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1、大脑脑能与创造力的探索马蔼乃北京大学，100871，北京摘要 21世纪的竞争，经济、政治、军事、科学、技术的竞争，归根到底是人才的竞争，而人才问题的核心是具有创造力的人脑。当前想要从生理解剖上，彻底解决人脑的结构与认知的关系（实证的）是不可能的，但是可以从感知与理性上，分析人脑的“信息加工”过程来探索脑能的水平。人脑信息处理的功能，根据现在脑科学提供的依据，可以归纳为左右脑皮层的分工与合作，左脑皮层偏重抽象思维，右脑皮层偏重形象思维，当集中某一问题思考时，大脑两半球的神经元组成临时网络，以不同的脑波组合（），从以波为主的左脑兴奋、到以波为主的右脑沉思、以波为主的恍然大悟（灵感）、再到以波为主的
2、检验验证的过程；或者从以波为主的左脑兴奋、到以波为主的右脑沉思、以波为主的睡眠做梦、到以波为主的恍然大悟、再到以波为主的检验验证的过程。当人们认识了这个科学用脑的过程后，就可以积极训练培养，提高自身脑能，提倡科学用脑，从而达到具有发现与创造的能力。本文力图探讨这个科学用脑的过程，并提出培养科学用脑的方法。关键词： 脑波组合 波 抽象思维 形象思维 创造思维 21世纪是新千年的开始，对于各个国家来说，遇到的问题同样都是机遇与挑战并存的态势，无论是经济的竞争、政治的竞争、军事的竞争、还是科技的竞争，归根结蒂是人才的竞争。而人才竞争的核心是人脑的竞争。近年来国内外许多学者都在探索脑能（Brain E
3、nergy: BE）与创造力（Discover and Created）的问题，以美国哈佛大学心理研究所的最新报告来看，提出“用脑能彻底改变被动的自己”，人的成功（发现与创造）主要是脑能（主观）与机遇（客观）的结合。北京大学现代自然科学与哲学研究中心2003年2月的寒假讨论班，研究认知（Cognize）的复杂性（Complexity）问题，其目的也是探索如何培养高素质、高脑能的人才。因此什么是脑能？如何提高脑能？尽管智者见智仁者见仁，但是从人脑的信息加工过程，所反应测出的脑波有可能解决这个问题。西方科学家与东方科学家同时都认识到21世纪是东西方文化融合的世纪，但是究竟谁能更快地融合，更快地培养
4、出成批的优秀人才，这正是当今社会最为重要的问题。当今的航天技术与计算机技术，尤其是遥感影像、计算机二维、三维图像处理，网络技术等高新科技，为培养抽象思维与形象思维结合，从而达到创造性思维的人才提供了极好的基础，我们在长期的教学实践中，积累了这方面的认知与经验，现在总结出来供有关方面研究，希望有识之士，特别是教育界的人士参与探讨。西方科学的还原论近500年来（自欧洲文艺复兴算起），西方的科学技术突飞猛进，给人类带来了许多物质上的、优越的生活条件。剖析来看，在物体层次上无法统一世界，则从物体到质点层次上去研究；在质点层次上无法统一世界，则从质点到分子；在分子层次上无法统一世界，则从分子到原子；在原
5、子层次上无法统一，则从原子到原子核；在原子核层次上无法统一，则从原子核到粒子；等等，这是层层向下的还原论的思想。形而上学的大师笛卡尔在方法谈中的第5条规则认为：“应该把复杂命题归结为简单命题，直到最简单的命题为止。据此，可以从简单命题中重构知识。” 笛卡尔的前提是世界是确定性的，层层分解下去，就能层层重构回来。还原论着重形式化、符号化，强调理性思维，注重逻辑的严密与数学的精确。在还原论的指导下，人类在微观世界中已经认识到了轻子与夸克的层次。20世纪末，物理学家构建了统一实物粒子、能量、时间和空间的11维超弦理论（假说）；与天文学中的宇宙大爆炸理论，在10秒时，产生轻子与夸克，随后产生氢原子、氦
