第六章　感知的奥秘

在最后一章中，我想就阿布德拉的德谟克里特的著名论断中涉及到的两个方面进行详细的论证。我们知道他的理论中已经注意到了这样的奇怪情况：一方面，无论是来自日常生活的知识，还是在精心准备的实验中获取的知识，我们都是依赖直接的感知来了解周围的世界；另一方面，我们获得的这类知识，并没有揭示感知与外部世界的联系。因此，我们对外部世界的认识以及由这种认识所建构起来的模式中没有任何关于感知的成分。尽管以上论断中的前一部分得到了所有人的认可与接受，但是第二部分的含义却往往被人忽略。这是因为，我们对科学的崇尚由来已久，我们始终坚信一点，凭借“非常精密的方法”，科学家可以认清楚那些自身永远无法被人认识的事物。

黄色光是什么，如果你问的是一名物理学家，那么他会告诉你它是一种波长在590纳米（一纳米为十亿分之一米）范围内的横向电磁波。黄色来自何处，如果你继续问他这样的问题，那么他会说：其实根本不存在黄色，只是由于我们健康的视网膜接触到这些振动的时候，自动就会产生黄色的感觉。如果你没有就此停止，继续询问关于黄色的问题，他就会说，当波长为800～400纳米时才会出现黄色的感觉，不同的波长会产生不同的色彩感，但并不是所有波长的光线都是这样的。在物理学家看来，超过800纳米的红外线、不足400纳米的紫外线与人眼能感受到的800～400纳米的光波是基本相同的现象。那么，眼睛对光的特殊选择是怎样产生的呢？很明显，这是对太阳辐射的一种适应。在光波的这个波长区域，阳光是最强烈的，慢慢地到两端变得弱化。由于黄色正好在阳光辐射最强的峰值区域内，因此它是眼睛感受到的最亮的光。

除此之外，我们还会继续问道：黄色的视觉印象是不是仅仅由波长邻近590纳米的光才会产生？事实上，答案不是这样的。760纳米的光波能产生红色，535纳米的光波能产生绿色。将这两种颜色的光波按照一定的比例混合起来，也会产生黄色的光波。这种黄色的光波与590纳米处的黄色光波在视觉上的感觉其实是一样的。它们在单色光照和混合光照下看起来完全是一样的，无法区别彼此。我们是不是可以通过波长对色觉预先作出一个判断呢？也就是说，色觉与光波的客观物理性质是不是存在一定的数值联系呢？答案是否定的。因为诸如此类的混合光图，就是我们所说的色三角形[97] ，都是通过实验发现的，但是波长只是其中的一个因素，并不是全部因素。像这样的光谱中两种光混合产生的波长，位于其中的光并不是普遍性的规律。比如，将光谱两端的红色和蓝色混合，产生的紫色并不是光谱中的任何一种单色光。并且，混合光图和色三角形对于不同的人来说，所产生的感觉是稍微有所不同的，而那些非色盲人群但对三色视觉异常的人与平常人对此的感觉也是不一样的。

对于色彩感的产生，物理学家想通过对光波的客观描述来解释其原因，但是最终没有成功。我们是不是可以把解释色彩感的产生寄托于生理学家呢？如果他们对于视网膜的变化过程以及在这个变化过程中视神经与大脑内部的相互反应，有着充分的了解与把握，是不是就可以解释色彩感的产生了呢？就我个人而言，并不认为生理学家可以解释这种原因。我们可以掌握在某个特定方向或某个特定视觉感受范围内，大脑对于黄色出现时发生的变化，哪些神经纤维被激发，以什么样的频率被激发，或许它们在特定脑细胞中引起的变化过程，我们通过各种技术或操作也可以捕捉到。但是，即便这样，我们还是对色彩感觉或某特定方向的黄色感觉是怎样产生的一无所知。像其他的味觉，比如甜的或其他感觉，我们对于这样的生理过程的了解也是一样的。我只想说，就像对电磁波的客观描述中不包含电磁波的特征解释一样，对于“黄色”、“甜味”等这样生理感觉的特征解释，仅仅依靠对神经系统的变化过程进行客观描述是不行的。

