《惊人的假说》 无锋解读
《惊人的假说》| 无锋解读
关于作者
弗朗西斯·克里克是英国著名的生物学家、物理学家和神经科学家。他因为和詹姆斯·沃森共同发现了 DNA，也就是记载人类遗传信息的生物分子的双螺旋结构，而获得了1962年的诺贝尔医学奖。可以说 DNA 结构的发现解决了分子生物学的基础问题，从此将遗传学和生物医学带入了快速发展时期。
作为当时生物学的泰斗级人物，克里克在70年代把自己的研究兴趣转移到了神经科学，还把“灵魂”，这个哲学、心理学上的难题当成了神经科学的问题来研究，可以说是对“灵魂”这个宗教中的基础概念提出了挑战，同时也拉开了使用自然科学方法研究人类精神活动的序幕。
关于本书
《惊人的假说》这本书介绍了作者在探索“灵魂”的过程中所采用的方法，以及当年脑神经科学领域的新晋研究成果。这本书重要的价值并不是书中给出的实验结果，而是书中所描述的一套研究复杂问题的科学方法。
核心内容
要解决一个复杂的问题，科学的方法包括四步：分别是定义问题、拆解问题、建立科学假说，以及通过实验，对假说进行验证和完善。即使是面对“探索灵魂”这样复杂的问题，以上四步仍然可以帮助我们找到解决方案。
你好，欢迎你每天听本书。今天为你解读的这本书叫做《惊人的假说》，副标题是“灵魂的科学探索”。这本书的中文版一共有28万字，我会用大概20分钟的时间为你提炼书中的精髓：看看怎么用科学的方法来研究一个复杂的问题。
相信每个人都有自己想要弄明白的问题。比如公司的管理者想要了解如何提升公司的核心竞争力，投资者想要知道哪里才是未来的“风口”，而产品的设计者想搞清楚用户到底想要什么样的产品。可以说，我们每个人都在不停地遇到问题和解决问题，而生活中大部分的问题，有一个共同的特征，那就是：不再像上学考试时那样有标准答案，而是需要我们自己去寻找和发现最合适的答案。所以在这个过程中，懂得科学的思考和研究方法就变得非常重要。
本书的作者弗朗西斯·克里克是英国著名的生物学家、物理学家和神经科学家。他因为和詹姆斯·沃森共同发现了 DNA ，也就是记载人类遗传信息的生物分子的双螺旋结构，而获得了1962年的诺贝尔医学奖。可以说 DNA 结构的发现解决了分子生物学的基础问题，从此将遗传学和生物医学带入了快速发展时期。作为当时生物学的泰斗级人物，克里克在70年代把自己的研究兴趣转移到了神经科学，还把“灵魂”，这个哲学、心理学上的难题看成了神经科学的问题来研究，可以说是对灵魂这个宗教中的基础概念提出了挑战，同时也拉开了使用自然科学方法研究人类精神活动的序幕。
《惊人的假说》这本书就介绍了作者在探索灵魂的过程中所采用的方法以及当年脑神经科学领域的最新研究成果。对于我们来说，这本书最重要的价值并不是书中给出的实验结果，而是书中所描述的一套研究复杂问题的科学方法。学习这套方法之后，相信我们在面对生活中的难题时，就不会再手足无措，而是可以用科学的方法，一步一步地找到解决方案。
介绍完这本书的基本情况和作者概括，那么下面，我就来为你详细讲述书中的内容。克里克所采用的“科学研究方法”主要包括四步，分别是定义问题、拆解问题、提出科学假说以及对科学假说的验证和修正。这里所说的“科学假说”，就是我们根据所观察到的现象，通过符合逻辑的猜想，对所研究的问题给出的一种解释性的答案。比如古代人在有限的活动范围内，用“天圆地方”的假说来解释日月更替的自然现象；再比如天文学家提出了“宇宙大爆炸”假说，来解释他们观察到的宇宙膨胀的现象。也就是说，对于一个开放性的问题，如果提出的“假说”可以解释观察到的现象，那这个“假说”就可以被认为是一种答案。我们接下来就看看，作者是怎么使用这套方法来研究“灵魂”这个难题的。
