物理学哲学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/赵国求 研究员,武汉市学科带头人,专著十部,国内外发表论文六十余篇。

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思维的物质过程与脑波

已有 4793 次阅读 2007-8-22 12:03 |个人分类:中医科学|系统分类:科研笔记

思维的物质过程与脑波

一、概念与命题的物质运动基础

1、概念的定义

概念一词源于古希腊哲学家德谟克利特的著作,中国先秦哲学家称其为“名”。它是反映客观事物本质属性的思维方式,是理性思维的基本形式之一。任何概念都有它的内涵和外延。概念的内涵是指它所反映的客观事物的本质属性,即概念的含义;外延是指具有这些本质属性的那些客观事物,即概念所涵盖的对象的范围。

就人的认识来说,从概念开始,包括判断、推理在内的思维形式都属于人的理性认识形式。真实的反映事物本质属性的概念是正确概念,没有反映事物本质属性的概念是错误概念。概念提炼得正确与否,反映了人在认识过程中主观与客观是否统一。如果主观正确地反映了客观事物,并抓住了它的本质特征,就会得到正确的概念,否则就会得到错误的概念。这样概念本身就具有两重属性。一方面,概念来源于对客观事物本质属性的概括,因此,它有客观性;但另一方面概念毕竟是通过人的思维形式总结出来的,因而又有其主观性的一面。正确运用概念,把握客观事物的过程,就是努力实现认识与对象,主观与客观相统一的过程。

事物都是发展变化的,因此概念有其稳定性的一面,也有其变动性的一面。概念的稳定性表现在概念有其确定的定义上,这些定义反映了事物的本质属性,它原则上区别于其他事物。概念的变动性要求在事物的不断发展变化中概念的内涵和外延都要随着事物的变化而变化,使概念的内涵随时都反映事物的本质,并涵盖概念包含的事物。概念的稳定性和变动性带来了在处理事情时的确定性和灵活性。没有确定性就会犯随意性的错误,没有灵活性,概念就会变得僵死而无生命,并带来教条主义。

2、概念的形成与物质作用过程

概念是人在社会实践中对客观事物的观察过程中形成的。由于概念反映的是一类事物的本质属性,因此概念在形成过程中存在一个提炼的过程。从哲学的角度讲,这就叫比较、分析、综合、抽象、概括过程。从生理学和物理学的角度讲,概念形成的过程伴随有一系列的物质运动过程并伴有神经电信息的形成、编码、传递和存储过程。而且这些神经信息的形成、编码、传递和存储过程与哲学上讲的比较、分析、综合、抽象、概括过程是相对应的。也就是说,本质上讲,人在思维过程中概念的形成过程是物质相互作用和相互作用的传递过程。因此思维过程也是相互作用场的形成和传播过程。

我们来分析人类头脑中“树”的概念的形成。首先我们必须借助我们的感官去感觉到它,一般是通过眼睛。树在光的作用下,将其形象投射到我们的视网膜上。视网膜是一个可产生神经电信息的感受器。由感受器产生的神经电信息,通过人的神经系统的加工处理,通过编码映射到人的大脑皮质,在大脑皮质中形成树的映象。当然在树这个概念形成的过程中存在一个比较、分析、综合、抽象、概括过程,但这些思维过程都伴随有生命物质的运动过程,也是电的和化学的作用过程。最后我们对“树”这个概念形成的总印象是:树有一个粗的主干,主干上有小枝,枝上有叶,活树是可以生长的,有的树很高,很粗,有的相应矮一些,细一些。这是树有别于其他草之类植物的本质特征。这个本质特征通过神经电信息储存在我们的大脑中,以后凡是看到类似有这些本质特征的东西,它就产生与树相对应的电信息作用于我们的大脑,在我们的大脑里就会反映出树这一概念。实际上这里还有一个言语符号问题。语言是思维的工具,而概念是在思维过程中形成的,人类在借助语言思维时,把一类由事物本质特征给出的总体,用一个语言符号来表示。观察与语言两者是并行的,这就为人类进行复杂思维提供了捷径,否则思维的开展就很难进行。