其他的感觉对于我们来说，也是一样的。把刚刚研究过的色彩感与听觉作一个比较，这是一件非常有意思的事情。膨胀或收缩的弹性波通过空气，它们可以传到我们的耳朵中。声音的音高是由它们的波长或是频率决定的。我不告诉你们，你们也应该知道可听到的声音的频率范围与可见光的频率范围是很不相同的。声音的频率是从每秒12～16次到每秒20000～30000次，而光的范围则在几百万亿间。但是，相比较而言，声音的变化幅度要比光的更大，它包括十个八度变化，而可见光还不到一个。通常随着年龄的增长，音高的上限明显下降。这种变化因人而异，特别是随着年龄变化而不同。如果把几种频率不同的音混合后，它总是和某一中间频率的音单独产生的音高感觉相同，这是声音最为显著的特征。对于一般的人来说，大部分都是可以区分同时出现的重叠音调，对于那些音乐造诣很高的人来说更是如此。把不同强度、不同特点的较高单音混合起来，就会产生我们经常所说的音色。我们可以凭借音色的不同，来区分出到底是小提琴、军号还是教堂的铃声或钢琴等的演奏，即便只有一个音符。就连噪声也有自己的音色，我们可以通过音色来推断出正在发生的事情。甚至于我的狗对铁盒的开动声音也有了感觉，因为我偶尔在铁盒里面取出饼干喂它吃。在这些例子当中，重叠声音的频率比是最重要的因素。不管你将留声机的唱片播放速度加快还是减慢，你都可以分辨出它的曲调。因为重叠声音的频率比是以同样的比例变化的，因而不影响音色。然而，如果重叠声中某些声音的绝对频率发生变化的话，那么这样的情况就远不是上面所描述的了。记录人声的留声机，如果我们加快其唱片的播放速度，其中的元音会发生明显的变化，比如“car”中的“a”就变成了“care”中的元音。在一定的频率段内，连续的音无论是有先后顺序、此起彼伏，还是同时发出的，总是不悦耳的，就像警报声或尖叫的猫一样。同时发声这样的情况一般不容易做到，只有许多警笛一块鸣响，或者很多猫一起叫时才会出现这种情况。这一点与对光的感觉是完全不同的。一般情况下，我们所见到的色彩都是光的连续混合体所形成的效果。因此，无论在大自然还是在绘画中，我们都可以看到绚烂夺目的连续色彩层次。

我们可以通过对耳朵生理结构的了解来开始听觉特征的探讨。幸运的是，我们对耳朵生理机制的相关知识的掌握比对视网膜的了解丰富和准确得多。耳蜗是耳朵的主要器官，就像一种海生蜗牛的壳一样，它是蜷曲的管状骨。它的内部构造就像细小的螺旋式楼梯，越往上走越窄。弹性纤维就在这样的台阶上延伸，沿着楼梯蜿蜒伸展，便形成了我们所说的耳膜。耳膜的宽度随着“底部”向“顶部”的顺序不断减小。于是，耳膜就像竖琴或钢琴的琴弦，不同频率的振动接触到不同的耳纤维，就会作出不同的机械反应。耳膜的某一小区域，其间包括的纤维不只是一根，对于一个特定的音频作出反应；而耳膜的另一区域，其间包含着较短的纤维，它会对较高的音频作出反应。于是，人们所熟悉的神经刺激便由这些特定频率的机械振荡产生，它们会被传送到大脑皮层的特定区域。我们知道，所有神经系统的变化只与刺激强度有关系，它影响神经脉冲的频率，而其传导的过程却是完全相同的。

当然，情况也并不像我们所说的那样简单。倘若一个人实际拥有着区分音调与音色的区别的能力正如上文所述，那么一个物理学家就可以设计出很多种截然不同的耳朵，这其中自然包括人类耳朵本来的样子。如果在耳蜗中的每一根“弦”，只对相应的振荡区域的频率作出反应，那么这一切将会变得很简单。但是，事实上却不是这样。因为这些弦的振荡有衰减，如果强烈的话，就容易形成共鸣，而且共鸣的范围随着衰减程度的变化而变化。根据这个原理，物理学家想方设法地减少阻尼，然而这又会产生不好的结果。换句话说，声音的声波停止以后，我们所听到的声音还要持续一段时间，除非我们的耳蜗中的共鸣器停止活动，而共鸣器本身几乎不受阻尼。于是，我们在这种状态下可以区分音调的细微差异，但是却是以损失前后声音的辨别为代价而获得的。但是，我们的耳朵却可以将音调的差异与前后声音的分别有效地协调起来，这是我们至今还在迷惑的问题。