第一步就是要定义问题，也就是搞清楚我们要解决的到底是什么。“定义问题”是之后所有工作的基础。如果没搞清楚要解决的问题，那就像是射箭前还不清楚靶子在哪，得到的答案也一定是错的。说到这，可能很多人会疑惑：“搞清楚灵魂是什么”，这就是问题啊，为什么还要花功夫去定义呢？其实并不是这么简单。如果我们仔细研究灵魂这个词的来历，就会发现，灵魂其实是一种“假说”，是用来回答“人类的行为是由什么来控制”这个问题的。
人类对于世间万物一直都很感兴趣，总是尝试着解释所观察到的各种现象。比如同样是被压迫，为什么有的人可以忍，而有的人要揭竿而起呢？为什么不管是好人还是坏人，死后躯体都会一动不动？为了解释这些现象，宗教就提出了“灵魂假说”，认为人是由躯壳和灵魂组成的，而人的行为由灵魂来驱使。因为每个人都有不同的灵魂，所以每个人面对同样的事情会有不同的反应。一个人死后身体之所以不能再活动，是因为灵魂离开了身体，或是去天国，或是去地狱，又或者是进入了下一个轮回。
所以说，探索灵魂，其实就是探索“人类的行为是由什么来控制”这个问题。但在研究这个问题的过程中，现代神经生物学家已经不需要借助灵魂这个宗教概念了。这是因为随着现代分子生物学的发展，人类对大脑的认知提高了，我们能提出新的假说来解释这些现象。这就像在达尔文之前，人们一直认为自己是由“造物者”创造的。直到达尔文发表了《物种起源》这本书，人们才发现原来还可以用“进化假说”来解释人类是如何诞生的。在“进化假说”中没有“造物者”这个角色，但也一样解释得通。所以，克里克和其他神经生物学家在研究的过程中，并没有去证明灵魂是虚假的，而是在解释“什么控制着人类行为”这个问题时，不再使用灵魂这个假设了。
总结一下，经过分析，探索灵魂，其实就是研究到底是什么支配着人们的行为。而根据现代人对自身的认知，人的所作所为与大脑中的精神活动有关。所以说，我们要研究的是“大脑精神活动是如何控制人类行为”这个问题，而灵魂这个概念在寻找答案的过程中，已经不再需要了。
明确了目标问题，科学研究方法的第二步就是对目标问题进行拆解。“拆解”，顾名思义，就是把一个复杂的问题分拆成一个一个的小问题来解决。当这些小问题被一一解决之后，大问题的答案也就找到了。举个例子，如果让你直接回答“如何移民到火星”这个问题，一定非常困难，因为移民火星的过程非常复杂，复杂到我们不能直接给出答案。但是如果我们把这个问题拆解，就会发现“如何移民火星”包括了“如何进行长时间的太空载人飞行”和“如何改造火星的居住条件”两个子问题。而“长时间载人飞行”的问题，又可以拆解为“火箭制造”和“生命维持”两个更细的问题。通过这种拆解，一个复杂的问题变成了许多小问题，我们就可以逐个击破这些小问题，完成对复杂问题的解答。
那我们再回到刚刚的问题，就是“大脑的精神活动如何影响了人的行为”。我们觉得这个问题复杂，是因为人脑每天会接受很多不同种类的信息，不同的外界信息会让我们产生不同的精神活动。比如看足球比赛会激动，碰到热的物体会躲开等等。所以，克里克把问题按信息的种类进行了拆分，并且重点研究，“当收到视觉信息时，大脑会产生怎样的精神活动”这个子课题。
