這兩個發(fā)現(xiàn)，即光順著地球轉(zhuǎn)動和逆著地球轉(zhuǎn)動的速度一樣和熱的東西發(fā)光的光譜，都很稀奇，當(dāng)時它們同日常生活并沒有什么關(guān)系?？墒?，從第一個發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了狹義相對論，從第二個發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了量子力學(xué)。到1925年，對這兩個重大科學(xué)領(lǐng)域完全了解了，并且由此發(fā)展了原子構(gòu)造、分子構(gòu)造、核能、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、X光、超級計算機等等。假如沒有狹義相對論和量子力學(xué)，這些都不會有。從 1925 年之后，幾乎所有的 20 世紀(jì)的物質(zhì)文明都是從這兩個物理基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展衍生的?，F(xiàn)在，不光是應(yīng)用，還在廣泛地開發(fā)。

        關(guān)于 21 世紀(jì)的科學(xué)發(fā)展，我主要想講講物理科學(xué)的前景，我不敢講其它的科學(xué)，就是物理科學(xué)的前景也是我個人的看法。我認(rèn)為，物理科學(xué)的發(fā)展前景是很好的。為什么呢？因為目前的情況正像 20 世紀(jì)初出現(xiàn)的情況一樣。20 世紀(jì)初的兩個著名的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，提出了兩個科學(xué)疑問：即光順地球轉(zhuǎn)動和逆地球轉(zhuǎn)動時的速度為什么一樣？如何解釋熱的東西發(fā)光的光譜？現(xiàn)在，我們同樣也有兩個疑問：第一，目前我們的物理理論都是對稱的，而實驗表明有些對稱性在弱作用過程中被破壞了（1997年是吳健雄先生做的宇稱不守恒定律實驗的 40 周年紀(jì)念，她的文章是 40 年前的2月15日發(fā)表的，她是1997年2月16日去世的）；另外一個疑問是一半基本粒子是永遠獨立不出來的。我們現(xiàn)在知道，所有的中子、質(zhì)子、原子、分子都是由兩類基本粒子組成的：一類是夸克，另一類是輕子。一共有6種夸克，6種輕子。可是這6種夸克，每一個都不能單獨自由行動，從來沒有人觀察到它們可以自由地存在。我們現(xiàn)在認(rèn)為，理論是對稱的而實驗表明對稱被破壞這個疑問被解答為這個破壞來自于真空。什么是真空？真空是沒有物質(zhì)的態(tài)，可它仍有作用，有作用就有能量的漲落。這能量的漲落是可以破壞對稱的。為什么夸克走不出來呢？這和超導(dǎo)類似。超導(dǎo)是抗磁場的，假如有一塊材料沒有變成超導(dǎo)前有磁場通過，一變成超導(dǎo)，磁場就被排出來了。假如有一個圓圈，里面有磁場，沒變成超導(dǎo)前磁場可以任意進出，一旦變成超導(dǎo)，磁場就走不出來了。我們認(rèn)為，在真空的漲落中，很可能有單磁子和反單磁子，它們抗量子色動力學(xué)的場。我們認(rèn)為，真空是物理的相對論性的凝聚態(tài)，它雖然是沒有物質(zhì)的態(tài)，但卻是有作用的，也是可以激發(fā)的。

        相對論的重離子碰撞，通過高能量 100GeV/N 的金核和金核相碰撞后，金核可以相互穿過去，在二核中間產(chǎn)生新的真空，這里面夸克就可以自由行動。這個方面正在研究，這臺對撞機建造在 Brookhaven，1999 年就可以造成，總投資約十億美元。如果真空是可以被激發(fā)的，那么粒子的微觀世界和宏觀的真空就結(jié)合起來了。這將是一個新的發(fā)展。

        在宇宙中，有一種叫做類星體（quasar）的東西，我們不知道它是什么，它不是普通的星，它的能量來源我們不知道，每個類星體的能量可以是太陽的E15（10^15）倍，這是很大很大的。估計在宇宙里約有100萬個類星體，其中有1000個我們在仔細研究。這個能量絕對不是核能量，太陽的能量來自核能量，它比太陽的能量大得多。類星體的發(fā)現(xiàn)是在 1961 年，那年發(fā)現(xiàn)了兩個。最早發(fā)現(xiàn)的兩個類星體之一，是 3C273 , 3C 是英國劍橋目錄的第三本，273 是其中第 273 星。這個類星體在 1982 年 2 月，一天之內(nèi)能量增加一倍，這是非常稀奇的，不僅能量大，而且可以一天之內(nèi)增加一倍。宇宙中還有很大能量的來源我們是不知道的。

