中所涉及的基因数目来自Nature,“The Genome Directory,”28 September 1995, p. 8, table 8。
心灵与认知的研究
探讨这个主题的当代科学家和哲学家，都赞同意识和理性过程所组成的心理活动，正是大脑功能的表现。他们排斥笛卡儿提出的心脑二元论（mind-brain dualism）。笛卡儿在1642年所著的《沉思录》（Meditationes）一书中推论：“心灵因为具备神圣的力量，不需要肉体便能够独立存在，肉体也能够脱离心灵而存在。”根据这位伟大哲学家的想法，与肉体无关的心灵是永不磨灭的灵魂，它存在于终将腐朽的肉体中的某个部位；他也建议这个部位可能是松果腺（pineal gland），为大脑基部的一个极微小器官。早期的神经生物学模型认为，大脑由全身各部位接收到信号之后，会将信号输入松果腺总部，再以某种方式翻译成有意识的思绪。这个二元论和笛卡儿时代的哲学和科学想法吻合，不但能够为宇宙提供唯物论的解释，还能保持相当安全的宗教虔诚。这个想法以各种形式存在，持续到20世纪末。
我们已经对大脑和它邻近的腺体做了充分的探索，但怎么也找不到一个特殊的部位，能够合理容纳不具物质形体的心灵。比方说，我们已经知道松果腺的作用是分泌褪黑激素（melatonin），以协调体内的生物钟和每日的运动节奏。不过，尽管科学家终于在1990年代完全抛弃了心身二元论，却仍然无法确知关于心灵准确的物质基础。有些人深信意识经验具备独特的物理和生物性质，有待发掘。其中少数被同僚们戏称为神秘家（mysterian）的科学家，更相信意识经验太奇特、太复杂，永远无法为人所理解。
显然，这个主题无与伦比的困难程度，很轻易地就会导致这类的否定态度。甚至到了1970年，大多数科学家还认为，心灵方面的话题最好留给哲学家去讨论。现在，这个问题已经找到了自己的归属：介于生物学和心理学之间。借由新科技的强力协助，研究人员已经把原本的讨论结构转移到新的思考上。他们采用“神经细胞”、“神经传导物质”、“激素上升”和“再发性神经网络”（recurrent neural network）等语言来描述和表达。
这方面研究的前沿是认知神经科学（cognitive neuroscience），普遍又称为大脑科学。这个联盟的成员包括神经生物学家、认知心理学家，以及一群倾向于以经验为主的新派哲学家，这派哲学家有时又被称为神经哲学家（neurophilosopher）。他们的研究报告每周都发表在最优秀的科学期刊上；他们的理论和热烈的反对意见，也充斥在公开的评论性期刊上，例如《行为和大脑科学》（Behavioral and Brain Sciences）。他们撰写的许多大众化著作和文章，也列入了最佳的当代科学论丛之中。
这些现象是英雄时代（又常称作浪漫时代）的特征，是每一个成功的科学领域在年轻时期都会经历的发展。这个时期相当短暂，通常是10年或20年，很少会超过半个世纪。这期间，研究人员会深深着迷于新发现和可想象的未知，而且头一回能以有案可寻的方式，加以质问真正重要的问题：心灵活动是由什么样的细胞活动构成的？答案不是“创造”心灵，而是“构成”心灵，因为前一种说法太过模糊了。探索这个问题的先驱，是追逐范式的人。他们冒着危险，下了很大的赌注和敌对的理论家竞争，并且愿意忍受挫败的痛苦。他们可以和16世纪的探险家相比。这些探险家一旦发现新的海岸线，就会沿着河流上溯到瀑布的源头，然后描绘粗略的地图，回家乡去乞求更多的探险经费。支持大脑科学研究的政府和私人单位，也正如过去数世纪的皇家地理委员会，都相当慷慨。他们知道探勘一块海岸地区，可能会开创历史，因为潜藏在内的处女地也许会纳入帝国未来的版图。
你可以依照自己的意愿，称这种冲动为一种西方式的冲动，说它以男性为中心，而且如果你觉得真的有必要，也可以把它贬为一种殖民主义。不过，我认为这种冲动是基本人性的一部分。不论它的来源在哪里，都推动了重要的科学进步。我有幸能在有生之年，亲眼看到分子生物学的英雄时代、地质学的板块构造理论，以及进化生物学的现代综合学说（modern synthesis）。目前，则轮到了大脑科学的发展。
探索活脑
大脑科学革命性发展的早期基础，是由19世纪的医生建立起来的。他们发现，大脑特定部位受创时会导致特殊的残障。其中最著名的例子或许要数1848年发生在盖奇（Phineas P. Gage）身上的事件。盖奇是一位年轻的建筑工头，负责带领一班人马铺设穿越佛蒙特州（Vermont）的铁道。他的工作中有一项是把露出地面的岩层炸开，好让铁道能直线行进。有一次，当盖奇把炸药塞入新开钻的孔道时，不料炸药提前爆炸，于是他用来封包炸药的铁棒像飞弹般朝他的头部射过去，由左颊穿入，从头顶穿出，带走了相当大一部分的额前叶大脑皮层，并且沿着弧线一直向前飞行了100多米后才着地。盖奇当时立即倒地，但很神奇地仍然活着。几分钟之内，他就坐了起来，甚至可以在旁人协助下行走，这期间他没有丧失意识。这个情景让所有的人都目瞪口呆，《佛蒙特信使报》（Vermont Mercury）把这个消息当头条报道，称之为“神奇的意外”。过了一段时间，盖奇的外伤痊愈了，他依然保有语言和理性分析的能力，个性却发生了极大的变化。早先，他是一个个性开朗、负责而有礼貌的人，是拉特兰-伯灵顿铁路公司（Rutland＆Burlington Railroad）评价极高的雇员；现在，他成了习惯性的撒谎者，工作不负责，并且经常做出反复无常、自我伤害的举动。之后多年，人们继续研究脑部同一部位受创的病人，结果和盖奇不幸的事件所显示的一般结论相同：额前叶是控制动机和情绪平衡的中枢。[1]
两个世纪以来，充满了医学文献的各式逸闻中，有许多都在描述大脑局部受伤所导致的后果。这些资料使神经学家能够拼凑出一幅对照图，描绘大脑不同部位的功能。脑部所受的伤害包括物理创伤、中风、肿瘤、感染和中毒，这些病因所涉及的脑部范围可能很小，只能勉强观测到的定点也可能很大，比如大块切除脑部。依照病因所在的部位和大小，思想与行为也会受到各式各样不同的影响。
近年最引人注目的病例，就是发生在昆兰（Karen Ann Quinlan）身上的事件。1975年4月14日，新泽西州的一个年轻女子在服下镇静剂安定（Valium）和止痛药达而丰（Darvon）之后，误饮了琴汤尼酒（gin and tonic）。这个组合听起来虽然不危险，却是昆兰致死的主要原因。昆兰从此陷入昏迷，直到10年后才死于严重的感染。尸体解剖显示她的大脑大部分完整无缺，这解释了为什么她的肉体能够存活，甚至能够继续维持清醒和睡眠的日常节奏。即使昆兰的双亲在全国的争议声中，安排医院把她的呼吸机拔掉，她的身体仍然继续活着。尸体解剖显示，昆兰的大脑所受的伤害是局部的，但极为严重：其中的丘脑像被激光烧尽般一扫而光。我们并不了解这个特殊的脑中枢为什么会腐朽。通常，当大脑承受严重的碰撞或中了某种毒时，一般反应是全面性地水肿；如果反应太过剧烈，就会压迫到控制心跳和呼吸的中枢，阻断血液循环，不久后，整个肉体就会死亡。
单单摘除丘脑，其后果是导致大脑死亡，或者更准确地说，是导致心灵死亡。丘脑位于大脑中心，由神经细胞构成的两团完全相同的卵形结构组成。它的功能就像转播站，能把嗅觉之外的所有感觉信息传送到大脑皮层，也因此传入有意识的心灵。就连做梦也是由通过丘脑线路的神经脉冲激发而生。昆兰因为用药而发生的意外事件，相当于炸毁了一个发电厂，由此发出的光线都灭了，她因此进入了一个永远没有机会再清醒过来的睡眠状态。她的大脑皮层却继续活着，等待接受刺激。但是，昆兰再也不可能具有意识，就连在睡梦中也不可能。[2]
以大脑创伤所导致的后果来从事大脑研究，虽然提供了极多的资料，却要仰赖偶发的事件。过去数十年当中，实验性的大脑手术大大改进了这种状况。神经外科医生按惯例会让病人处于有意识状态，以电流刺激他们的皮质来测试他们的反应。这样做的目的，是为了确认哪些组织是健康的，以免在手术中把它们切除了。这个测试的程序并不会令人感到不舒适，因为大脑组织虽然能够处理来自全身各部位的刺激，本身却不具备任何感受器。四处探测的探针所引发的并不是疼痛，而是各种感觉和肌肉收缩。当皮质表面某处受到刺激时，病人会体验到一些图像、音乐、不协调的声音和其他各种各样的感受。有时，他们也会不由自主地移动手指或身体的其他部位。