6、原子、从轻原素到重元素；从简单分子到复杂分子；从无生命到有生命；从简单生物到人类等等的演化过程，宇宙演化经过了150亿年。物理学与天文学在轻子与夸克层次上汇合了，成绩显赫。但是，从轻子与夸克如何组成了美洲豹？又如何组成了人类？这确实是还原论所不能解决的，也是还原论所遇到的困惑，美国桑塔非研究所研究复杂性问题就是由此而来。桑塔非研究所有许多的研究成果，其中最为重要的成果是当从简单的现象组成复杂的现象时，必须产生新质的涌现（Emergence）。J. Holland 在隐秩序中文版的序言中说“真正综合两种传统欧美科学的逻辑数学方法与中国传统的隐喻类比相结合可能会有效地打破现存的两种传统截然分离的种
7、种限制。在人类历史上，我们正面临着复杂问题的研究，综合两种传统或许能够使我们做得更好。”这说明西方科学家已经认识到东西方文化交融的重要性。东方文化的整体论500年前的15个世纪，在历史上约占1500年，大约从中国的西周至明朝这段历史，是以中国为代表的东方文化引领世界的发展。东方的文化是以辩证的整体论为指导的。古代的整体论主要依靠人类自身的感官，感知世界。中国的周易与老子可以作为代表。历朝历代对周易都有自己的解释，称为易传。当今我们也应该以现在的知识水平重新认识周易，作者认为从中国的象形文字来分析，可能更加确切。“周”的外轮廓代表“天”、里面的“土”代表“地”、“口”代表“人”、甚至代表所有的“
8、动物”（口可以吃东西）；“易”上面是“日”字、下面是平躺的“月”字。由此，周易可以定义为：天地（生）人在周而复始的日月星辰中运动，这种周期运动是“变易”的；日日变、月月变、年年变，这种变易只要留心观察是很“容易”认识的，是有规律可循的，所以也是可以预测的（占卜）；但是要想掌握这些规律也是复杂的（地球、天球有赤道，地球随太阳公转有黄道，月球随地球公转有白道），不是人人都能做到的，因此也是“不易”做到的。整体论从某种程度上来看是层层向上追寻，所有固体定义为“金”（作者将其扩展为岩石圈）、液体定义为“水”（作者将其扩展为水圈）、气体定义为“火”（作者将其扩展为大气圈）、植物定义为“木”（作者将其扩展
9、为生物圈）、颗粒状物质定义为“土”（作者提出了土圈）的“五行”；层层向上直到太极、无极。无中生有（现代科学证明真空并非是空的，在没有产生实物粒子之前，真空中充满了高激发状态的能量引自李政道21世纪100个难题的序言）；无极一分为二为阴阳生太极；太极阴阳中又分阴中阳、阳中阴；阴中阳、阳中阴运动中合而为一又生黄极；黄极再一分为二；以至无穷。所以老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”（42章）又说：“道法自然”（25章）。这就是说“一分为二与合而为一的辩证统一”是自然规律，也是东方文化整体论的核心。但是，周易与道也有困惑，往往被认为是神秘的，非科学的。现今的电脑2进制、8进制、，都可以从阴阳
10、2卦、8卦中推出；阴阳2卦两两相乘，得4象，而非的3项，因为阴阳顺序不同，不服从交换律，中国古代代数比较复杂；8卦可以用矩阵表示，8卦与自转折矩阵相乘，可得64卦，64卦与遗传基因中的64个密码子可以对应；甚至在原素周期表中的外层电子云轨道的 s = 2, p = 6, d = 10, f = 14,的排列中，也可以看到2、8、16 的排列。为什么中国古代的阴阳八卦与现代科学中的数学、物理、化学、生物、地学有共通之处呢？作者认为整体论（层层向上）与还原论（层层向下）有内在规律上的相似之处。边缘学科研究、学科的交叉研究、跨学科研究等等都只说明了部分层次之间的关系，并没有从本质上阐明规律，因而作者