        另一個在宇宙中的大問題是暗物質(zhì)。從引力我們知道有暗物質(zhì)存在，可是用光看不見，紅外、紫外、X-光都看不見。宇宙里 90% 以上是暗物質(zhì)。暗物質(zhì)存在的證明很簡單，拿一個星系（galaxy），在距離這星系中心 r 處，量任何星或星際塵埃（dust）、粒子等的速度 u，M(r) 是從星系中心至 r 間的引力質(zhì)量。從牛頓定理，離 galaxy 向非常遠，如果 M(r) 不繼續(xù)增加，u 應(yīng)該越來越小，可是事實上不然。拿任何一個星系，u 并不減小，就說明有很多引力質(zhì)量在里面。NGC3192 不是單獨的一個例子，現(xiàn)在已測量的有 967 個星系，所有的都是這樣，沒有一個例外。這些暗物質(zhì)是什么我們不知道。所以在宇宙中有 90% 以上的物質(zhì)我們不知道，有極大的能量來源我們不知道。真空有可能被激發(fā)。我們研究這個問題的方法是想制造一個狀態(tài)，它和當(dāng)初宇宙開始大爆炸的情況相似。大爆炸開始就是一個激發(fā)的真空，制造出這個狀態(tài)也許可以使我們測量出它的特性。

        在整整 100 年前，湯姆遜（Thompson）發(fā)現(xiàn)電子，從那以后影響了我們這世紀(jì)的物理思想，即大的是由小的組成的，小的是由更小的組成的，找到了最基本的粒子就知道最大的構(gòu)造。這個思想不僅影響到物理，還影響到本世紀(jì)生物的發(fā)展，要知道生命就應(yīng)研究它的基因（gene），知道基因就可能會知道生命。我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這并不然。小的粒子，是在很廣泛的真空里，而真空很復(fù)雜，是個凝聚態(tài)，是有構(gòu)造的。也就是微觀的粒子和宏觀的真空是分不開的，這兩個必須同時處理。知道基本粒子就知道真空的觀念是不對的。從這個簡單化的觀點出發(fā)不會有暗物質(zhì)，也不會有類星體這類的東西。我覺得，基因組（genome）也是這樣，僅是基因并不能解開生命之謎，生命是宏觀的。

        20 世紀(jì)的文明是微觀的。我認(rèn)為，21 世紀(jì)微觀和宏觀應(yīng)結(jié)合成一體。

        就如造計算機，是不是越小的集成電路就越好呢？我們可以把集成電路越造越小，小到氫原子，可是我們對氫原子完全懂，這里不可能再有什么信息。可能 21 世紀(jì)的計算機要的是較大的，是個凝聚態(tài)的單位，這里的信息才更多。20 世紀(jì)是越微小越好，我們覺得小的是操縱一切的，而我猜測，21 世紀(jì)將要把微觀和宏觀整體地聯(lián)系起來，這不光是影響物理，也許會影響到生命的發(fā)展。微觀和宏觀必須要結(jié)合起來，這個結(jié)合對應(yīng)用科技可能會有極大的影響。這 20 世紀(jì)的科學(xué)文化發(fā)明在 19 世紀(jì)末都是很難想象的！沒有 20 世紀(jì)初基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，本世紀(jì)的科技應(yīng)用和開發(fā)也沒法產(chǎn)生出來。21 世紀(jì)也許會有同樣的發(fā)展。目前，微觀和宏觀的沖突已經(jīng)非常尖銳，靠一個不能解決另一個，把它們聯(lián)系起來會有一些突破。這個突破會影響科學(xué)的將來。

        讓我看 21 世紀(jì)的物理學(xué)的前景：激發(fā)真空，微觀和宏觀的物理的結(jié)合，制造像宇宙開始的狀態(tài)，了解暗物質(zhì)，了解類星體的能源，了解 CP 不對稱的原理。什么是 CP 不對稱呢？粒子和反粒子，左和右不對稱，就是 CP 不對稱。因為 CP 不對稱，所以我們能夠存在。我們都是由質(zhì)子和電子組成的，我們宇宙里沒有很多的反質(zhì)子和正電子。在大爆炸一開始它們應(yīng)該是一樣的，所以 CP 不對稱也是一個很重要的問題。