之所以选择这个方向，克里克是从三个方面来考虑的。首先，“用眼睛看”是人们获取外界信息的主要来源，视觉对大脑精神活动的影响，比其他信息源更重要。第二，视觉信息的输入更容易被控制。比如，只要使用同一张图，就可以确保不同人的眼睛，在不同时间看到的信息是一样的。而大脑针对视觉信息产生的反馈也更容易比较，面对图案中的颜色、形状等信息，看到了就是看到了，没看到就是没看到，不会像触觉那样，出现“有点痛”这种模棱两可的答案。第三点，选择视觉作为突破口，也是为了方便设计和进行实验。因为出于伦理和法律的原因，很多实验是不能直接在人的身上做的。但当时已经有研究成果证明，灵长类动物和人类的视觉系统有着很多相似之处，所以选择视觉实验入手，可以让在动物身上得到的实验结论，更接近人体的真相。如果我们选择研究人脑对语言输入产生的精神活动，那就不能用猴子来做实验了。毕竟猴子不使用人类的语言，实验的结论也不具备可迁移性。
当然，为了研究视觉对大脑精神活动的影响，作者运用了“还原论”的思想将这个问题继续拆分。这里所说的“还原论”，是物理学、化学和分子生物学常用的重要理论方法。它的核心思想就是：复杂系统的行为，是由它各个部分的行为以及相互作用来组成的。所以，要研究视觉对大脑精神活动的影响，其实就是研究人们在看到图像后，有哪些神经细胞参与了这个过程，并且它们都起了什么作用。
我们现在回头总结一下，在“问题拆解”这个阶段，作者把“大脑精神活动如何控制人类行为”这个复杂的问题一层一层的分拆，把研究重点聚焦在了“人们看到图像后，有哪些神经细胞参与了这个过程，并且它们在这个过程中都做了哪些工作”。选择这个研究问题，是因为充分考虑了实验的可行性和已有的研究资源之后，发现它是研究大脑精神活动的突破口。这就像打仗一样，只有集中有限的力量攻击“城墙”上最薄弱的一个点，才能最快地拿下城池。
在完成了定义问题和拆解问题之后，科学研究的第三步是提出假说。就像我们在前面讲到的，假说是对所研究的问题给出一种解释性的答案，之后的实验设计都会围绕着这个假说来进行。
要建立一个假说，就需要根据观察到的现象进行逻辑推理。在书中，作者举了三种典型的现象，作为构思假说的基础。第一种典型的现象：当我们闭上眼睛时，所有的图像都会消失，但是我们在短时间内仍然可以回忆出刚才看到的内容。这就说明视觉信息存在唯一的“入口”，那就是我们的眼睛，而且视觉信息会被短暂的记录在大脑中。第二种典型现象：我们左眼和右眼看到的视觉画面，其实是不太一样的，但是我们并没感觉到画面有什么重叠，或者是不自然的过渡。这就说明大脑对于不同的视觉信息会进行整合。第三种典型现象：当我们看一幅油画时，虽然画只有一个平面，但是我们也能解析出它所表达的三维信息；当我们透过栏杆看到一个人时，不会因为人的图像被栏杆分割而认为看到的是多个人。这就说明，大脑所理解的视觉信息，与眼睛看到的信息并不会完全一样。
根据这三种典型的现象，作者用逻辑推理的方法，来猜测大脑对视觉信息的接收和处理机制。可以肯定的是，大脑不是像一块屏幕那样，只能接收眼睛的“投影”，而是能对所“看”到信息进行主动地处理。所以这个过程主要包括三个功能模块，分别是视觉模块、信息处理模块和记忆模块。视觉模块的主要功能是，把视觉信号转化成生物电信号，信息处理模块负责从生物电信号中提取视频信息，并进行必要的解释和补充。记忆模块就是负责在整个过程中，提供信息的存储功能，保证信息能够得到正确的处理。
总结一下，在这个阶段，作者提出了一种科学的假说，来解释所观察到的现象。假说认为，人在看到东西时，主要有三类神经细胞参与了这个过程，分别负责视觉信号的转化、视觉信息的处理和相关信息的存储。信息在三类神经细胞之间，是双向交互的，而不是单向传输的。这个假说就是之后验证和实验设计的基础。