上面说到的这些细节问题，无疑让我们明白了，不管是物理学家还是生理学家，他们都没有把握住听觉的任何特点。任何这类描述都以同样的一句话结束：神经刺激传到大脑的某个特定区域，在那里它们被转化成了一系列的声音，这是任何物理学和生理学描述最后的结论。当耳鼓接触到空气中的压力变化产生震动时，这种变化可以被我们一一记录并仔细追随。通过这样的仔细研究，我们明白了声音首先是通过细小的骨头传到另一层膜，然后继续传递，进入到耳蜗内，而那里正有很多个长度不同的纤维等待着振动的到来。接着，耳蜗中一根振动的纤维通过某种方式与相联系的神经纤维建立了电磁和化学传导。这些我们都可以了解，甚至我们还能跟随这些传导一直到大脑皮层，进一步了解那里的客观情况。然而，无论我们怎么把握客观的情况，“如何转化成声音”对我们来说一直是一个未解的迷。它不在我们描述的科学画面中，而是隐藏在正在谈论大脑和耳朵的这个人的意识中。

用同样的方式，我们可以探讨味觉、嗅觉、触觉和知觉。嗅觉可以检测不同的气体，味觉可以判断不同的液体。它们可以对无限可能的刺激产生有限几种的感觉反应，这是与视觉相同的地方。就味觉来说，它的感觉主要有苦、甜、酸、咸和其一定的混合。就嗅觉来说，我个人认为它的感觉种类要比味觉丰富得多，尤其是某些动物的嗅觉非常灵敏，那是人类远远比不上的。在动物界中，不同的动物对物理和化学刺激的不同客观特性的感受是不同的。例如，蜜蜂的视力非常好，它可以看到紫外光；三色视觉对于它们而言是真实存在的。光的偏振相对于蜜蜂来说，其他生物对此的敏感程度远不及它。这种对光的偏振的极端敏感，可以帮助蜜蜂判断太阳的方向，尽管它们用以判断的方式在人类看起来是多么不可思议。这一事实不久前刚被慕尼黑的冯·弗里希发现。它们的判断方式之所以会使人们惊讶，是因为即便是完全偏振的光，人类也没有办法将其与普通的非偏振的光区别开来。对高频振动(超声波)的敏感使得蝙蝠可以自己发出超声波，像“雷达”那样帮助自己探测障碍物以避免撞在其上，其中蝙蝠对超声波的敏感超出了人类听觉范围的上限。而我们人类如果没有留意碰到一个非常冷的物体，会在瞬间觉得它很热，甚至手指上有烧灼的感觉。这是人类对冷热的感觉在一种极端的条件下表现出来的奇怪特征。

美国的化学家大约在二三十年前发现了一种奇怪的化合物。我虽然不记得它的化学名称，但是清楚地知道它是一种白色粉末。有些人觉得它很苦，而另一些人则觉得它无味。人们对这个现象展现出了极大的兴趣，纷纷对它进行了广泛深入的研究。人们经过研究发现，品尝这种特殊物质的人的味觉有某种特性，由于这种特性是与生俱来的，因此与其他的条件没有任何关系。更有意思的是，与血型特征的遗传相似，这种特性的遗传遵循了孟德尔法则。正如血型遗传一样，“试味员”或是“非试味员”的身上没有明显的优势或劣势。不过，在试味员身上的杂合子中发现，有两个“等位基因”的显性基因。我个人认为，偶然发现的这种物质是不可能独一无二的，但是这种“味道不同”的感觉现象却是非常普遍存在的现象。