潘菲尔德（Wilder Penfield）和其他先驱在1920年代和1930年代，开始进行大脑手术实验，自此之后，研究人员已经把大脑皮层所有部位的感觉功能和运动功能记录了下来。但是从两方面看，这个方法却是受限的。它不能轻易穿透皮质，探测大脑内部的黑暗区域；它也不能观测随着时间变化的神经活动。为了达到这些目标，也就是产生大脑在工作时的整体连续图像，科学家向物理学和化学借来各式各样的复杂技术。由1970年代开始，脑显像术（brain imaging，这类方法的总称）的发展就和显微镜一样，逐渐缩短每两幅图像之间的成像时间，不断趋向更精细的分辨率。科学家最终的希望，是观测个别神经细胞所组成的完整网络上的活动；他们希望看到一个包含整个活脑的连续图像。
[1]盖奇的例子与额前叶的功能，见Hanna Damasio et al., “The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient,”Science, 264:1102-1105(1994)，以及Antonio Damasio的Descartes’Error。
[2]昆兰的例子与丘脑的功能，见Kathy A. Fackelmann, “The conscious mind,”Science News, 146:10-11(1994)。
资讯在大脑中传递
就算大脑这个机器仍然陌生得可怕，而且科学家只描绘出大脑线路的一小部分，但我们对大脑结构的主要特征已经有所了解，也得知了它们所具备的许多功能。在进一步探讨这些功能如何构成心灵的本质之前，我想很快地描述一下大脑的物理基础。
了解大脑的复杂性，就像了解任何其他的生物系统一般，最明确的方法是把它想成一个工程问题。如果要创造一个大脑，需要采用什么样的大原理？不论大脑结构的主要特征是经过事先深思熟虑还是经由天择盲目挑选所得的结果，大致上应该都是可以预测的。生物力学（biomechanics）的研究人员屡屡发现，经由天择形成的有机体结构，往往具备工程设计评断标准中的高效率。在比较微观的层次上，生化学家也赞叹酶分子能够精确而有效地控制细胞的作用。进化过程有如神的磨坊，慢慢地研磨，也正如诗人所说的，它们研磨得极其精细。
接着，让我们展开列有详细项目的清单，并且把大脑看成一组物理问题的答案。我们最好从简单的几何问题开始。既然我们需要大量的电路，而其中相连的单元又必须由活细胞构成，那么我们就必须生产相当大量的新组织，并且把它们纳入脑壳内。理想的脑壳应该是球状或接近球状，最主要的理由是，在具有相同体积的所有几何形状中，球状具备的表面积最小，因此外物进入大脑脆弱内部的管道也最少。另一个理由是，球状可以让较多的大脑线路紧密地摆在一起，所以线路的平均长度可以降到最低。这不仅能提高信号的传递速度，也能降低线路在架构和维护上所需花费的能量。
既然大脑这个机器的基本单元是由细胞组成，这些单元最好延伸成弦状，而且可以同时作为接收站和同轴电缆。进化过程所产生的这种具备双项功能的细胞，其实就是神经元，又称为神经细胞或神经纤维。另一个更切实际的设计，是让神经细胞的主体接收来自其他细胞的脉冲。神经元可以经由轴突（axon）把自身的信号向外传递；轴突是神经细胞体向外的延伸，就像电缆一样。
为了加快速度，信号的传递是借由细胞膜去极化（depolarizalion）时所产生的放电效应。我们称这种现象为“神经元激发”。为了使神经元激发时具有精准性，轴突周围再包上一层绝缘体。实际上，这层绝缘体是脂肪性的白色髓磷脂膜（myelin membrane），正是大脑浅色色泽的来源。
为了高度整合，大脑必须具备极为错综复杂但精确的线路。大脑的组成单元是活细胞，要使细胞之间的衔接点倍增，最佳的方法是让轴突末端形成许多线状的延伸物，而且每一条延伸物都朝着其他许多神经细胞的主体延伸，并且传递信号。轴突产生的放电效应，会一路传送到它末端众多延伸物的尖端，之后再和接收细胞相接触。轴突末端分支的部分尖端会与接收细胞主体的表面接触，另一部分则与接收细胞的树突（dendrite）接触；树突是从细胞体向外生长出来的线状感受器分支。
现在把整个神经细胞想象成一只小乌贼。乌贼的身体萌发出一组触须（树突），当中有一支触须（轴突）比其他都要长很多，而且在末端又萌发出更多的触须。于是，乌贼的身体和较短的触须负责接收外来的信号，然后再沿着较长的触须把信号传给其他乌贼。人类大脑相当于相互连接的1000亿只乌贼。
细胞之间的相连处称为突触（synapse），或者更准确地说，应该包括相接点，以及隔在细胞之间的极细微空间。当释放的电流传达到某个突触时，会促使末端分支的尖端释放神经传导物质，而这类化学物质不是刺激接收细胞放电，就是抑制它们放电。每一个神经细胞都会经由轴突末端的突触，向成百或成千个其他细胞发送信号；同时，它也会经由细胞体和树突的突触，接收无数的类似信号。在每一刹那间，神经细胞若不是正沿着轴突朝别的细胞体发送信号，就是落入了沉寂。至于这两种情况哪一种会发生，要视这个细胞从所有输入刺激的细胞接收到的神经传导物质的总量而定。
大脑小宇宙
大脑的整体活动，也就是意识心灵所体验到的清醒程度和情绪变化，都深受神经传导物质在数万亿个突触内的浓度的影响。其中最重要的神经传导物质包括乙酰胆碱和数种胺类，如去甲肾上腺素、血清张力素和多巴胺（dopamine）。另外还有氨基酸（gamma aminobutyric acid，GABA，γ-氨基丁酸），以及令人惊讶的基本气体——氧化氮。其中一部分神经传导物质会激发它们所触及的神经细胞，另一部分则产生抑制的效果。还有另一类传导物质甚至两种反应都能引发，要视线路在神经系统中的位置而定。
神经系统在胎儿和婴儿时期发展时，神经元会像乌贼萌发触须般，把轴突和树突延伸到细胞的周遭。它们的连接点经由准确的程式设计与化学物质的指引，抵达目的地。神经元一旦坐落在某处，就会沉着地扮演它在信号传递中的特殊角色。轴突可能只延伸百万分之几米，也可能比这个长度要长个几千倍。树突和轴突末端分支可以任意采用多种造型，比如像冬天没有叶子的树冠，或像稠密的毛垫。它们单纯的功能所具有的美，让人心醉神迷，并忍不住要进一步揣测它们的潜力。伟大的西班牙组织学家卡哈尔（Santiago Ramóny Cajal，1852—1934）在1906年，因这方面的研究荣获诺贝尔奖，并写下他个人的经验：“正如昆虫学家追求亮丽的蝴蝶，我则在灰质（gray matter）的花园里，集中心力猎取具有纤细优雅形体的细胞，那是神秘的灵魂之蝶。谁晓得，也许哪一天，这些蝴蝶翅膀的振动，将显示出人类心灵生活的秘密。”[1]
神经细胞的形状让生物学家感到十分满意，而它真正的含义则如下所述：神经元系统是一个具有方向性的网络，能接收并且播放信号。它们会和其他网络交换信号，以形成系统中的系统。有些地方的神经网络会形成圆圈，像蛇咬住自己的尾巴般，产生混响回波（reverberating circuit）。每一个神经元都与许多其他神经元的轴突末端分支相触，并且以民主投票的方式来决定自己该活化还是保持沉默。神经细胞采取类似摩尔斯密码的断奏（staccato）激发方式，把自身信息传递给其他神经细胞。每个细胞与其他细胞的连接数目、它向外伸展的模式以及它所采用的密码，决定了它在大脑整体活动中所扮演的角色。
现在，我们即将完成大脑的工程比拟。当你开始设计人类大脑时，应该考虑到另一个重要的最佳设计原则：把执行特殊功能的神经线路组合在一起，才能够增进信息传递的速度。在真实大脑中，这类组合的例子包括感觉转播站、整合中心、记忆模组，以及神经生物学家目前已经确认的一些情绪控制中枢。神经细胞体可以平面聚集，形成所谓的层（layer），或是以球状聚集成所谓的核（nuclei）。这类组合多半位于大脑表面或接近表面的部位，是由自身的轴突以及深入大脑内部组织的中间神经元（intervening neuron）连接而成。结果，聚集在一起的细胞体形成了灰色或淡褐色的大脑表面，也就是灰质层，大脑内部的轴突髓鞘（myelin sheath），则呈现白色。