        80年代中期以來，無論是心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)還是分子神經(jīng)生物學(xué)，對意識及其神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)的研究，都取得了較大的進展。心理學(xué)家們通過巧妙設(shè)計的實驗，以數(shù)據(jù)為依據(jù)客觀地分析了意識和無意識的認(rèn)知過程；認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家們應(yīng)用無創(chuàng)性腦功能成像技術(shù)和其他生理學(xué)方法在人類被試和猴的實驗研究中，收集了大批科學(xué)數(shù)據(jù)，對意識的腦機制問題積累了相當(dāng)多的新科學(xué)事實；分子神經(jīng)生物學(xué)家們與精神藥理學(xué)家們，進一步研究了影響人類意識水平的化學(xué)物質(zhì)及其在腦內(nèi)的代謝過程。我們首先回顧過去十多年間所取得的研究進展，這是對未來進行預(yù)測的基礎(chǔ)。

        機能學(xué)派和構(gòu)造學(xué)派心理學(xué)家以內(nèi)省法研究人類的意識活動，相反，行為主義心理學(xué)廢除了內(nèi)省法，利用客觀觀察法研究人類的行為以取代意識的研究。50-60年代，認(rèn)知學(xué)派則綜合了上述兩種方法學(xué)原理，提倡用出聲思維一類研究范式分析認(rèn)知活動中的信息加工過程。70-80年代間認(rèn)知心理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)注意水平對知覺、記憶等認(rèn)知活動具有重要制約關(guān)系，形成了選擇性注意的兩大理論學(xué)說。其理論焦點在于選擇注意發(fā)生在信息加工的那一階段，并不關(guān)心注意與意識間的內(nèi)在聯(lián)系。直到80年代中期，認(rèn)知心理學(xué)家和神經(jīng)心理學(xué)家在他們共同關(guān)注的記憶研究中，才發(fā)現(xiàn)元意識的內(nèi)隱記憶與有意識的外顯記憶借助于腦的不同功能系統(tǒng)而實現(xiàn)。隨之，內(nèi)隱知覺、內(nèi)隱學(xué)習(xí)、內(nèi)隱患維和內(nèi)隱人格的研究全面開展起來。90年代初，將這些研究成果匯集起來，心理學(xué)家們才認(rèn)識到，外顯知識及其運作的認(rèn)知活動是意識活動，內(nèi)隱知識及其自動轉(zhuǎn)化是人類的無意識的認(rèn)知活動。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，2請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]換言之，直到80年代中期，心理學(xué)家們才開始對人類無意識的內(nèi)隱認(rèn)知活動進行系統(tǒng)的實驗分析；在此之前的科學(xué)心理學(xué)，主要研究人類外顯認(rèn)知活動的規(guī)律。