从生理学的角度看,语言是由听觉和语言器官共同完成的。而由听觉产生的神经电信息要与由眼产生的神经电信息综合起来才能形成一个带有语言符号的思维形式。这里就又有一个两路神经电信息的配合问题。这是人的大脑的神奇功能。一些学者认为思维过程就是神经电信息的编码过程,我们认为这只是讲对了一半。不错,思维过程中肯定有神经电信息的编码过程,也可能还有神经物质的化学编码过程,但不管编码对思维过程多么重要,不同的思维对应的编码有多么的不同,而更本质的还应是电磁场物质的不同结构和变化,是物质间复杂的相互作用过程。因为任何编码都是对由感受器传来的电信息或化学信息的编码,因此思维过程更本质的应是场物质形成、传播和变化过程,其中包括场物质的结构、波长、频率、相位、强弱等的变化。了解思维的这一本质特征,对我们研究思维的空间传播是极其关键的一环。

概念有具体和抽象之分。如果一个概念它表征和概括的是具体的事物或事物具体的特性,则这个概念是具体概念。如“桌子”、“椅子”、“书”、“笔”等都是具体概念。如果一个概念它所概括的是抽象事物或事物的抽象特性,则这个概念是抽象概念。如“平等”、“自由”、“博爱”、“美”、“丑”、“善”、“幸福”等等都是抽象概念。具体概念和抽象概念是可分的,但又是相对的。例如,我们说“桌子”相对于“平等”、“自由”等概念是具体的,但“桌子”相对于“圆桌”、“方桌”又是抽象的;“精神”、“物质”等概念是抽象的,但它相对“存在”这一概念就又显得具体了。一般说来,具体概念往往是指那些与特定事物有多方直接联系的概念,而抽象概念则与特定事物有较少联系并且多半是间接的联系。这就是具体概念和抽象概念的一般区分原则。但任何抽象概念,不管它与具体事物的联系多么的遥远,它总是直接或间接地与具体概念相联系的。人们不能凭空捏造概念。凭空捏造的概念是假概念、伪概念、错误的概念。在人类认识自然和认识自我的过程中应该尽力防止错误概念的出现。

由于概念的建立有其确凿的生物物理学基础,因此人类头脑中从具体概念到抽象概念的建立过程,也伴随有相应的物质作用过程。

人类对事物的认识总是从具体开始的,如我们对狗的认识,首先我们看到的是各色各样的具体的狗,如白狗、黑狗、黄狗等。一条狗进入我们的视线,在光的作用下(没有光这一中介信息我们就无法观察世界),狗在我们的眼的视网膜上形成相应的形象。这个形象包括狗头、狗身、狗腿、狗尾、狗毛等。我们的眼将这些形象对应地变成电的或化学的信号,通过编码送入我们的大脑。当然大脑每次感觉到的总是具体的狗,但我们可以设想,在多次的感觉中,狗的主要特征,在与其他类似的动物的比较中(这种比较的基础是物质相互作用的区别),那些具有本质特征的相互作用信号保留下来。比如说狗身上的毛,狗的四条腿,狗的尾巴,狗一般不咬人,狗吃屎等,都对应某种电信号强烈作用于大脑,并通过神经系统的某种通路记录储存下来。下一次,我们再看到类似的动物,具有以上本质特征,在我们的大脑中,类似的电信息将打通原先建立起来的神经通路,比如形成谐振之类,并通过语言符号信息的联系认定是狗。狗的概念由具体到抽象也就建立起来了。因此我们说任何抽象概念的建立离不开具体概念的建立,更离不开电磁信号的产生与编码。

一些科学家认为,有些复杂科学概念的建立,不需要具体概念作基础。他们的依据是,他们建立的科学语言符号是完全凭脑臆想的,是过去从来未有的。其实这种看法是不对的。这些科学家忘记了,如果他们缺乏对过去已经成熟的科学知识的了解,不掌握已有的知识概念及人类建立起来的逻辑推理系统,从生理学的角度说,就是他们的头脑中如果没有过去学习过程中留下的丰富的信息储备及调动信息的程序结构,那么他们的创造性是无论如何也不会有的。他们建立的理论也将永远不会被人类理解。