在所有曾经存在的动物之中，人类的大脑容量占身体大小的比重最大。就灵长类而言，人类大脑的尺寸比例显然已经达到或十分接近体型上的极限。要是新生儿具有更大的脑部，保护大脑的头颅在通过产道时，对母亲和婴儿都会造成危险。就连成人的大脑尺寸，就机械角度而言都是危险的：头部是一个脆弱、内部充满液态物质的球体，由精细的骨骼和肌肉组成的颈部加以支撑平衡；头颅内部的大脑很容易受创伤，而心灵也很容易受到惊吓而造成残障。人类天生就倾向于避免暴力的肢体冲突，因为在进化过程中，我们的祖先已经以蛮力换来了智能，因此我们不再需要长有毒牙的下颚来捕捉和撕咬敌人。
大脑的体积在本质上原本就受到限制，因此我们必须找出其他方法能适合于记忆库，以及适合于较高层次的整合系统，以便产生有意识的思考。唯一的途径是增加表面积：把细胞平铺成一张宽大的纸张，然后再揉成一个球。人类的大脑皮层就是像这样的一张纸，面积大约1000平方英寸（约0.64平方米），每平方英寸上聚集了数百万个细胞体。这张纸被折了又揉地折叠成众多蜿蜒的山脊和裂缝，就好比日本折纸术一般，然后整齐地塞入约1夸脱大小的头颅腔内。
[1]见Santiago Ramón y Cajal, Recollections of My Life (Memoirs of the American Philosophical Society, v.8)(Philadelphia:American Philosophical Society, 1937), p. 363。
重要的发现
我们对大脑的结构还有什么可以多说的吗？如果有一位神圣的工程师，在不受人类生物历史限制的情况下设计大脑，他也许会选择依照自己的形象，塑造出一种生命有限但如天使般纯洁的生命体。想象中，这应该是有理性、有远见、有智慧、仁慈、不具背叛性、不自私而且无罪的生命体，也因此，他们应该是自己脚下美丽星球的最佳管理者。但是我们人类和这个形象截然不同，我们带有原罪，所以比天使更“优秀”。我们的优良品质，是经由长期艰辛的进化过程所赢得的。人类大脑是4亿年试错的结果；根据化石和分子的同源性，这个过程可以一路不间断地由鱼类追踪到两栖类、爬行类、原始哺乳类，再到和我们直接相关的灵长类祖先。大脑在最后的阶段，跃进到一个极端的新层次，准备好要产生语言和文化，但因为它具有古老的族谱，所以没法像计算机一般安装到空白的头颅当中。旧有的大脑被组合成一部本能的机器，新功能会随着心脏每次的跳动一一添加上去，但旧脑的功能仍然维持它的重要性。在紧急的状况下，新脑必须逐步加入旧脑的内部或外围，不然生物就无法世代相延地存活下来。结果，人性产生了：一种洋溢着动物的灵巧与情绪、结合了理性以及对政治、艺术的热情，创造出求生新技能的特质。
大脑科学家已经为这个心灵进化的观点做了最佳的论证。他们确认人类的热情和理性是不可分割的；情绪并不只是对理性的骚扰，而是其中极重要的部分。心灵所具有的混合特性，也正是它令人难以捉摸的原因。大脑科学家最困难的任务，是以物种的深远历史为背景，来解释大脑皮层的线路设计。除了上面我粗略总结出来的大脑结构成分，神圣工程师这位假设中的人物，对大脑科学家而言并不适用。既然他们无法由某些基本原理出发，推导出本能和理性之间的最佳平衡点，就必须逐步在大脑内部，找寻一个个控制线路的位置和功能。这方面的进展有赖于小发现的累积，以及谨慎的推论。以下列出的是研究人员至今的一些最重要的发现。
◆从鱼类到哺乳类等脊椎动物的脑部，可以分成后脑、中脑和前脑；人类大脑也保有这三个原始的部位。后脑和中脑又合称为脑干，形成头部后方隆起的部位。这个部位之上则安置着巨型膨胀的前脑。
◆后脑又由脑桥、延脑和小脑组成。它们共同的功能是调节呼吸和心跳，并协调身体运动。中脑控制睡眠和清醒，也能调节部分的听觉反射和知觉。
◆前脑的主要部分是边缘系统（limbic system），这是调节情绪反应、整合并传递感觉信息的主要交通控制系统。其中主要的中心有类扁桃体（控制情绪）、海马体（hippocampus，有时称为嗅皮质，控制记忆，尤其是短期记忆）、下丘脑（控制记忆、体温、性欲和饥渴）以及丘脑（探测体温和除了嗅觉以外的所有感觉，对痛觉敏感，并且协调某些记忆程序）。
◆前脑同时包括大脑皮层，这个部分在进化过程中增长扩充，而覆盖了大脑其余的部位。它是大脑意识的基础，负责储存并整理来自感官的信息，同时指挥随意肌的活动，并且整合语言和动机等较高层次的功能。
◆后加中脑（hind-plus midbrain）、边缘系统以及大脑皮层，这三个连续部位的主要功能可以简单地依序总结如下：心跳、心情、心外（heartbeat，heartstrings，heartless）。[1]
◆前脑的任何单一部位，都不是意识经验的所在。高层次的心理活动所涉及的线路，遍布在前脑的大部分区域上。以我们看到并说出颜色的过程为例，视觉信息会从视网膜的视椎和中间神经元穿过丘脑，传到脑后方的视觉皮质。这些信号通过神经元激发的模式，在每个步骤中转换成密码并重新整合，随后传到外侧皮质的语言中枢。结果，我们在看到红色后，就会说出“红色”。想想看，在这个现象中，模式与意义的关系不断增加，所以也会活化愈来愈多的脑部区域。模式和意义的关系愈是新奇复杂，活化的脑部范围也就愈广。能够借由这样的经验把关系学得愈好，这些关系就愈可能自动出现。之后，如果相同的刺激再度出现，脑部的活化程度就会降低，而其中涉及的线路也比较容易预测。于是这种程序就成了“习惯”。就上述的记忆形成途径而言，感觉信息是由大脑皮层传到类扁桃体和海马体，再传到丘脑，接着传到额前叶皮质（就在眉毛下方），之后传回原先的皮质感觉区储存。这一路下来，神经密码会根据大脑其他部位传来的信息，不断得到诠释和更改。
◆因为神经细胞极其微小，一个很小的空间内就可以装入大量的线路。下丘脑位于大脑底部，是主要的转接站和控制中心，但大小仅如蚕豆。（动物的神经系统小得甚至更难以想象。蚊子和其他极其微小的昆虫，在脑部携带着一系列关于复杂本能行为的指令，包括飞行和交配，但整个脑部的大小，用肉眼几乎看不见。）
◆人脑内某些特殊的线路发生故障时，往往会产生怪异的结果。大脑的顶叶（parietal lobe）和枕叶（occipital lobe）分别包含皮质上部与后部，如果这两个脑叶在表面下的特定位置受到伤害，就会引发一种被称为“面容失认症”（prosopagnosia）的罕见症状。这种病患者不再能借由面貌来辨识他人，但仍然记得他们的声音。同样奇怪的是，除了面孔以外，他们仍然能够单用视觉来辨认其他物体。
◆大脑内部也许有些中心，特别热衷于建构与感知自由意志。其中之一显然位于或靠近前扣带脑沟（anterior cingulate sulcus），位于大脑皮层的一个皱褶内。这个区域如果受损，病人会丧失保护自身福利的动机和应有的关怀。在任何时刻，他们的注意力都不会专注于特定的事物上，但是在被迫的情况下，他们仍然能够做出合理的反应。
◆其他复杂的心理过程，尽管涉及广泛的大脑区域，仍然极容易受到局部骚扰的影响。颞叶（temporal lobe）、癫痫病患者经常会发展出超级的宗教狂热，倾向于赋予所有大大小小的事情宇宙级的重要性。他们也有过度书写症（hypergraphia）的倾向，强迫性地以无规律可循的诗篇、书信或故事来表达他们的看法。
◆将感官知觉加以整合的神经线路也极为特殊。如果受测者接受正电子发射断层成像术（PET，positron emission tomography imaging，这是一个能够显示神经元激发模式的方法），并说出图片中动物的名称，他们的视觉皮质发亮的模式，会与他们区分物体表面上的细微差别时的模式相同。但是，当他们以默念的方式在心中说出图片中的工具时，神经活动就会转移到与手部或相关动作的皮质部位，譬如“书写”之于“铅笔”。
[1]这个极富诗意的区分，取自Robert E. Pool, Eve’s Rib:The Biological Roots of Sex Differences (New York: Crown, 1994)。
心灵密码