研究的最后一步，就是通过实验来验证和完善科学假说了。本书中描述了很多实验，来验证和补充假说，我精选了其中所使用的三种关键研究方法，为你介绍。分别是黑箱研究、对比研究和仿真研究。这三种研究策略可以帮助我们对假说的细节进行验证和填充，从而一步步地接近真相。
所谓黑箱研究，就是把一个复杂的系统看成一个整体、一个“黑箱”，想知道这个黑箱有什么功能，你可以观察，它对不同的输入信息有什么不一样的反应。在研究过程中，科学家不可能去切开一个活人的大脑来观察。或者说，就算有这么高超的科技，也很难看出大脑在这个过程中都做了哪些工作。这个时候就可以使用黑箱研究的方法。
比如书中举了一个例子，科学家们想了解大脑辨认颜色，是不是只靠眼睛看到的颜色信息，就设计了一个黑箱实验。他们找了一个失去颜色感知能力的人。失去颜色感知能力，意味着测试者的视野中只有黑、白两种颜色。科学家为他提供了两个亮度一样，但是颜色不同的方块。当测试者观察单个方块时，并不能区分颜色是不是相同。但如果把两个方块放在一起，测试者就每次都能分辨出来。这就是典型的黑箱实验，科学家们发现，大脑内部有“颜色推理”的功能。这个细节功能就可以补充到原来的假说中来做进一步的研究。
不只是生物学，黑箱研究的方法同样被广泛应用在其他领域。举个例子，我们研究小行星的结构时，不可能把小行星劈开来看，所以科学家就会给这个小行星制造撞击，然后采集撞击后的地震频率，推测其中的结构。
第二个关键的研究方法就是对比试验。我们在验证假说的过程中，需要了解细胞的具体功能，就是看哪些细胞负责推理，哪些又负责记忆。对比试验就可以帮助我们，准确判断具体细胞的功能。一个典型的对比试验通常要设定两个参照组，一组有某个正常活动的细胞，而另一组没有。通过对比来看，这个细胞能起什么作用。
书中举了一个例子，是贝塞斯塔国立眼科研究所的戴维·罗宾逊，和他的同事们对猴子的丘脑后结节功能所设计的对比试验。他们通过化学手段，抑制了猴子丘脑后结节的一块区域，结果相比于没有抑制的情况，猴子变得很难专注地看一件东西并形成记忆。而如果研究者降低了对这块区域的抑制，猴子就可以轻松地形成视觉注意力。通过这个对比实验就可以确定，丘脑后结节对视觉注意力的形成有着重要的影响。所以，对比实验的方法，能够帮助科学家将假说中的功能，精确定位到细胞层面。
在生活中，运用对比试验的方法，可以帮助我们更精准地给出解决问题的答案。举个例子，比如公司的销售额今年有所下降，管理层猜测是不是因为产品的质量问题。这时如果你学了对比实验的方法，就可以通过全国调研，来看看同样的产品，是不是有些销售员的业绩一直在上升。如果确实有这种现象存在，就可以初步地判断，这应该不是产品质量的问题，而是销售人员所采用的销售技巧或者推广方式的问题。那接下来就可以找一些业绩不好和业绩好的销售员对比一下，看看他们在营销的过程中，都采用了哪些不同的方法。这样就可以找到问题的根源。
第三个关键的研究方法是仿真实验。所谓仿真实验，就是通过人工来构建一个系统，去模拟研究对象。在仿真实验中，我们只需要定义每个小单元的基础属性以及它们之间的相互作用关系，就可以通过计算机运算，看到最终的群体行为是什么样的。对于像大脑这种复杂系统，我们可以通过黑箱实验和对比实验，来发现大脑的功能，并定位到具体的神经细胞，但是神经细胞之间的协作机制，却很难通过实验来发现。毕竟大脑在推理过程中，细胞间到底传递了什么信息，又做了怎样的协作很难通过观察性的实验来发现。这个时候，仿真实验就可以派上用场了。