        在過去十多年間，心理學(xué)家們采用了許多方法對無意識的認(rèn)知活動進行精細的實驗研究。以知覺為例，最初采用閾下刺激法，將刺激材料以極短的時間呈現(xiàn)，以致被試來不及看清刺激物。隨后將這種閾下刺激物與未呈現(xiàn)過的性質(zhì)相似的刺激物強合起來，隨機地逐一呈現(xiàn)，記錄被試的知覺反應(yīng)時，扣除事先閾下呈現(xiàn)過的刺激物的反應(yīng)時，兩種反應(yīng)時的差值就是閾下知覺的實驗證據(jù)。在這一實驗起式中，閾下刺激呈現(xiàn)后經(jīng)過意識知覺的測驗，才能間接地表現(xiàn)出無意識的內(nèi)隱知覺效應(yīng)。任務(wù)分離法也是研究元意識知覺的常用實驗范式，給被試呈現(xiàn)兩類刺激物，一種刺激為目標(biāo)物要求被試給出選擇反應(yīng)；另一類刺激則為背景或參考框架，不要求被試給出任何反應(yīng)。完成這種知覺反應(yīng)實驗后，改變刺激物，則發(fā)現(xiàn)對做過背景刺激的新目標(biāo)刺激物的知覺反應(yīng)時明顯縮短。這種反應(yīng)時縮短的數(shù)據(jù)也是無意識內(nèi)隱知覺存在的實驗證據(jù)。無論是閾下刺激法還是任務(wù)分離法都中介于意識知覺反應(yīng)時而間接測量，這就難以避免意識知覺對無意識知覺所產(chǎn)生的混雜或污染，于是過程分離法又應(yīng)運而生，以便能分離出純無意識和意識兩種不同知覺過理。現(xiàn)在我們先介紹無意識的內(nèi)隱記憶研究中最常采用的補筆實驗范式，然后再對過程分離法進行簡單解釋。所謂詞干補筆實驗，就是先讓被試無目的地看一些字詞，并不要求他們做出什么反應(yīng)。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，3請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]事后再呈現(xiàn)一些英文詞干或中文的偏旁部首之類的字詞片斷，要求被試以其頭腦中最先閃現(xiàn)出的字詞把詞干、偏旁、部首填充成字詞。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先前無意中看到的宇詞對隨后的詞干補筆作業(yè)有明顯的易化作用。多次補筆作業(yè)完成的大量字詞中，先前無意中看到的字詞所占比例比未事先呈現(xiàn)字詞所占比例的差，就稱之謂詞干補筆的啟動效應(yīng)，表明先前出現(xiàn)的詞在被試頭腦中存在著無意識記憶。除了詞干補筆法，還有知覺辨認(rèn)法、補筆法，圖形或物體辨認(rèn)法和填圖法等。通過這些方法對啟動效應(yīng)的研究結(jié)果表明，可將啟動效應(yīng)粗略分為兩大類：知覺或重復(fù)啟動效應(yīng)與語義啟動效應(yīng)。進一步研究還發(fā)現(xiàn)重復(fù)啟動或知覺啟動效應(yīng)是數(shù)據(jù)直接驅(qū)動的，不受加工深度的影響；而語義啟動效應(yīng)經(jīng)語義加工概念而間接驅(qū)動，因而，制約于加工深度。前者是典型的無意識記憶，后者與意識記憶間存在相通之處。深入研究又發(fā)現(xiàn)，如果采用字詞補筆一字詞辨認(rèn)、分組詞表、選擇性回答、自由回憶、字符線索回憶等多種方法，則不僅有意識的外顯記憶，而且概念驅(qū)動的無意識的內(nèi)隱記憶，甚至數(shù)據(jù)驅(qū)動的典型無意識記憶都可能受信息加工深度的影響。這就是說意識的認(rèn)知過程很難與無意識認(rèn)知過程分離開。直接測驗的意識記憶中包含著無意識記憶過程，間接測驗的無意識的內(nèi)隱記憶也受到意識加工過程的污染。心理學(xué)家們近年設(shè)計的過程分離法，試圖由包容和排除兩類實驗范式所得數(shù)據(jù)中，分離出純粹的無意識和意識認(rèn)知過程。在包容（inclusion）實驗范式中，先給被試極快地呈現(xiàn)字詞，隨后要求他們盡可能按模糊所見的字詞完成詞干補筆作業(yè)。這種作業(yè)成績中即包含意識認(rèn)知（C），也包含無意識的認(rèn)知（U）以及兩者間的交互作用（CU），即其成績由C U CU組成。在排除（exclusion）實驗范式中，要求被試絕對不許用預(yù)先呈現(xiàn)的字詞去完成補筆作業(yè)。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，4請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]可見，此時的作業(yè)成績已由被試在頭腦中排除了意識的認(rèn)知成分，僅存在無意識認(rèn)知（U）及其與意識認(rèn)知的交互作用CU，即其作業(yè)成績?yōu)閁 CU。將兩個實驗范式的作業(yè)成績相減，就會得到純粹的有意識認(rèn)知過程，即（C U CU）-（U CU）=C；純粹的無意識認(rèn)知過程由排除實驗成績U-CU除以包容實驗中意識加工以外不發(fā)生作用部分（1-C）所得，即（U-CU）I（1-C）=u。假如實驗條件能使被試每次都對預(yù)刺激產(chǎn)生明確的意識知覺即C的發(fā)生概率為1（或100%），那么排除實驗中的作業(yè)成績必然為零；而包容實驗成績滿分，此時則完全是有意識的認(rèn)知實驗情境。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，5請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]當(dāng)控制實驗條件，使被試的意識知覺與記憶不能完成全部詞干補筆作業(yè)時，則意識與無意識認(rèn)知即可用過程分離法如以研究。然而，這種過程分離法真的能把意識與無意識活動完全分離開么？對此心理學(xué)家的看法各異，同時設(shè)法找到更好的實驗性分離手段。由此可見，認(rèn)知心理學(xué)家們巧妙構(gòu)思了多種實驗范式試圖對意識認(rèn)知與無意識認(rèn)知進行精細的實驗分析，這與精神分析的理論與方法存在著天壤之別。近幾年認(rèn)知心理學(xué)家們努力吸收神經(jīng)科學(xué)中有效的研究方法，沿認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的方向把意識與無意識的研究推向新的水平。