我到目前为止提到的事项，都是关于物理过程如何产生心灵。现在，让我们面对这个问题的核心，心灵是什么？大脑科学家对这个问题避重就轻是可以理解的。他们很明智，极少提出简单肯定的宣告式定义。大多数人相信，我们对产生心灵的因子之基本性质，已经有相当的了解，这些因子包括神经元、神经传导物质和激素。目前还未充分了解的，是神经线路所呈现的整体性质和神经线路处理资料以产生知觉、知识的方法——也就是认知。虽然尖端研究所发表的报告数目逐年增加，内容也日益复杂，但是我们仍然很难依据已知的部分来判断，还需要知道多少才能够产生一个持久有力的理论，来说明大脑产生心灵的过程。整体的合成法可能很快就会出现，但也可能在历经痛苦缓慢的数十年之后才到来。
尽管如此，专家还是禁不住要揣测心灵的基本性质。虽然，在这方面提出共同的意见要冒很大的风险，而我又不特别信任自己在诠释时所倾向的观点，但是，我认为自己已经由专家意见中重叠的部分，拼凑出足够的资料，而能够描绘出最终理论的可能面貌，如下：
心灵是一连串有意识和无意识的经验。基本上它是一种密码，代表感官印象以及对这些感官印象的记忆和幻想。其中的组成资讯，极可能是通过向量密码的方式来收集整理和抽取使用，这种方法能够提供方向和大小。例如，特殊的味觉也许可以根据神经细胞的各种活动，分成不同程度的甜度、咸度和酸度反应。如果在大脑的设计中，每一种味觉又可以分成10个等级，这样的编码方式就能分辨1000（10×10×10）种不同的物质。
意识是由这类能并行处理巨大数目的密码网络所组成，当中有许多处理过程，是和每秒钟40次的神经细胞同步激发过程相连，使大脑能够同时记录多种感官印象。其中有一部分印象是真实的，不断由神经系统之外的刺激引发，其他印象则是从皮质记忆库中抽取出来。这些印象会共同创造出在时间上前后一贯的真实情节。然而，这些情节却是一种虚拟实境，和外在世界的图像可能相关，也可能相距无穷远。它们重新创造过去，并产生对未来的可能憧憬，并且以此作为未来思想行动的选择依据。这些情节是由大脑线路中密集而精细分化的模式所组成。当这些线路对外界刺激完全开放时，会和环境的各个部分形成相当好的对应，包括由感官观测所记录的身体各部位的活动。
大脑中有谁或什么东西在控制所有的这些活动？没有人，也没有任何东西。这些情节并不受大脑中某个部位的监督，而是自然地存在和发生。意识则是由这些情节组合而成的虚拟世界。套句丹内特[1]轻蔑的话：脑中甚至没有特定一个所在、没有一个笛卡儿剧院，可以让这些情节在其中连贯演出。我们看到的，尽是前脑各个特定部位之内与之间错综复杂的神经活动模式，这些部位包括大脑皮层，与其他具有认知功能的特殊中心，如丘脑、类扁桃体和海马体。大脑中并不存在一个叫作“自我”的总经理，负责把所有资讯汇集成为单一的意识流。实际上，大脑内部同时存在着多种活动，其中有些会对意识思想有片刻贡献，随后逐渐消失。意识就是由这类互助线路交织成的巨型聚合物，心灵则是具有自我组织能力的群体情节，其中每一个情节都各自萌生、成长、进化和消失，偶尔也会稍加逗留，以产生更多的思绪和身体活动。
[1]丹内特（Daniel C. Dennett），塔夫茨大学（Tufts University）认知研究中心主持人、哲学家。——译注
记忆与回忆
神经线路并不像电路零件那样可以开关。至少，在前脑的许多区域内，它们是以平行转接的方式，由一个神经层次进到另一个神经层次，而每进到一个层次，就会将更多由密码组成的资讯加以归纳整理。若把我早先所举的例子做进一步的延伸，则投射在视网膜上的光能，会转换成神经激发的模式，再经由一系列中间神经元系统的转接，从视网膜经由丘脑的外侧膝状核（lateral geniculate nuclei），传回大脑后部的初级视觉皮质。视觉皮质细胞接收到已整合过的刺激之后，会加以总结来自视网膜不同部位的信息。这些细胞可以借由自身的激发模式，来确认特殊的点和线。这些由高层次细胞所组成的高层神经系统，还可以进一步借由多种输入细胞传送过来的资料，描绘出物体的形状和运动方式。这个模式借由某种未知的方式，和大脑其他部位同步输入的信号相结合，而产生有意识的完整情节。生物学家辛格（S. J. Singer）嘲讽地把这种现象描述为：我“连”故我在。（I link，therefore I am.）
意识的产生需要涉及天文数字般庞大的细胞数目，所以大脑在产生和保留复杂的动态图像上，显然具有能力上的限制。对这项能力的主要评估方法，有赖于心理学家对短期和长期记忆所做的区分。短期记忆是有意识心灵的一种预备状态，由所有现况和记忆中的虚拟情节组成，只能同时处理大约7个文字或其他符号，大脑需要大约一秒钟，才能完全把这些符号扫描完，然而在30秒内，它就忘记了其中大半的资讯。长期记忆则需要经过较长的时间来获取，但是它具有几乎无穷的容量，而且大部分可以终生保有。当大脑活化区域渐渐扩增时，有意识的心灵会由长期记忆库中召唤出资讯，暂时存放在短期记忆中。同时，大脑会以每个符号25毫秒的速度处理资讯，从这些资讯中浮现出来的各种情节则争相称霸。
当我们由长期记忆库中唤回特殊的事件时，其中特别的人物、事物和行动，会随着时间逐次引入有意识的心灵中。例如，我们很容易就可以重新唤起奥林匹克运动会上的片刻情景：点燃的圣火、跑步中的运动员以及欢呼的群众。长期记忆不仅能产生活动的图像和声音，还能借由当时体验到的相关观念来产生意义。火焰和热、红色、危险、熟的、性爱的激情以及创造性的行为相关，也可以通过特殊状况下的各种超文本式（hypertext）的关系路径，在记忆上建立起新的关联供未来取用。长期记忆中的关键或参考点，就是观念，其中有许多是由普通的语言文字来代表，但有些则不然。大脑由长期记忆库中召唤出的图像，若与之相关的事物很少，或根本没有，则这些图像只是记忆（memory）；图像如果具有相关事物，尤其是受到情绪线路的共振影响时，则是回忆（remembrance）。
反射动作与伪装
能够用符号引发回忆，是有机机器的超凡成就，它产生了所有的文化。但是，身体对神经系统的要求并不只是如此。体内数百个器官必须接受持续而准确的调节，任何严重的骚扰都会引发疾病或致死。心脏如果忘记了它的功能，只要10秒钟，就会让你像石头般倒地。器官的正常功能，是由脑部和脊椎内自动导航的固定线路所控制，其中的神经线路早在人类产生意识之前就存在了，那是几亿年来脊椎动物在进化过程中遗传下来的特征。自动导航的线路和较高层次的大脑皮层线路相比，显得较短也较简单，而且两者之间鲜少沟通。只有通过强化的冥想训练，自动导航线路才能偶尔受到意识的控制。
在自动控制的状态之下，尤其是在自律神经系统内拮抗因子（antagonistic elements）之间的平衡作用下，眼睛的瞳孔会自动收缩或扩张，唾液会增多或减少，胃部会搅动或安静下来，心跳会加快或平静，所有的器官都会因此而经历交替的状态。自律神经系统内的交感神经会激发身体采取行动；这些神经来自脊柱的中间部位，以释放神经传导物质去甲肾上腺素来调节受控的器官。相反，副交感神经在强化消化过程时，使整个身体放松；这些神经来自脑干和最底层的一段脊髓，而释放到受控器官的神经传导物质是乙酰胆碱，也就是引起睡眠的因子。
反射作用是快速的自动反应，由脊髓和大脑底部的短距离神经线路所引起。其中最复杂的是惊吓反应，身体会因而准备接受立刻的打击或碰撞。假设你受到附近极大声的噪音惊吓，比如车按喇叭、某人大叫或一只狗冲出来怒吼，那么你不假思考就会有所反应。你会闭上眼睛，头低垂，口张开，双膝轻轻绷紧。所有这些反应都是为了让你准备接受下一刻可能发生的猛烈情境。这种惊吓反应发生在一刹那间，远非有意识的心灵所能及，即使经过长期训练，有意识的模拟仍然无法具有这么快的速度。
从自动反应所扮演的基本角色来看，它们的确不太受有意识的意志力影响。这个古朴的原则甚至可以沿用到沟通情绪的表情上。自然真诚的笑容是由情绪引发的，来自边缘系统，有经验的观察者一看就能分辨得出。伪装的笑容则由大脑有意识的过程所架构起来，可以从无法掩饰的细微差别中加以区分：脸部肌肉的收缩会显示出些微不同的外形，向上弯曲的嘴角也有偏向一边的倾向。有经验的演员可以装出很自然的微笑，也可以借由人为引发适当的情绪来产生——这是体验派表演方法（method acting）的基本技巧。在一般用法中，笑容会因为当地文化的影响而有所变更，以便传达讽刺（闭嘴笑）、拘束的礼貌（浅笑）、威胁（凶狠的笑容）和其他许多细微的意思。