表象是另一个哲学概念,我们也可以借此认识一下表象的生物物理学基础。从哲学上讲,表象是指在我们多次感知某个事件(物体)之后,即使离开现场(或物体),也可以在脑子里形成这件事或物的形象。我们已经讨论过,人的大脑对任何事物的认识,或者说,任何概念的建立,都是通过人体不同的感受器,尤其是眼睛,将物体或事物的各种特征信息转换成人的神经电信息,并储存在大脑皮质的神经网络中。再现这件事物有两种途径,一种途径是,当我们再次看到该类事物(物体)时,事物可以通过光—神经电信息的转换启动人的记忆,认识辨别事物。任何记忆都是电的和化学信息的储存。这是外界的直接触发作用引起的形象再现。但还有一种途径,即使当我们闭眼,或在别的场合不跟该事物接触时,脑子里也能“闭眼—想该事物的形象”。我们认为这是由于人脑有一种主动触发功能,即是哲学上讲的思维的能动作用。虽然我们没有再去看具体的事物,外界触发信号没有直接进入大脑,但我们的大脑自身却能发出一种类同的触发信号,在大脑的信息储存库中进行搜索,将大脑对该事物的储存信息通路接通,以同样的电信息在人的大脑里点燃该事物的形象。这就是表象的物质运动学基础。

3、命题的形成与物质作用过程

建立命题必须有两个基本条件:一是建立命题所需的各种概念,二是必须掌握命题的结构形式。前者必须以各种感性知识为基础,后者必须通晓人类在认识世界过程中建立起来的各种逻辑结构形式。我们说某个命题是正确的,首先必须是命题中所涉及的概念是反映事物本质属性的正确概念,其次是命题的逻辑基础和概念的组合形式是大家公认的,或者是通过论证可使大家公识的,否则将不可能理解命题的实在意义。

命题可分描述性命题、想像性命题和推演性命题。描述性命题一般是对一个实际存在的对象的总体或部分所进行的陈述。比如“石榴树的花是红色的”就是一个描述性命题。建立这样一个命题,需要有三个概念,第一是“石榴树”,第二是“花”,第三是“红色”。此外建立上述命题,还有一个逻辑结构形式,这就是首先是树,其次是树上的花,其三才是花的颜色。按上述认识事物的逻辑程序建立起来的命题才能听得懂,才是真命题。比如将上述命题改成“红色的花是石榴树”。人们就不知其所云。这就是一个假命题。真命题之所能让人听得“懂”,关键是真命题在建立的过程中把握了事物之间的正确联系。也就是说真命题能有机地把人脑中建立概念时对应的神经电信息的逻辑通路,按照反映事物本质属性的程序过程来启动。否则人就要犯精神病。人的思维过程是人脑中神经电信息和化学物质的产生、传播和变化消失的过程。因此,每一个命题建立的过程必然有其对应的场物质的产生、编码、传播和变化消失的过程。如果我们能捕捉到思维过程中与命题对应的场信息的变化形式,我们就可以找到思维的新的传播方式。对陈述性命题可能最容易复现,因为陈述命题对应的是具体的事物。对应的场信息应该包含具体事物的形象和结构。

顾名思义,想像性命题是靠想像来建立的命题。想像性命题最主要的特征在于命题的对象并不一定是现实中的存在,它可以是“想像的”。建立想像性命题虽然同样也离不开概念和概念之间的逻辑结构形式,但在建立概念之间的逻辑联系时它可以自由得多。比如“鬼”是一个想像之物,人们可把“鬼”与狗联系在一起,说“鬼”可以像狗一样用四条腿走路,也可想像鬼的面部是青色的,牙很长。“青面獠牙的鬼”就是一个想像性命题。然而,不管想像性命题在概念的产生上如何自由,相互联系的概念如何离奇,但其使用的概念必然与现实生活有关。“青面獠牙的鬼”的命题中“青”、“面”、“獠牙”,这些就都是现实生活在人的头脑中已经建立的概念。思维的物质性表明,没有物质作用的神经信息是没有的。每种概念都是一种神经信息的储存,人脑的功能既在于再现已有的真概念并由此建立起描述性命题,也在于自由拼接概念建立起想像性命题。对还没有认识的自然现象建立想像性命题,是人类获得真知的重要途径之一。概念组合成命题的背后隐藏着深刻的逻辑基础,这种逻辑基础的发掘是对人类智慧的检验。

推演性命题是通过逻辑推导直接建立的命题。逻辑推导需要有其他命题做基础,因此推演性命题总是与其他命题同在。推演性命题正确与否关键在于推演中是否符合人类自身建立起来的推演规则。而推演规则又是人类在长期的社会实践及人类与自然的斗争中建立起来的。这是从大量的事物发展规律中提炼出来的。推演规律建立的过程,本质上看是神经网络在先后排序中的信息启动过程,用这样的神经信息去启动事先已经储存好的概念库,即可得到与推演性命题对应的神经网络的电信号。如果脑波不是突触后电位的无意义自由展现,那么脑波中应该包含有反映命题本质特征的信息。一个人越聪明,他的头脑中建立的概念库应该越大,他所具有的逻辑推理程序,也会越多。一个与世隔绝的人,他的头脑既不可能有建立命题所需的概念材料,更不可能有建立命题所需的逻辑推演程序。