        認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)從認(rèn)知科學(xué)中吸收了意識與無意識加工過程的理論概念和實驗范式，從神經(jīng)科學(xué)中吸收了腦功能成像技術(shù)和其它神經(jīng)生理學(xué)方法；將兩者有機地結(jié)合起來，直接觀察認(rèn)知活動中腦功能的動態(tài)過程，為意識的腦機制積累了許多新科學(xué)事實，其中對視知覺和記憶腦機制的研究在過去十年間取得了突破性進展。關(guān)于視覺生理機制的知識在過去十年間發(fā)生了面貌皆非的巨大變革，視覺已不限于枕葉視區(qū)，而是包括額、顳、頂、枕60%以上皮層結(jié)構(gòu)的功能，至少可分30多個功能區(qū)及其間數(shù)以千計的通路?，F(xiàn)已搞清32個腦區(qū)之間到多條聯(lián)系。皮層下可分M、P、K三通路，皮層間MD、BD和田三條特異通路和背、腹兩大功能系統(tǒng)的形態(tài)與功能研究得更為清楚。這些研究表明意識喚起的腦內(nèi)視覺表象活動中，高層次腦結(jié)構(gòu)激活區(qū)較多；而由現(xiàn)實刺激引起的視覺以低層次腦結(jié)構(gòu)激活為主。但也有些研究發(fā)現(xiàn)，參與“想象”與“看見”活動的腦結(jié)構(gòu)并無很大差異。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，5請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]有趣的是單側(cè)忽視癥病人，雖然視皮層正常無損，卻對一側(cè)視野的物體視而不知。換言之，單側(cè)視野中的物體投射不到意識中來，這是頂葉皮層、額葉皮層、基底神經(jīng)節(jié)等許多腦結(jié)構(gòu)參與的注意朝向網(wǎng)絡(luò)發(fā)生注意轉(zhuǎn)移障礙的結(jié)果。這可能說明意識的視覺比元意識的有更廣泛的腦結(jié)構(gòu)參與。

        記憶腦機制的理論在過去十年間也發(fā)生了面貌皆非的巨大變化，記憶再也不是海馬等記憶中樞的特殊功能。許多腦結(jié)構(gòu)構(gòu)成了多重的記憶系統(tǒng)，間腦和內(nèi)側(cè)顳葉等許多大腦皮層參與了意識的記憶。杏仁核參與情緒性記憶活動，小腦參與快速肌肉運動的記憶活動，紋狀體參與習(xí)慣和技能的元意識記憶，大腦皮層感覺區(qū)參與知覺啟動效應(yīng)的無意識記憶。一些腦損傷病人有明顯的回憶和再認(rèn)等有意識的外顯記憶障礙；但他們的無意識的內(nèi)隱記憶測驗卻與正常人一樣，說明元意識的內(nèi)隱記憶與有意識的外顯記憶可以分離。在退行性癡呆的病人中發(fā)現(xiàn)，詞干補筆測驗成績很差，但運動技能學(xué)習(xí)中的成績卻很好。與之相反，在亨廷頓氏舞蹈癥病人中，詞干補筆測驗成績很好，而運動技能學(xué)習(xí)成績較差。比較兩類病人腦受傷的部位不同，退行性癡呆病人主要是大腦皮層聯(lián)絡(luò)區(qū)受損，基底神經(jīng)節(jié)正常無恙；亨廷頓氏舞蹈癥病人基底神經(jīng)節(jié)受損，而大腦皮層正常。兩種病人腦受損部位不同，兩類元意識的內(nèi)隱記憶成績出現(xiàn)了雙分離現(xiàn)象。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，6請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]這一雙分離現(xiàn)象說明，兩種無意識內(nèi)隱記憶系統(tǒng)的腦結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不同，運動技能的無意識內(nèi)隱記憶以大腦皮層和基底神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)聯(lián)系為基礎(chǔ)；而靠視覺、聽覺對宇詞知覺表征而完成的無意識的內(nèi)隱憶記，則以大腦皮層特化的特異感覺區(qū)和聯(lián)絡(luò)皮層的正常功能為基礎(chǔ)。