意识刺激生理反应
输入大脑的信息中，有许多并非来自外界，而是来自体内那些监视呼吸、心跳、消化和其他生理活动状态的感受器。比如饥饿感（直觉）涌现时，夹杂着理性思考；通过体内器官的反射作用和神经激素的循环，我们就会知道自己正在进食。
当有意识的情节受到外在刺激的推动和记忆中景象的引发而出现时，会进一步得到情绪的权衡和修正。情绪是什么？它是对神经活动的一种修饰作用，能使心理活动专注并且活跃起来。情绪是生理活动对资讯流程进行挑选的结果，能把身体和心灵的活动转移到较高或较低的层次，能够刺激产生情节的线路，并且挑选出具有特定结局的情节。中选的情节会符合本能所事先计划的目标，并且满足以往的经验。但是，当前的经验和记忆会不停地骚扰心灵和身体的状态。经由思想和行动，心灵和身体的状态可能会返回原状，或是前进到在新情节下构思出来的状况。这类动态过程具有对应的名称，代表几种基本的情绪：气愤、厌恶、畏惧、喜悦、惊讶。我们可以为每个情绪类别再划分出许多不同的程度，各个类别之间也可以相连而产生无数个微妙的组合。所以，我们会体验到各种感觉，或强或弱，或混淆或新奇。
理性思考如果没有情绪刺激的引导，将变得缓慢而终将瓦解。理性的心理活动并不是漂浮在非理性的活动之上，并且无法自我解放成为单纯的理性分析。尽管数学上有纯定理存在，但这并不是单纯的思维过程所导致的结果。科幻小说和生物神经学理论曾经提到把大脑置放在大缸中的幻想，以为如此一来，大脑就会脱离对它有所阻碍的肉体，在含有营养液的水浴中，自由探索心灵这个内在宇宙。但是，在现实中这并不会发生。大脑科学研究的所有证据都显示了相反的结果：棺木围拢的地狱等待着所有被唤醒的死者；在那里，回忆和幻想的世界逐渐消失，直到混沌仁慈地赠予我们遗忘的空白。
意识为了满足情绪上的需求，往往在激荡的感受中选择采取某种身体行动。这是心灵在创造和整理情节上所展现的特殊功能，经由这样的途径我们可以预测未来，并且选定行动的方针。意识并不是一个遥控中心，而是整个系统的一部分，和调节生理的神经与激素线路密切相连。意识会采取行动和反应来达到动态的平衡。在每种不同的情况之下，它都能精确地引起身体的变化，以维持健康平稳，并对时机做出回应。当挑战和时机结束之后，它又会帮助身体重新恢复当初的状况。
从以下的情节可以看出心灵和身体的互补，这是我由神经学家达马西奥（Antonio R. Damasio）的叙述中摘录出来的。假设某个夜晚你在四处无人的城市街道上行走，你的沉思被身后快步追上的脚步声所打断，于是你的大脑立即集中心神，产生了几个不同的反应情景：不去管它、身体变得僵硬、转头去面对，或是逃跑。结果，最后一个情景被选中了，你采取行动往街尾有灯光的商店奔跑。在这几秒钟之内，你的意识反应引发了自动的生理变化。儿茶酚胺（catecholamine）激素肾上腺素和去甲肾上腺素，会由肾上腺髓质分泌，进入血液循环系统而传到身体的各个部位。这会提高基础代谢率，把肝脏和骨骼肌肉中的肝糖分解为葡萄糖，以快速提供能量。心跳跟着加快，肺部的细小支气管继而扩张以容纳更多的空气，消化也减慢下来，使身体能够在不受任何阻碍的情况下，准备好迎接暴力行动和可能导致的伤害。
过了几秒钟（在危险的状态下，时间过得特别慢），事件好像发生了几分钟之久。所有变化所产生的信号，借着更多神经纤维的传导和血液中激素浓度的上升，传回到大脑。再经过几秒钟之后，身体和大脑一起以准确而事先规划好的步调行动。边缘系统的情绪线路也接着加入，于是覆盖整个心灵的新情节充满了惊骇的情绪，使大脑皮层立刻将注意力集中，关闭所有和即刻求生无关的思绪。
他终于跑到商店前，赢了竞赛。店里有人，而背后追踪的人也消失了。控制身体系统的群体组织，在接到有意识的大脑所传来的确切信息之后，开始缓慢恢复起初的平静状态。[1]
[1]这个关于身体与心理互动的假设例子，摘自Antonio Damasio的Descartes’Error。
初级情绪与次级情绪
利用这个描述心理整体反应的故事，达马西奥建议说有两大类别的情绪存在：第一种是初级情绪（primary emotion），通常由天生或本能的反应所组成。除了确认某种基本刺激之外，初级情绪只需要极少量的意识活动。研究动物本能行为的学生称这类基本刺激为释放因子（releaser）——据说，它们能够启动那些早已编入程式的行为。就人类本身而言，这些刺激包括性诱惑、巨大的噪音、突然出现的庞大形体、蛇类的蠕动，以及心脏病发作或骨骼断裂时所引起的特殊疼痛。初级情绪由脊椎动物的祖先传给人类，之间的变化极小。这些情绪是由边缘系统的线路所激发，类扁桃体似乎是其中主要的整合和转接中心。
次级情绪（secondary emotion）则由生活上的私人事件所引起。和老朋友见面、谈恋爱、赢得升迁的机会或受到羞辱，都会引发边缘系统线路上的初级反应，但只有在大脑皮层最高层次的整合程序已经参与的状况下，这些反应才会发生。我们必须先知道谁是朋友或敌人，以及他们为什么采取某些行为。依照上述的解释，皇帝的恼怒和诗人的狂喜不过是一种精致的文化产物，改造自一种机制，即推动人类产生之前的灵长类前进的机制。达马西奥观察到：“大自然具有修补匠的节俭技能，不是采用独立的机制来表达初级情绪和次级情绪，而是采用表达初级情绪的既有渠道，加以抒发次级情绪。”
代表情绪和其他心理活动过程的普通文字，和大脑科学家尝试用来进行严谨解释的模型之间，只能粗略地互相搭配。但是，这些被某些哲学家称为民俗心理学（folk psychology）的普通传统观念，却是我们进一步了解数千年文艺历史时所必备的，也因此可以把过去和未来的文化连接起来。为了达成这个目标，我在下面以神经科学为出发点，对心理活动中最重要的几项观念给出定义。
当神经网络的激发现象向外扩散，而使图像变得夸大并牵涉到情绪时，就会造成神经网络之间的关联，这也正是我们所谓的“意义”。在相互竞争的不同情节之间做选择，这就是所谓的“决策”。依据中选情节和本能状态、习得状态之间的吻合程度，又可进一步决定后续情绪的种类和强度。情绪如果以某种形式和强度持续存在，就成了“心情”。大脑能够产生新情节，并采用其中最具效率的，这就是“创造力”。若不顾现实状况与求生价值，而持续不断地产生情节，则谓之“疯狂”。
我为心理生活搭建的物质结构，将引起某些大脑科学家的争议，同时被某些人视为不当，这是综合推理不可避免的命运。我在挑选假设时，已经尝试以诚实代理人的身份，来找寻众多意见的重心，也就是证据最具说服力且最一致的假设。在这个喧嚣的领域内，要想包括所有值得尊敬的模型和假设，然后再清晰地逐一加以区分，需要有一本完整的教科书。毫无疑问，事实将证明我的某些选择极为低劣。面对这样的必然后果，我在此先向那些受到轻视的科学家道歉。我很乐意这样做，因为我知道，任何一位观察者草率的忽略，都无法贬低他们应得的褒奖。
科学无法传达感觉
以上的说法使我在这里的讨论更合乎情理。接下来我要描述更深入的问题；在这些问题没有化解前，心灵的物质基础不可能真正解决。公认最困难的一个问题是：主观经验的本质。最近，澳大利亚哲学家、心灵研究学者查默斯（David Chalmers）把关于一般意识的“简单”问题，和关于主观经验的“艰深”问题相比，借此提出一些合理的看法。第一组问题是简单的，就像爬勃朗峰（Mont Blanc）比爬珠穆朗玛峰来得容易一样，为心灵研究上的古典问题：大脑如何反应感觉刺激？如何把资讯归纳成模式？如何把模式转变成文字？认知过程中的这些步骤，每一个都是当前热门的研究主题。
接下来的艰深问题，令人更难以捉摸：上述的简单问题中提到的大脑物理程序，如何进一步产生主观的感觉？当我们说自己“体验”到某种红或蓝的颜色时，到底代表什么意思？或者用查默斯的话来描述：“体验到远处传来不可言喻的单簧管乐，体验到极端痛苦的挣扎，体验到快乐的火花或是忘我沉思时的片刻平静。所有的这些现象，都属于我所谓的意识的一部分。也正是这些现象，组成了心灵的真正秘密。”[1]