现在，我们可以对光的产生及其物理学家是怎样发现它的客观特性来作一番总结性的探讨。迄今为止人们达成的共识是，原子核周围“做某种工作”的电子产生了光。电子既不是红色的，也不是蓝色的，更不是其他颜色；质子和氢原子的原子核，也是这样的情况。但是，按照物理学的观点，只要氢原子中的质子和电子结合，就会产生电磁辐射，这是一种分立的不同波长的辐射。电磁辐射在棱镜或光栅的分离下，观察者借助于某些生理过程，就会在其单色的成分中产生红、绿、蓝、紫的感觉。就我们对生理过程的了解，我们可以肯定地说，神经细胞不会经受刺激后而显示颜色。此外，神经细胞能不能够表现出灰色和白色，以及它的变化与外在的刺激是不是有直接关系，与个体伴随刺激产生的色彩感觉相比较的话，显得微不足道。

通过对发光氢蒸气光谱中某些位置上谱线的观察，我们可以对氢原子辐射及对这种辐射的客观物理性质有所了解。尽管我们通过这种方式获得了第一手知识，但是它却不是完整的知识。我们只有完全消除人们的主观感觉，才能获取关于辐射的完整知识；这一点在这个典型的例子中是值得我们继续研究的。关于波长的任何特性，颜色本身并不能提供给我们答案，这一点我们早就明白了。例如，假如没有分光镜的话，在物理学家看来可能不是“单色”的光谱线，可能在我们的感觉上看来却是黄颜色的光。实际上它是由许多不同的波长的光组成，只有依靠分光镜，特定波长的光才会在光谱特定的位置上会聚。可能光源不一定来自同一个方向或地方，但是无论它来自何处，在分光镜的同一位置上却显示着同一种颜色的光。但是即便这样，我们仍然无法从色彩的感觉中获取任何有价值的线索，于是我们对光的物理性质、波长以及其他特性至今没有一个定论。物理学家从来没有对人类的仅有的色彩区分能力感到满意。实际上，我们可以用波长来对颜色作出适当的规定，长波引起蓝色的感觉，短波引起红色的感觉等等，而所有这些感觉都是先验的。这种规定恰好与前面的说法相反。

想要充分了解来自任意光源的光的物理性质，利用一种特殊的分光镜——衍射光栅将光分解，这是我们必须采用的办法。有的人建议采用棱镜，这种做法是不行的。因为不同材料的棱镜有不同的折射度，所以我们无法预知不同波长的光被它折射到什么角度。更重要的一点是，由于波长越短，折射越强，所以通过棱镜你根本没有办法判断。

与棱镜相比，衍射光栅的原理是比较简单的。光是一种波动现象，这是我们假设的光的基本物理性质。在这个基础上，如果你可以测量出每英寸光栅中所包含的等间距沟槽的数量，那么你就可判断特定波长光的衍射的准确角度。所以反过来看的话，通过衍射角度和“光栅常数”就可推断出波长。在某些情况下，比如在塞-曼和斯塔克效应[98] 中很明显，一些光谱线产生了偏振[99] 。对于这样的偏振，人的眼肉根本无法察觉。如果想要对它进行一番描述，可以在光通过的路径上放一个偏振仪——尼科尔棱镜，当然前提是必须在分解光束之前。沿着轴慢慢转动棱镜，当它转动到一个方向的时候，有一些谱线消失了，或者亮度减弱到最低；这就是完全或者部分的偏振方向。

假如这种技术可以完善的话，那么它的应用将会超过可见光的范围。闪烁蒸气的谱线远远超越了可见的区域，因此用肉眼是无法分辨出来的。就是这些谱线，它们汇集起来后就形成了无限的序列；并且每个序列的波长遵循着一个相对简单的数学规则。不管它们是否在可见光波的范围之内，这个数学规则对它们而言都是成立的。虽然这个规则是在实验室中首先发现的，但是它的相关理论已经在实验室之外，为大部分人所掌握。我们可以在可见光区域之外，设置一块显影板，它的作用就相当于人的眼睛。通过测量，波长的长度就可以得到了。第一步，我们要测量相邻沟槽之间的距离，也就是测量光栅常数；第二步，测量显影板上谱线的位置。这些步骤完成之后，我们就可以通过这些测量结果，再结合装置的已知体积，计算出折射的角度。