        在過去十年中，我們對如何看待皮層細胞，有令人驚奇的變化。原來，人們相信腦內(nèi)存在如此數(shù)目眾多的細胞（皮層中10^5個/平方毫米，總共超過10^11個），以至于去考慮單個細胞與意識的關(guān)系是荒唐而無意義的，故而將大量神經(jīng)元活動作平均處理是僅有的切合實際的方法?，F(xiàn)在，已經(jīng)實現(xiàn)了清醒行為猴皮層單個神經(jīng)元的電記錄，以判定它執(zhí)行模式識別任務(wù)的好壞，并將此記錄與同一動物行為反應(yīng)作比較。行為反應(yīng)與單細胞活動兩閾限可比較的事實使神經(jīng)生理學(xué)家們大吃一驚，神經(jīng)元個體并非如很多人猜測的那樣嘈雜且不可靠，而是獨立有效的，并能執(zhí)行復(fù)雜的模式識別任務(wù)。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，7請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]更進一步，由于它們在性質(zhì)上差異極大，故而用記錄到的電活動平均值作分析是不適當(dāng)?shù)?，這就像試圖分析語言時，卻將發(fā)出的每個單詞聲作平均處理那樣可笑。但是，大腦如何將許多神經(jīng)元的傳出整合起來仍是個未解之謎。然而低閾鎖定原則無疑貫穿始終。這個原則可表述為：感覺閾限決定于對所用特定刺激有最低閾限的神經(jīng)元；而幾乎不為是否存在數(shù)目極多的其它低感受性神經(jīng)元的反應(yīng)所影響。例如記錄清醒行為猴顳中回（MT，或V5的）單位活動。實驗者計算出猴子給出運動方向正確判斷反應(yīng)與單細胞活動之間的關(guān)系。結(jié)果表明，單個神經(jīng)元活動與猴子的行為反應(yīng)非常一致，包括單位活動的閾限和猴作業(yè)成績函數(shù)的斜率都幾乎完全相同。

        MT區(qū)細胞的特性戲劇性地闡明了一個事實：即單一神經(jīng)元可成為復(fù)雜時一空興奮模式的敏感而可靠的檢測器。它也清楚地闡述了單個神經(jīng)元如何以及為什么能做到這一點：它們是所需信息會聚的最終共同通路。從剛好包含此類信息的那些區(qū)域中，接收其適宜調(diào)諧的神經(jīng)元子集中的信息；同等重要的是，它們還同時去除只給辨別任務(wù)帶來不期望噪聲的元關(guān)信息。

        最后，有必要提及一些人類觸覺系統(tǒng)的實驗研究，因為它們論述了在某種條件下，單個感覺纖維上的單個脈沖能成為一個可知覺的意識事件。這些實驗是將一個精致的金屬微電極插入人手的神經(jīng)，如果電極位置適當(dāng)，可以分離出單個纖維的活動，并找到一個位置，那里輕微的觸動可引起一串短暫的同樣大小的動作電位。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，8請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]可以逐漸減小機械刺激的強度，直至只引起一個動作電位。結(jié)果讓人大吃一驚：它引起明顯的意識知覺。與這種單一細胞的單一動作電位產(chǎn)生意識現(xiàn)象相反，面孔識別細胞的功能卻是許多細胞的群編碼，即面孔細胞自身是一類非常異質(zhì)的細胞群，其中一些細胞對某種面孔反應(yīng)而不論其形狀、朝向、表情等；而另外一些細胞與特定觀察方位有關(guān)，還有些細胞甚至僅與某個特殊個體的面孔相關(guān)。這些事實說明面孔識別是由一大群細胞組合而實現(xiàn)的，對某一熟悉人的識別僅由這群細胞中少數(shù)單位活動而完成，即群疏編碼原則而實現(xiàn)的。然而，這些所謂的面孔細胞，對注視方向的改變很敏感。它能對在一定距離頭向下的運動反應(yīng)；距離足夠近時，它卻能對眼朝下的運動反應(yīng)，這個事實又指出了不同于群編碼的另一種原則，即這些細胞的低閾鎖定特性因環(huán)境條件而異?？傊图毎蕉?，意識水平的調(diào)節(jié)究竟是某些低閾鎖定細胞發(fā)揮主導(dǎo)作用還是某些細胞的群疏編碼而實現(xiàn)的問題已經(jīng)擺在21世紀(jì)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究日程上來，與此同時，分子水平上的問題也尖銳地提出來。