哲学家杰克逊（Frank Jackson）在1983年提出了一个假设的实验，用来阐述主观的思考为什么无法从自然科学研究中获得。让我们假设在两个世纪之后，有一位神经生物学家了解所有和色彩相关的物理学，以及产生色觉的所有大脑线路。但是这位科学家从来没有体验过任何颜色——让我们称她为玛丽。所以玛丽终生被拘禁于黑白的房间，不晓得别人看到红色或蓝色的情景是如何，也无法想象别人对颜色会有什么感受。根据杰克逊和查默斯的想法，意识经验的某些性质，无法由大脑物理功能方面的知识推导出来。
尽管哲学家在本性上会幻想出行不通的死路或化解不开的僵局，并且像校长一般尽忠职守地长篇大论，然而，艰深的问题在观念上往往很容易被解决。有什么物质上的描述可能解释主观经验？要回答这个问题，我们首先必须认定，玛丽不知道看到颜色会产生什么样的感受，也无法享受夕阳西下时色彩上的微妙差异。同理，她以及全人类完全无法了解蜜蜂探测到磁场时的感受，也无法知道一条电鱼沿着电场定位时脑中出现的想法。我们可以把电磁能量转译成我们能够探察的生物感觉形式：视觉和听觉，也可以扫描蜜蜂和鱼的感官与大脑，以阅读其中活化的神经线路。但我们不能像它们那样感觉，永远不能。就连最具想象力的人和最专业的观测者，也无法像动物一般思考，不论他们多么盼望或多么想要欺骗自己。
但是，能力不足并不是问题的真正关键。要明显区分出主观经验的特征，我们需要了解科学和艺术所扮演的不同角色。科学所观测的是，谁能感受蓝色和其他感官刺激，而谁不能，并且解释为什么有这些差别存在。相对而言，艺术则是在具有相同潜能的人群中，传播个人的感受。也就是说，科学解释感觉，艺术传达感觉。大多数人和玛丽不同，能够看到整个颜色的光谱，也可以经由前脑内混响的神经线路，来感受颜色的产生。具有色觉的人都会产生类似的神经模式，其中差异则来自个人不同的记忆和文化取向，但在理论上，这些差异也可以经由脑部活动模式加以区分。尽管玛丽足不出户，也可以了解由这些模式推导出来的物理原因，她也许会说：“对，那就是其他人归类为蓝色的波长范围，而那些神经活动模式可以作为辨认和命名的工具。”如果蜜蜂和鱼类能够达到人类的智力水平，这样的解释对它们的科学家而言，也会同等清晰明了。
[1]关于大脑科学的艰深问题，在以下文章中多有解释：David J. Chalmers,“The puzzle of conscious experience,”Scientific American, 273:80-86(December 1995)。Daniel C. Dennett已经在Consciousness Explained(Boston: Little, Brown, 1991)一书中，彻底探索并独力解决了这个问题。
心灵手稿
艺术是人们向其他具有类似认知能力的人传递感觉的方式，但是我们如何确知艺术这种沟通方式足够精确，如何确定人们面对艺术作品时会确实产生相同的感觉？通过对许多艺术媒体所累积起来的反应，我们直觉地知道答案；我们也可以经由文字上对情绪的精细描述、评论分析，以及人性中带有细微差别但互相关联的大量数据得知。文化分享所扮演的重要角色，就是人文的核心。无论如何，我们可以在艺术引发共同感受的当儿，研究大脑和感觉系统的动态模式，科学将借此带来新的基本资讯。
当然，怀疑论者会说这是不可能的，科学数据和艺术永远无法互相转译。这样的反应是传统智慧下的产物，但是我相信这个想法是错的。重要关联的确存在：科学和艺术所具有的共同特性是传递资讯。从某个角度而言，科学和艺术采用的个别传达模式，在逻辑上可以看成是相当的。让我们假设以下的实验：有一群学者，也许是面临颜色挑战的玛丽所领导的一群人，已经由大脑的视觉活动模式，建立了一套符号式语言。他们的结果就像中文里的会意文字，其中每一个符号代表一种物体、一个过程，或一个观念。让我们称这个新的写作方式为“心灵手稿”（mind script），它可以翻译成其他的语言。心灵手稿的读者一旦增强阅读能力，就可以直接通过脑部显影技术来阅读心灵手稿。
当那些自愿充当实验品的人，心灵进入沉静平息的状态时，实验者会要求他们细述以往曾经发生的景象、召回梦中冒险的经历、默念诗篇、解数学方程式，或是回味一段旋律。在进行上述的活动时，他们神经线路上的激烈活动，可以利用神经生物学的技术加以显示。观测者在摊开的心灵手稿上看到的，并不是写在纸上的笔墨，而是活生生的组织内所产生的电流模式。这个程序至少能传递思考者的某些主观经验，也就是感受。观测者的回应则是大笑或哭泣，这个主观反应也可以经由他自己的心灵手稿传回来。借着观测大脑活动，这两个大脑就可以互相连接。
以这种方式，两个人无论是面对面隔着一张桌子，还是独自在各自的房间内，甚至在不同的城市中，都可以像有超感官的知觉（extrasensory perception，ESP，俗称第六感）般沟通。但是，这种沟通很肤浅。当第一位思考者瞄一眼他掩在手中的牌时，第二位思考者只需要神经图像的指引，就能知道牌面是什么；或是当第一位思考者在阅读小说时，第二位也能跟着阅读其中的叙述。
心灵手稿要和传统语言一样能正确传递，则有赖于使用者在文化上的共性。当文化重叠的部分很少时，稿本所能使用的单字可能只有100个；当重叠部分较广泛时，语词可能扩充到数千个。最有效率的稿本，可以表达出个人和特殊文化所固有的语调与华丽辞藻。
心灵手稿就像中国的书法，不仅是用来沟通现实与观念资讯的媒介，同时也是东方文明的伟大艺术形态之一。每一个汉字在美学和主观意义上都具有独特的微妙差异，可供书写者和阅览者分享。汉学家雷斯（Simon Leys）曾经就这个特质写道：“书法所使用的丝绢或纸张具有吸水性：毛笔最轻微的笔触、最小滴的墨水，都会立即留下痕迹，无法更改，也不能消除。毛笔就像测度心灵的地震仪，对每一个按压、对手腕上的每一个回旋，都有回应。中文书法就如绘画般诉诸视觉，是一种空间艺术，也如音乐般在时间中展开，同时像舞蹈般发展出一系列随着节奏起伏的动态步伐。”[1]
[1]Simon Leys对中国书法的诠释，出现在他对Jean Francois Billeter,The Chinese Art of Writing(New York: Skira/ Rizzoli,1990)一书的评论中。这篇评论发表在The New York Review of Books, 43:28-31(1996)。
自我与自由意志
但是我们仍然面对一个老问题：如果心灵受制于物理定律，在想象中又可以像书法般阅读，那么自由意志怎么可能存在？我所谈的并不是肤浅的自由意志，不是指不受周遭世界和人群的影响而自由选择自己的思想和行为，相反，我指的是不受自己身体、心灵的生理化学状态控制的自由。从自然主义的角度而言，自由意志更深层的含义是组成意识心灵的许多情节互相竞争的结果。最主要的情节能够激发情绪上的神经线路，并且对个人的沉思过程造成莫大的影响。它们赋予整个心智充沛的能量和集中力，并且指挥身体采取特殊的行动。表面上看来，做决定的本体好像是“自我”（self），但，什么是自我？
自我并不是存活在大脑内的一个无可形容的分离物体。相反，它是大脑情节中的主要戏剧角色。感觉位于身体之中，而身体产生心灵来治理所有的意识行动，所以自我必然存在于戏台中央，扮演重要的角色。自我和身体是无法分割的：尽管在情节的幻想里，自我具有独立性，但实际上无法和身体分隔；同样，身体在没有自我的情况下也无法存活很久。由于它们之间紧密地结合，我们几乎无法想象天堂和地狱里的灵魂没有那相当于身体形骸的奇幻对应物；我们还被教导说，就连耶稣基督和圣母马利亚，也都是带着形体升天的——他们的形体虽然具有超凡的神圣特质，但仍然是形体。如果自然主义者对心智的看法是正确的，就像所有的经验证据所显示的那样，同时灵魂这样东西也存在，那么神学家就面临了一个有待解决的新谜题：灵魂不属于物质，它存在于心灵之外，但无法和肉体分离。
自我是持续变化的戏剧中的一个角色，它对自身的行动缺乏全面的掌握。它并不只靠意识和纯理性选择来做决定，相反，决策时的大多数计算都是在无意识的状态下进行的——自我就像由牵线掌控而跳舞的傀儡。神经线路和具有决定性的分子程序，是在意识思考之外进行的。它们会把某些记忆存档而删除其他的，它们偏好联系和类比，并且会强化那些调节后续情绪反应的神经激素的循环。在帘幕拉起、戏剧上演之前，部分的舞台就已经安排好了，而剧本也已经大半完成。