11、主张进行穿层研究。整体论的方法论是深悟的思辨与跳跃的类比（后面将要提出是以右脑半球波、波的形象思维为主的思考模式），这与还原论的方法论是严密的逻辑与精确的数学（后面将要提出是以左脑半球波的抽象思维为主的思考模式）是互补的，两者是辩证的，科学地交互使用，必定具有新的创造性。实际上，无论东西方，人脑在思考问题时，是左右两个半脑并用的，而且在两半脑之间还有23亿束神经连接，只是用脑过程中左右半脑有所侧重而已。发现与创新的用脑过程认知科学（Cognitive Sciences）或称思维科学（Noetic Sciences 钱学森提出）中的抽象思维（Abstract thinking）的规律研究比较彻底
12、，形象思维（Visualize thinking）的规律研究很不够，至于创造思维（Creativity thinking），特别是其中的灵感思维（Inspiration thinking）的规律，更是知其然不知其所以然。在心理学研究中测试人的智商（Intelligence Quotient: IQ）、情商（Emotions Quotient: EQ）、逆商（Adverse Quotient: AQ）等等，都是从某一个方面进行研究人脑的心理活动，还不足以整体地研究脑能（Brain Energy: BE）。国内外出版了许多关于思维科学的论文与书籍，这些书籍给人们提供了大量的实际资料，从理论到科普、
13、从学术到工商都在探讨思维的创新能力，这促使我们不得不结合自身的感受，深入思考人脑的信息加工的过程，以及科学用脑的规律。根据最新的研究认为人脑在思考问题时，脑内不同的部分会产生强度不等的跳动，跳动的频率中波频率为1330Hz （有人认为可高达500Hz）、波频率为912Hz、波频率为58Hz、波频率为0.54Hz（心跳大约是每分钟6080多次，就是11.4Hz）。人脑在思维时，、波组成复杂的脑波。一般认为左脑皮层以波为主，右脑皮层以、波为主。当人脑处于兴奋状态，积极思考时，左脑皮层具有处理时间、逻辑、语言、计算、排列、分类、书写等信息的抽象思维的功能，复杂脑波以波为主，消耗脂肪与糖类，产生肾上腺
14、素，哈佛大学的研究认为左脑是自身脑，积累后天学习所获得的知识，个体的差异很大（习相远）。而当人脑处于沉思状态，安详深思时，右脑皮层具有处理空间、视觉、听觉、情感、节奏、想象等信息的形象思维功能，复杂脑波以波为主，消耗蛋白质，产生脑内吗啡，哈佛大学的研究认为右脑是遗传脑，积累先天人类遗传因子，个体差异极小（性相近）。人在睡眠状态以波为主。从波降低到波，或者从波上升到波，是“视而不见，听而不闻”，是人脑产生“灵感”的波段，也就是所谓“灵光一显”，恍然大悟的过程。因此从入静到入定，佛教楞严经中所说的：“因定可以发慧” ，就是波为主的状态；或者睡眠中做梦，从波上升到波，梦中领悟真谛，也是波为主的状态，
15、见图1：发现与创新的用脑过程。 波为主 波为主 兴趣 兴奋 （1） 酝酿 深思（入静） 左脑思考 右脑沉思 验证 检验（2） （2） 波为主 波为主 睡眠 做梦 领悟 顿悟（入定） 右脑活动 右脑潜意识 （2） 图 1 发现与创新的用脑过程由此可见，抽象思维以波为主，形象思维以波为主，灵感思维以波为主。而右脑存储的信息是左脑的10万倍，一个人一生学习100年的信息量，人类遗传200300万年的信息量，因此哈佛大学认为开发人类右脑是提高脑能与创造力的关键。发现与创造思维，必然是按照科学用脑的规律，即左脑兴奋、右脑沉思、顿悟生慧、左脑验证的过程；或者左脑兴奋、右脑沉思、做梦顿悟、左脑验证的过程。左右两半脑交互运用才是规律发现与技术创造思维的核心。下面通过作者自身在科学研究中的一个实例来阐述科学用脑的重要性。发现复杂信息模型一般式的“顿悟”与验证自20世纪70年代以来，作者研究遥感信息模型与地理信息模型，经过20