书中举了一个例子，来说明仿真网络是怎么模拟大脑学习过程的。1982年，加州理工学院的约翰·霍普菲尔德制造了一个“霍普菲尔德网络模型”，来研究人脑神经元之间的协作方式。普通的信息传递网络都是单向传递信息的，就是我收到什么就传递什么，但霍普菲尔德网络的创新之处，就是在这种单向信息传递过程中，增加了反馈机制，让网络节点可以根据输出结果的对错，来调节各个输入信息所占的比重，这个过程叫做“网络训练”。
打个比方，有五个人同时告诉我他们看到的数字，有两个人说看到的是1，其他三个人说是2。这五个人在我心中的地位都是一样的，看到2的人多，所以我就觉得正确的数字应该是2，我跟下一个人说的也是2。这就是最基本的单向信息传输。但在霍普菲尔德网络里，是有裁判的，裁判告诉我，其实正确的数字是1，并不是2。那在下一轮信息传递中，我就会更信任之前说1的那两个人。这就是在训练过程中，对不同输入信息的比重调整。经过测试，这个网络在经过几次的训练后，就可以找出输入信息和输出信息之间的关系，并且会根据输入的信息给出正确的输出。
霍普菲尔德网络模型给了生物学家们很大的启发，让大家第一次看到了一种对人们记忆或者经验形成的解释。克里克也因此在假说中对信息处理模块进行了细化，提出了不同脑皮层间的分工以及跨皮层的回路模型。我们并不是要讲解这些具体的细节，而是要说明，仿真实验是帮助我们了解复杂系统工作原理的一种有效方法。
仿真研究不仅可以帮助我们理解复杂系统如何工作，还可以在低成本的情况下，预测复杂系统的表现。比如在航空航天领域，可以通过计算机来模拟火箭在空中的飞行情况，帮助科学家提前发现问题，降低潜在的损失。再比如我们每天看的天气预报，也是利用计算机模拟云层的运动，提前给出的预测。这些都是仿真实验在实际生活中的应用。
到这里，今天的主要内容就说完了，我们再来回顾一下今天都学了哪些内容。我们主要讲的就是，怎么使用科学的方法来解决一个复杂的问题。一套科学的研究方法主要包括四步：分别是明确问题、拆解问题、建立科学假说以及通过实验，对假说进行验证和完善。即使是面对“探索灵魂”这样复杂的问题，以上四步仍然可以帮助我们找到解决方案。
明确问题就像是在射箭前找好靶子。我们通过对灵魂这个词的来源进行研究，发现灵魂本身并不是一个问题，而是一种对人脑精神活动的解释。根据现代人们对自身的认知，人的所作所为与大脑的精神活动有关。所以说，我们要研究的问题就是，“大脑精神活动是怎么影响人类行为”，而灵魂这个概念在寻找答案的过程中，已经不再需要了。
但“大脑精神活动影响人类行为”这个问题很宽泛，让人无从下手，这个时候就需要拆解问题。拆解问题是把一个大的问题拆分成一系列的子问题，然后集中精力对其中的某些子问题优先解决。在这本书中，作者就把复杂问题进行了分拆，重点研究“人们在看到图像后，有哪些神经细胞参与了这个过程，并且它们在这个过程中都做了哪些工作”。选择这个研究问题作为突破口，是充分考虑了实验的可行性和已有研究的资源。
明确了突破口，作者就根据观察到的现象提出了科学假说，并且通过实验对假说进行了验证和完善。我重点介绍了作者采用的三种实验方法，分别是黑箱实验、对比实验和仿真实验。这三种实验都有他们对应的使用条件和目的，在日常生活中也有很多的应用案例。
读完这本书，我觉得我们在学习作者研究问题的过程中，除了学习他的方法之外，还应该学习他“抓重点”的工作方式。作者并没有试着去解决和大脑精神活动相关的所有问题，比如他会刻意地回避“意识”这个词的使用，因为不同领域对于意识这个词的理解有很多不同。与其在这个概念上浪费时间，作者认为，不如抛开分歧，把有限的精力放在真正有价值的神经细胞研究上。在生活中，我们也应该明确自己的工作重点，不要为一些细枝末节的事情分散太多的精力。
撰稿：无锋 脑图：摩西 转述：于浩