        過去十年間，分子細胞學(xué)的發(fā)展速度在自然科學(xué)界并不遜色于計算機科學(xué)。人類基因庫的破譯已成為這一領(lǐng)域?qū)W者們著手實現(xiàn)的理想，而且正在從某些疾病或生理解剖性狀的基因密碼破譯逐漸發(fā)展為高級功能基因密碼的破譯。在過去五年間，一個令人振奮的研究熱點逐漸形成，這便是長時記憶形成中基因調(diào)節(jié)蛋白，特別是其中CREB的重要作用。[本文由后現(xiàn)代科學(xué)公眾號整理，9請勿無權(quán)轉(zhuǎn)載]存在于細胞核內(nèi)的CREB蛋白分子的活性制約于神經(jīng)信號的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，當(dāng)環(huán)境因素或?qū)W習(xí)過程引起的神經(jīng)信息細胞間傳遞轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制激活時，細胞質(zhì)內(nèi)的蛋白激酶分子（如PKA等）受激解體，它的兩個催化亞單元鉆人細胞核內(nèi)將CREB磷酸化，使后者激活而導(dǎo)致基因表達，合成長時記憶所需的蛋白質(zhì)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)敲掉CREB蛋白合成的基因，動物細胞核內(nèi)難以合成CREB，這種動物只能學(xué)習(xí)，不能記憶。這說明CREB調(diào)節(jié)的基因表達是長時記憶實現(xiàn)的不可缺少的環(huán)節(jié)。這一事實意味著，基因表達機制是意識水平調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)。有趣的是CREB蛋白分子在動物種系發(fā)展中具有相對的保守性，這就為意識的進化觀提供了一種值得探討的生物學(xué)基礎(chǔ)理論課題。意識活動不僅與神經(jīng)信息轉(zhuǎn)導(dǎo)機制有關(guān)，還與遺傳信息表達有關(guān)。這就為基于環(huán)境的意識進化觀提供了新的分子生物學(xué)基礎(chǔ)。

        基于對過去十年間突破性進展的回顧，我們可以從認(rèn)知、腦整體、細胞和分子等四個層次上預(yù)測認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在21世紀(jì)能對意識給出何種新解釋。首先，心理學(xué)家們將會找到比目前采用的啟動效應(yīng)、任務(wù)分離和過程分離等方法更為有效的途徑，定量地分析和研究意識過程與無意識過程的客觀規(guī)律，甚至可以發(fā)現(xiàn)意識活動和無意識活動的定性與定量的差異，對其中某些部分可能給出較好的形式化表達。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家們，會采用多種腦功能成像手段在人類被試的無創(chuàng)性研究中闡明哪些腦區(qū)或結(jié)構(gòu)參與意識活動與無意識活動及它們之間的動態(tài)變化規(guī)律；細胞水平的研究工作將會進一步確定低閾鎖定的特異性細胞與參與群疏編碼的細胞群間的內(nèi)在聯(lián)系及其相互轉(zhuǎn)化的條件與意識水平的制約關(guān)系；在分子水平上將會在基因調(diào)控機制與神經(jīng)信息傳遞、轉(zhuǎn)導(dǎo)機制間的相互關(guān)系中，揭露意識進化中的種系差異和人類個體間的差異?？傊瑢⒁庾R活動作為人腦對環(huán)境與個體相互作用中的監(jiān)控與調(diào)節(jié)機制，它不僅體現(xiàn)在主體的自我狀態(tài)監(jiān)控，也投射于外部客體的變化；不僅制約于個體腦發(fā)育與心理發(fā)展的歷程，也制約于腦的種系發(fā)生及環(huán)境的變遷。

        因此，21世紀(jì)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家們所面對的重大研究課題，將是意識與無意識心理活動間的關(guān)系及相互轉(zhuǎn)化條件?？梢钥隙ǖ卣f，在過去10年突破性進展的基礎(chǔ)上，21世紀(jì)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)一定會對意識的腦機制給出全新的解釋，但它決不會是意識問題的最后的解釋。