第三章 构建现实的机器
意识如何出现在大脑里？我们如何被我们的意识控制？
现在，可以通过破解大脑活动的模式，阅读、考察我们的想法。凭借这一点，我们就能够开始确定，比如说，植物人是否有意识。我们也能够考察梦，判断梦境是确实和我们记的一样，还是在我们醒来时，大脑创造的一种叙事。在意识被唤醒时，谁醒来了？那一刻究竟发生了什么？
就像时间和空间那样，意识是一种我们都熟悉却不好界定的东西。我们感觉到它，我们在别人那里感觉到它，但要想界定它的构成，却几乎是不可能的。它太难以捕捉了，最终我们中有很多人经常陷入不同形式的二元论，求助于一种非物质、非空间的实体来表现意识层面的头脑。
拉瓦锡，意识热
1794年5月8日，在被指控叛国后，法国最杰出的科学家之一安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）被马克西米利安·罗伯斯庇尔（Maximilien Robespierre）的部队送上了断头台。拉瓦锡时年50岁，身后留下大量遗产，其中包括《化学简论》（Elementary Treatise on Chemistry）。它注定要改变世界的经济和社会秩序。
在工业革命的光辉中，蒸汽机是经济发展的发动机。虽然当时只是引发了知识分子的好奇心，但热物理占据了舞台中心。那个时代的企业家迫切地想提高蒸汽机的效率。当时，在其博尔赫斯式的《对火的驱动力的思考》（Reflections on the Motive Power of Fire）中，依靠拉瓦锡的研究，尼古拉斯·莱昂纳多·萨迪·卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot）一劳永逸地概述了理想的机器。
从今天具有优势的后见之明来看，这一科学史诗中有某种奇怪的东西，令人联想起目前关于意识的状况。拉瓦锡和卡诺根本不知道热是什么。更有甚者，还被卡在了神话和执迷不悟的概念之间。举个例子，他们认为，热是一种名为“卡路里”的流体，从较热的物体流向较冷的物体。我们现在知道，热其实是物质的一种状态，是在运动中激发的。对那些精通此道的人来说，卡路里的思想显得幼稚，简直荒谬。
未来的意识专家会怎样看待我们当代的思想呢？今天的神经科学所处的理解状态性相当于拉瓦锡和卡诺之间的某个地方。蒸汽机改变了18世纪的世界，其方式和计算机、“思考的机器”正在改变世界的方式一样。这些新机器会有感知能力？它们会拥有它们自己的意志、观念、欲望和目标？它们会有意识？就像18世纪关于热的情况那样，科学必须对意识的理解做出迅速的回应。就意识的根本性基础而言，我们仍然几乎一无所知。
神经科学史前史中的心理学
我喜欢把西格蒙特·弗洛伊德看成意识的拉瓦锡。弗洛伊德做出的了不起的推测是，意识思维不过是冰山之尖，人的头脑是以无意识思维为基础的。我们只是有意识地接近了无意识思维这一大规模并行装置所引发的结论、结果和行为。通过观察意识遥远的、间接的痕迹，弗洛伊德盲目地做出了这一发现。如今，无意识大脑过程能够被实时地、高清晰度地看到、揭露。
弗洛伊德工作的主体，以及他几乎全部的知识体系，建立在心理学框架之上。然而，在他的人生中，他也构建了一种关于心理过程的神经生理学理论。这种发展似乎是合理的。为了理解呼吸，一位呼吸科医生分析了细支气管是如何工作的，以及它们为什么会发炎。差不多一样，对那些想理解思维的人来说，观察大脑的结构、功能及其神经元纠缠是一条自然之途。除了作为精神分析奠基人之外，弗洛伊德还是一位杰出的神经病理学教授。在其最早、但却在死后出版的著作《科学心理学计划》（Project for a Scientific Psychology）中，他宣布了自己的意图：“建立作为一种自然科学的心理学，把心理过程解释为由神经系统的不同物质所决定的量化状态。”他补充说，构成心理物质的微粒是神经元。这最后一个推测（曾经很少被认可）显示了弗洛伊德非凡的直觉。