虽然以上方法是每一个人都知道的，但是它们几乎对所有的物理测量具有重要的意义，因此我想强调以下几点。

“随着测量技术的不断完善，日益精密的仪器将会逐渐替代观测者”，对于我在这里描述的情况，人们通常会得出这样的结论。然而，事实上并不是这样，观测者不是慢慢地被替代，而是自始至终都是被取代的。观察者对色彩的感觉，并不能为判断光的物理性质提供任何线索，这是前面我已经解释过的。在光栅和测量长度角度的装置问世之前，对于光的物理性质和成分，我们哪怕是最粗浅的了解也是不可能的。在我们获取关于光的特征的认知道路上，使用测量仪器显然是十分关键的一步。尽管我们会不断完善这种装置，但是这对于认识论来说并不是重要的事情。因为对于认识论来说，装置的改善与它的作用在本质上是相同的。

其次，观察者永远不可能被仪器完全替代；如果真的可以的话，那么观察者必将无法获得任何有关的知识。无论是在制作仪器的过程中，还是在完成制作之后，观察者都必须全心全意地投入到制作仪器中，仔细测量仪器的大小，并且认真检测仪器中可以自由移动的部分来达到我们的设计要求。一些测量和检测工作，对于物理学家来说，他们只能依赖生产和出售仪器的工厂，这一点确实如此。不过有一点不容忽视，尽管许多精巧设备装置的运用使得这项工作不再复杂、麻烦，但最终的所有信息还是要集中反馈给某个人或某些人的感官。

最后，不管是对角度还是距离的测量，不管是直接在显微镜下还是在显影板上测量，只要是在使用仪器进行研究，那么这些数据必须由观察者来读出。数据读取工作由于运用了某些新的装置或设备变得更加便利，例如，为了有效直接地显示出谱线位置的放大图像，我们可以使用透明片的光度记录仪。但是不管怎样，这些获取的数据最终需要人来读出，因此观察者的感官介入是必然的。如果没有人的观察测量，纵使有最精确的记录，我们也无法得出任何信息和结论，原先存在的问题自然就无法得到说明或解决了。

这样，我们又遇到了前面提到的相同境遇。我们已经知道了，任何光的物理性质企图通过人的直接感觉，这种可能性是不存在的。作为信息的唯一来源，感觉在一开始就被抛弃了。因此，我们得到的理论图景完全是依赖于各种复杂的信息，不过这些信息却是由我们的直接感知获取的。我们的感觉虽然不能说包含了这些信息，但是确实是建立在这些信息的基础之上的，是由这些信息合成的。然而，我们在使用以上图景时，只是一般地知道光波的概念建立在实验的基础上，并不是我们突发奇想所得，但是我们却往往忽视了感觉。

早在公元前5世纪德谟克里特就已经知道了这种奇怪的现象，对此我非常惊讶。虽然他未曾知道或者试图研究制作与上述物理测量仪器类似的装置或设备，但是我的这种惊讶之情丝毫不减。

盖仑[100] 曾经保存了一个德谟克里特的一个论断，这个论断中包含了对于智慧与感觉来说什么是“真实”的辩论。智慧说：“表面上有甜味，表面上有苦味，表面上有色彩，但实际上只有原子和虚空。”感觉不同意智慧的观点，说：“智慧啊，你真可怜！你这不是在利用我们的论据来反驳我们吗？其实，你的胜利就是你的失败！”

在这一章中，我们不妨可以用一些基础的科学、物理学中的简单的例子，来说明两个基本的普通事实：（a）感觉是所有的科学知识的基础；（b）然而，这样的科学知识中并没有关于感知的成分，因此，它不能解释感觉。最后，我作一个简短的总结。

我们的实验和观察得益于科学理论的发展。在一些初步的理论确证以前，对于个体来说，记忆很多相关的理论事实是很困难的，这是每一位科学家都清楚明白的一点。然而，有一些现象很让人诧异，一个逻辑缜密的理论的创始者，在这种理论确立之后，总是倾向于在相关的论文或著作中省略他们发现的基本事实，更有甚者不愿意向读者透露，而只是隐藏在晦涩的理论术语中。当然，我不是对这些作者怀有偏见而在这里指责他们。尽管这种方式有它自身的好处，可以帮助读者有规律地记忆事实，但是它却忽视了通过观察获得理论与实际观察获得理论之间的区别。由于观察一定包含了感觉的成分，于是理论通常被人们误解为可以有效地解释感知，但实际上它根本没有办法做到这一点。

在线阅读网全本在线阅读：http://www.yuedu88.COM/