建筑有许多方面是未经训练的人无法观察到的。
弗兰克·盖里
著名解构主义建筑师
假设你是一个小朋友，爸爸妈妈坚信你是科学家的苗子。在圣诞节那天，他们交给你一个旧闹钟，说道：“来吧，小机灵鬼，把这个闹钟拆了，然后再拼起来，一边做一边给我们讲解讲解原理。”这道题对你来说太简单了。闹钟是一个有特定功能的结构体，它的零件数量有限，不过是轮盘、齿轮和弹簧。它的功能也是已知的。如果你完全不知道闹钟是干啥用的，手里只有一堆零件，那问题就复杂多了。
对人类大脑研究者来说，我们面对的是890亿个神经元，需要回答的问题则是这么多个神经元如何相互连接，并且产生人类的认知活动。我们对大脑又是解剖，又是染色，又是针探，还绘制脑图谱，甚至窃听脑信号。为了找寻背后的神秘魔法，我们认真收集海量数据，研究脑损伤病人，测试天才们的特异功能。每一年，26000名脑科学家汇聚在神经科学学会的年会上，交流各自的数据和想法，但是，这个学科仍在苦苦寻找一个能统合所有已知信息的理论框架。这件事为什么如此困难？科学家们到底忽略了什么？这个问题一定还存在另一面，有待我们去发掘。在20世纪中叶，理论生物学家罗伯特·罗森向他的女儿提出了一个难题：“通过新陈代谢、复制和修复，组成人体的物质大约每8周就会完成一次彻底的更新。但你依旧是你，你的记忆、你的人格依旧在那里……如果科学坚持追踪粒子，就会跟着粒子穿越整个生物体，从而完全错过了生物体本身。”1
罗森的论述暗示，有机体必定独立于构建生命系统的物质粒子。的确，脑的结构组成及其功能只是整个故事的一部分。一个系统的结构与其功能之间，一定有一个常被忽视的第三方力量存在，将二者联系在一起。其中缺失的是系统各局部结构如何组织，局部之间的互动有何效果，以及其与时间和环境之间的关系。罗森的导师、芝加哥大学的理论物理学家和数学家尼古拉斯·拉舍夫斯基（Nicolas Rashevsky）将之称为“关系生物学”（relational biology）。这些概念被电子工程及系统生物学的研究者广泛接受，但即便在罗森提出警示的50年后，大多数分子生物学家和神经科学家依旧对此一无所知，抑或是熟视无睹。
引导我采用这一另辟蹊径的方式思考大脑结构的人是约翰·多伊尔（John Doyle），加州理工学院的一名控制与动力系统、电子工程及生物工程学教授。多伊尔博士教给我们的第一课，就是研究局部不能长久。学校给你提供看书、吃饭、洗手和储物的地方。你家的房子也一样。但是，学校和你家不是一回事，它们的功能不同，在其中活动的人也完全不同。二者的一大区别在于局部的组成方式，也就是结构。匈牙利裔英国人、博物学家迈克尔·波拉尼（Michael Polanyi）曾说过：“机器的运作受两大原则制约。位处高层的是机器设计原则，位于底层的是机器依赖的物理化学过程，前者控制了后者。”2在某种意义上，机器的设计控制了自然世界，使其得以完成某个使命。波拉尼将这些制约关系称为强加于物理和化学法则之上的“边界条件”。
The Consciousness Instinct
波拉尼指出，生命体和机器一样，也拥有以上特征：“和机器一样，生命体这个系统的运作也遵循两个不同的原则：充当边界条件的结构，和生命体行使功能时所依赖的物理化学过程，前者控制后者。因此，这一系统也可被称为一个受双重控制的系统。”3
波拉尼所说的设计即生命体的结构，这就是理解心脑复合体的关键所在。这是一个至关重要的洞见。