在19世纪最后几年里，科学家圣地亚哥·罗蒙尼·卡贾尔（Santiago Ramóny Cajal）和卡米洛·高尔基（Camillo Golgi）卷入了一场异常激烈的争论。卡贾尔坚持认为，大脑是由互相连接的神经元构成的。另一方面，高尔基则认为，大脑就像一个网状组织，一个连绵不断的网。这一史诗般的科学战斗被显微镜解决了。作为一个伟大的实验家，高尔基研发了一种着色技术（时至今日仍被称为“高尔基染色法”），以便看见以前看不见的东西。这种着色给大脑组织的一种灰色背景上的灰色边缘增加了对比度，使其在显微镜下可见，就像金子那样闪闪发亮。卡贾尔使用了相同的工具。但是，他非常擅长绘画，而这让他的观察力极其敏锐。在高尔基看到一个连续体的地方，卡贾尔看到了相反的东西，即一些几乎不接触的、分离的片段（神经元）。这两个怀恨在心的敌人一起颠覆了科学作为一个客观真理世界的形象，联袂赢得了第一届诺贝尔生理学奖。在同一仪式上，以最高的奖项赞扬两种相反的思想，可谓科学最动人的例子之一。
从那时以来，很多年过去了。有了众多威力更强的显微镜，我们现在知道卡贾尔是正确的。他的工作是神经科学的基础。神经科学研究神经元和神经元构成的器官，以及它们产生的思想、梦、话语、欲望、决定、渴望、记忆。但是，当弗洛伊德开始撰写其《科学心理学计划》、勾勒其由连接的神经元网络构成的大脑模型时，神经元和网状组织之间的争论尚未得到解决。
弗洛伊德明白，自然思维科学的条件尚未成熟，并且有鉴于此，他不会是那个开启其计划的人。然而，作为他工作的继承人，今天的我们再也不像他当时那样盲目地工作了，我们能够接过接力棒。就以大脑的生物学为基础构想一种心理学而言，现在也许是最佳时机。
在黑暗中摸索的弗洛伊德
在其《科学心理学计划》中，弗洛伊德概述了科学史上第一个神经网络。这一网络捕捉到了今天模仿意识的大脑结构而成的更为复杂的模型的精髓。它由三类神经元构成，分别是“phi”“psi”和“omega”神经元，就像一个水力装置那样发挥功能。
“phi”（Φ）是感觉神经元。它们形成了严密的回路。这些回路产生了程式化的反应，例如反射。弗洛伊德预言，这些神经元的特性是活在当下。如今，众多的实验证据已经证实了这一点。“Φ”神经元燃烧迅速，因为它们是由透壁构成的，这些透壁在获得压力后不久就将其释放。这样一来，它们为收到的刺激编码，并且几乎立即就忘掉了它。弗洛伊德在物理学上是错误的，因为神经元的燃烧是电子式的，而非水力式的。但是，原理几乎是一样的。在生物物理学上，初级视觉皮质的感觉神经元的特点就是变化迅速、有时会放电。
然后弗洛伊德介绍了另外一类神经元。这类神经元名为“psi”（Ψ），能够形成记忆，使神经网络脱离现在的即时性。“Ψ”神经元由一堵密壁构成，这种密壁能够在隔绝状态下积累、储存我们的感觉史。现在我们知道，顶叶皮质和额叶皮质层中给工作记忆编码的神经元（举个例子，在记一个电话号码或一个地址后活跃起来）发挥的功能与弗洛伊德的推测相似。有一点除外，就是它们并不拥有一堵密壁，而是设法通过一种反馈机制，保持它们的活动的运行，就像一个环，使得它们能够重获它们不断失去的电荷。然而，长期记忆（例如，童年的记忆）的工作方式与弗洛伊德提出的理论相差甚远。这种机制是复杂的，但记忆是在神经元的连接模式中、在它们的结构变化中确立其自身的，而非在它们动态的电荷中。这产生了非常稳定且代价较小的记忆系统。
弗洛伊德对另外一个谜团的预想则不切实际。由于意识以过去的经历和对未来的想象为来源，它无法被归属于“Φ”系统，因为“Φ”只给现在编码。不仅如此，由于意识的内容（就是说，我们正在想的东西）不断变化，它们不可能对应“Ψ”系统，因为“Ψ”系统不随着时间的流逝而变化。弗洛伊德显然感到困惑，于是就描述了一种新的神经元系统。他将其称作“omega”（Ω）。就像记忆神经元那样，这些神经元能够随着时间的流逝而积累电荷，能把自身组织进一些片段里。他的假说是，这些神经元的激活与意识有关；它们能够随着时间的推移整合信息，并且就像在跳方格游戏中那样，能够按照一种内在时钟的节奏，在状态之间跳动。
我们将会看到，这一时钟的确存在于我们的大脑之内，把意识直觉组织进一系列剧照。正如我们将在这一章末尾看到的那样，这样一种时钟的存在可以解释弗洛伊德不可能看到的一种有趣的共有幻觉。举个例子，当我们观看赛车时，为什么方向盘看似打错了方向？