这些已经准备好却隐藏着的心理活动，给人一种自由意志的错觉。我们对自己做决定时所采用的理由，经常只有模糊的概念，而且很少完全了解。有意识的心灵会把感知到的这类无知，当作有待解决的不确定因素，因而确保了自由意志的存在。然而，对于一个无所不知、完全投入于纯理性思考和固定目标的心灵而言，自由意志并不存在，就连那位赋予人类自由并在人类做了愚蠢选择时会表现不满的神，都避免拥有这种噩梦似的力量。
自由意志这个人类幻觉的副产品，似乎具有足够的自由意志推动人类的进步，以及提供给人类快乐。我们是不是应该就此罢休，不再进一步追问？不，我们不能。哲学家不会让我们这么做，他们会说：假如我们在科学的协助下，能得知所有的隐藏过程，到那时，我们是不是可以宣称特定个人的心灵是可预测的，所以心灵基本上是确实早已决定而缺乏自由意志？原则上，我们必须承认这是可能的，但只有在以下非常特殊的情况下才成立。如果在每个微秒内，我们在神经元、分子和离子的层次上，都能对组成思想的神经活化网络有所了解，那么就可能预期它们在下一微秒内的处境。但是，这样的理性分析若运用到普通的意识思想领域内，实际效果并不大，因为我们如果想要掌握、熟知大脑的运作过程，在这么做的同时，也必定引起大脑的变化。而且，数学上的混沌理论原理仍然成立。身体和大脑是由吵闹繁杂的细胞组成的团队，它们在微观上呈现出的不协调模式，是单纯的意识无法想象的。这些细胞随时都受到外在刺激的冲击，而这些刺激又是人类智慧无法事先预知的。任何一项事件都可能产生一连串的微观变化，最后导致新的神经活化模式。为了追踪这些因果相循的过程，我们所需采用的计算机将巨大得让人目瞪口呆，而且可以想象，操作过程将远比会思考的大脑本身更为复杂。尤其，心灵中的情景都具有无穷的细节，它们的内容会随着个人独特的历史和生理状况的演变而变化，我们如何能把这些资料一并输入计算机？
物理定律能够描述物体的运动和分子中的原子组合，但关于人类的思考，没有一个简单的决定性主张，能够像物理定律那样描述因果关系。我们既然无法完全了解并预测个人心灵，自我就可以继续充满热情地相信本身具有自由意志。这个状况很幸运，人类对自由意志具备信心，有利于生物体的调适，这种信心一旦丧失，心灵在宿命论的桎梏中，将逐渐颓废。因此，在有机体的时空中，对任何一个可以用来了解自我的感觉来说，心灵的确具有自由意志。
人工智能
最后，既然有意识的经验是物理现象而不是超自然现象，我们有没有可能人工创造出人类心灵？对这个在哲学上令人困扰的问题，我相信在原则上的解答是肯定的，但实际运作上则否，至少在未来的数十年甚至数世纪内，人工心灵的远景并不存在。
笛卡儿在三个世纪前首先考虑到这样的问题，他宣称人工的人类智慧不可能实现。他说，有两项绝对的标准总可以用来区分真实的心灵和机器：“你不论在机器面前说什么，它都不会改变自己的回答，即使是最愚笨的人，也可以做到这一点。”“对于出现在生命中的各种情况，机器也永远无法像我们这样，依据理性来行动。”
英国数学家图灵（Alan Turing，1912—1954）在1950年重新改良测试方法。在现在一般被称为图灵测试（Turing test）的探试下，一位诠释人员会向隐藏的计算机提出任何问题，而他唯一知道的是，有一个人或一部计算机会回答他的问题。如果经过一段相当长的时间之后，这位诠释人员仍然无法分辨和他对话的是人还是机器，他就输了，而机器的心灵就具有了相当于人类的地位。美国哲学家兼教育家艾德勒（Mortimer Adler）也提出了基本上相同的鉴别方法，不仅用来探究人工人种的可行性，同时也向整个唯物论哲学提出挑战。他说，在创造出这样的人工生命之前，我们无法接受一个完全以物质为基础的人类存在现象。图灵认为我们可能在数年内制造出人工人种，但艾德勒这位虔诚的基督徒，得到和笛卡儿一样的结论：这样的机器永远不可能存在。
当有人告诉科学家有些事情不可能发生时，他们习惯性的反应是着手去做，但他们的目标并不是在实验中找寻生命存在的最终意义；他们对这类宇宙性问题，最可能的回答是：“你所提出的，并不是一个有答案的问题。”他们的工作是以稳定扎实、步步为营的方式，在宇宙中进行探索。他们得到的最大报偿，是偶尔攀登上几乎无法抵达的高峰，就像英国浪漫主义诗人济慈（John Keats，1795—1821）笔下“在达连湾的科特斯”（Cortez at Darien），在那儿朝着一望无际向外伸延的视野“做毫无拘束的臆测”。依照科学家的天生特质，开始一个伟大的历程要比完成它更美好；在理论上提出启蒙性的发现，比完成最后的修饰来得更重要。
人工智能（artificial intelligence）这个科学领域又简称为AI，是1950年代第一台电子计算机发明后正式诞生的。在工作人员的定义中，这一领域在研究产生智能行为的必要计算，并尝试利用计算机来复制智能行为。半个世纪的研究工作产生了一些令人印象深刻的结果，有些程式能借由人类在认知过程中采用的几何对称规则，从不同角度下的特写镜头中，确认出物体和面孔。其他有些程式尽管品质很粗劣，但可以用来翻译语言，或依照累积的经验，归纳分类新的物品，这在做法上和人类心灵很接近。[1]
有些程式可以依据既定的目标，扫描并挑选可能的特殊行动。1996年，技术高超的下棋计算机“深蓝”（Deep Blue），虽在6个回合的国际象棋比赛中险些败给当时的世界冠军卡斯帕洛夫（Gary Kasparov），但赢得了“大师”的头衔。“深蓝”采用愚蠢的强迫算法，每秒钟以32个微处理器检视2亿个棋步。它最后输了，是因为无法像卡斯帕洛夫那样估量对手的弱点，从而筹划具有欺敌成分的长期策略。然而，到了1997年，程式重新改良后，“深蓝”险胜了卡斯帕洛夫：第一回合卡斯帕洛夫得胜，第二回合“深蓝”赢了，之后接连三回合平手，最后一回合则由“深蓝”得胜。[2]
我们继续在人类思考的各个领域内找寻模拟过程，希望能获得量子跃进式的进展。在进化计算（evolutionary computation）中，AI程序设计师在进化设计中纳入类似有机生物体所具有的程序。他们首先提供计算机一系列解决问题的选择，然后允许计算机从中挑选并修改既有程式。利用这个方法，计算机就可以如细菌以及其他简单的单细胞生物一般地演变。我们还可以另外加入一个真正达尔文式的伎俩：在计算机中放入可恣意突变的因子以改变既存的程序，接着这些程序会竞相解决问题，比如获得更多的食物和空间。至于突变的过程会产生哪些新程式，以及其中哪个新生程式能成功存活，则不一定可预料。整体而言，这些计算机品种可以在人类设计师的预期之外发生演变。计算机科学家已经有能力创造出可突变的机器人，它们可以穿梭于实验室中，学习并归纳实际的资源，同时阻挠其他机器人达成目标。在这个层次上，机器人的程式不再和细菌的本能类似，而和构造简单的多细胞生物比较接近，如扁形虫（flatworm）和蜗牛。如果计算机科学家能够在50年内有所成就，他们所跨越的，就相当于数千万年的生物进化过程。
[1]人工智能的定义来自Gordon S. Novak, Jr.,Academic Press Dictionary of Science and Technology, edited by Christopher Morris (San Diego: Academic Press,1992), p. 160。
[2]关于利用人工智能来下棋，以及玩需要决定能力的游戏（比如国际跳棋、桥牌），参见Fred Guterl,“Silicon Gambit,” Discover, 17:48-56(June 1996)。
人工情绪
尽管具备了这些成果，没有一位热衷于AI的研究人员会宣称自己已经拥有地图，能够由扁形虫的本能通往人类的心灵。这个介于扁形虫本能和人类心灵的巨大鸿沟，要如何拉近？针对这个问题，有两派学说出现了，其中之一以麻省理工学院的布鲁克斯（Rodney Brooks）为代表，他采取的是由下而上的方法。在这个方法之下，程序设计师把达尔文式机器人模型推广到更高的层次，并且一路添增新的想法，精研科技上的发展。到了某个时刻，人类心灵的能力很可能就会突然出现了。另一个方法是采取由上而下的做法，这是AI的祖师、同时也是布鲁克斯在麻省理学院的同僚闵斯基（Marvin Minsky）较喜欢的做法。他的做法直接集中心力探讨学习和智能的最高层次现象，因为构思和建造机器时可以直接把这些现象纳入，而不必涉及进化步骤。
尽管舆论充斥着对人类能力限度的悲观论调，人类的天分却是不可预测的：它具有产生惊人进展的潜能。在不久的未来，我们至少可能粗略地模拟人类心灵，其中大脑科学的水平，必须复杂到足以完全了解心灵的基本操作方式，而计算机科技也必须发展到足以模拟心理活动。也许某天清晨我们醒来，会发现在《纽约时报》上报道了这类战绩，同时刊登的也许还有癌症的一般疗法，以及在火星上发现的生物体。但是，我对这类事件会不会真的产生怀疑，且相信绝大部分的AI专家也倾向于同意我的想法。其中有两个原因，分别是功能上的障碍和进化上的障碍。
功能障碍指的是，输入和穿梭于人类心灵中的资讯极为复杂。理性思考的出现，是由身体和大脑不断借助神经放电和血液中激素的相互交流而产生的，接着再受到情绪控制的影响而调节心理状态、注意力并选择目标。要用机器复制心理活动，仅仅具备完美的大脑科学和人工智能科技并不足够，因为从事模拟工作的先驱，必须先发明并安置一个全新的计算方式——人工情感（artificial emotion，AE）。
产生人类心灵的第二个障碍是进化障碍，即人类独特的遗传史。人类的一般本性，也就是人类精神上的统一特性，是在现已多半为人所遗忘的环境中，历时数百万年进化出来的产物。如果不详加注意人类本性的遗传蓝图，即使我们模拟出来的心灵极具威力，但也可能更接近于某种外星访客，而不是人类。
就算我们知道遗传蓝图是什么，甚至能够加以遵循，它也只是一个开端。人工心灵要具有人类的特性，就必须模仿单独的个人，在记忆库中填满一生经验，包括视觉、听觉、化学感受、触觉和运动感觉，这些全都背负着情感上的细微差别。另外还有社交，一个人必定会和无数人有学识或情感上的接触。有了这些记忆之后，还必须产生意义，也就是附加在程式每一个用词和感官资讯上的广大连接网。在以上任务还没完成之前，人工心灵必然无法通过图灵测试；任何一个由人类所组成的评审团，都可以在几分钟内揭露机器的伪装，要不然，他们也必将这个机器送入精神病院。[1]
[1]许多从事大脑科学研究的一流科学家，已经把他们最近的成果写成大众读物。很幸运，其中最好的作品，包括了研究圈中成员所采纳的各种看法。其中对大脑结构以及与人类行为相关的神经和生化反应描述最好的著作，包括Paul M. Churchland,The Engine of Reason, the Seat of the Soul: A Philosophical Journey into the Brain(Cambridge, MA: MIT Press, 1995); Francis Crick,The Astonishing Hypothesis: The Scientific Search for the Soul(New York, Scribner, 1994) ［繁体中译本为《惊异的假说》，刘明勋译（天下文化）］；Antonio R. Damasio,Descartes’Error: Emotion, Reason, and the Human Brain(New York: G. P. Putnam, 1994); Gerald M. Edelman,Bright Air, Brilliant Fire: On the Matter of the Mind(New York: Basic Books, 1992); J. Allan Hobson,TheChemistry of Conscious States: How the Brain Changes its Mind(Boston:Little, Brown, 1994）［繁体中译本为《梦与疯狂》，朱芳琳译（天下文化）］；Stephen M. Kosslyn,Image and Brain: The Resolution of the Imagery Debate(Cambridge, MA: MIT Press, 1994); Stephen M. Kosslyn and Olivier Koenig,Wet Mind: The New Cognitive Neuroscience(New York: Free Press, 1992); Steven Pinker,How the Mind Works(New York: W W. Norton, 1997); Michael I. Posner and Marcus E Raichle,Images of Mind(New York: Scientific American Library, 1994)。当代对人类情感的研究，有一本由许多作者合著的书，做了详尽的回顾：Paul Ekman and Richard J. Davidson, ed.,The Nature of Emotion: Fundamental Questions(New York: Oxford University Press, 1994)。上述的著作，在某种程度上，也深入探讨了当代对有意识经验的看法。神经生物学研究在哲学上开创的许多分支，是以下著名作品的探索中心：Patricia S. Churchland,Neurophilosophy: Toward a Unified Science of the Mind-Brain(Cambridge, MA: MIT Press, 1986); Daniel C. Dennett,Consciousness Explained(Boston: Little, Brown, 1991); Daniel C. Dennett,Darwin’s Dangerous Idea: Evolution and the Meanings of Life(New York: Simon＆Schuster, 1995); John R. Searle,The Rediscovery of the Mind(Cambridge, MA: MIT Press, 1992)。Roger Penrose在Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness(New York: Oxford University Press, 1994)中论道，传统科学和人工电脑计算都无法解决人类心灵方面的问题。他预见，极端的新方法将在量子物理和细胞生理学的新观念中诞生。然而，只有很少的科学家，迫切觉得需要远离现今的研究路线，因为对目前而言，现今的路线已经带来许多戏剧化的进步。有关当代意识研究的特别面向，则出现在Margaret A. Boden,TheCreative Mind: Myths and Mechanisms(New York: BasicBooks, 1991); Daniel Goleman, Emotional Intelligence(New York: Bantam Books, 1995); Simon LeVay, The Sexual Brain(Cambridge, MA: MIT Press, 1993); Steven Pinker, The Language Instinct: The New Science of Language and Mind (New York: W. Morrow, 1994)［繁体中译本为《语言本能》，洪兰译（商周）］。我自己对人类心灵物理基础的看法，或多或少采纳了上述著作，而且我也咨询了其中的一些作者，以及其他大脑科学研究人员的意见。另外，我还采用了Behavioral and Brain Sciences期刊中卓越的回顾文章以及评论。