多个或大量的命题将构成一个命题系统。对一个对象的完善认识,需要命题系统来完成。与命题系统对应的神经网络活动将是更加复杂的神经网络电信息的加工、处理、综合、编码、传播过程,它对应十分复杂的电磁场的产生,变化和传播过程。因此,与一个命题系统对应的脑波,其成分、结构、强弱的变化也将更加复杂。在人类对大脑认识的现阶段,难以期望识别一个命题系统的脑波信息,但我们可以期望通过努力,在先进的技术装备条件下,认识与概念,尤其是具体概念对应的脑波成分。

二、思维过程与脑波的应用

思维是人脑借助于语言,以已有知识为中介,对客观现实中的对象和现象的概括的、间接的反映。思维以场物质的结构和形态存在于人脑和自然界之中。

思维有四种基本形式,即感觉思维、形象思维、抽象思维和灵感思维。感觉思维是一种随感觉过程而进行的思维形式。最常见的是视觉思维、听觉思维和触觉思维。形象思维是以具体特殊对象为思维内容的思维形式。形象思维多半要借助于具体概念。它既具有客观的描述性,又具有直接的感受性。抽象思维又叫逻辑思维,它是以形象思维为基础,借助于抽象概念和逻辑推理进行的思维形式。灵感思维常称作顿悟思维。这种思维的最大特点是瞬间的醒悟。人们常常把灵感思维罩上许多神秘色彩,但是任何灵感的产生都少不了人脑对某一事物的长期而不懈的思索。因此,灵感思维是以其他思维形式的长期存在为基础的。

哲学家研究思维,用的是思辨的方法。因此哲学家认为思维过程是人脑分析、综合、抽象、概括的过程,或者是它们之间的相互联系过程。这些都没有涉及思维形成的物质学基础问题,更谈不上追究思维的物质本质。心理学家W.冯特为研究心理现象的生理机理建立了心理实验室,主要研究感知觉和记忆,没有更多地涉足到思维领域。20世纪20年代巴甫洛夫用高级神经学说,研究大脑两半球的活动,解释心理现象的生理机理,说明思维是物质的生理活动的产物,这比W.冯特的心理实验室前进了一步。20世纪60年代认知心理学派的信息加工理论,把大脑的神经活动过程比拟为电子计算机的信息加工,建立神经网络理论,说明思维过程是大脑的信息加工过程,思维是信息加工的结果。这比巴甫洛夫的高级神经学说又前进一步。20世纪70年代到80年代,尤其是80年代,我国的思维本质研究异常活跃,以严春友先生为代表的一派学者认为,思维本身是一种场物质,他取名叫意识场,并认为意识场只与个体相联系。个体的意识场在社会的相互作用中形成的共同倾向,就形成客观的精神场。精神场是看不见的,但它有一定的存在状态,并通过相互作用表现出来。尽管严春友先生的精神场仍然只能是一种哲学意义上的场,但我们认为他还是比认知学派前进了一步。大胆地提出了思维是一种场,这就给人一种启迪。本书作者在20世纪90年代初提出,思维(精神)是一种与电磁场直接相关的场物质。不管思维还有没有其他场物质成分,神经电流的客观实在性表明,思维过程,起码是电磁场的传播过程。不同的思维,则表现为电磁场的不同结构形式,包括场的强弱、波长、频率、相位等的区别。任何伟大的思维(精神),其产生,从物质本质上看,都包含在电磁场(或其他场的成分)的物质结构之中。就这一意义讲,思维就是一种场物质的结构形式。思维的传播就是场物质的传播。

从哲学角度看,思维过程是分析、综合、抽象、概括的过程,但是分析、综合、抽象、概括都必须运动概念。因而思维过程也是概念的运动过程。从生理学角度看,概念的建立过程,是神经系统将感知信息变成神经电流(或化学信息)的过程。其中包括有电(或化学)信息的编码、传输、储存(记忆)过程。因此,任何一个概念在人脑中,无外乎就是一个由人脑自动编成的电磁信号密码。思维过程中的概念运动,就是电信号密码的调用和解码过程。思维过程中概念密码如何调用,如何解码还是一个谜,它正在吸引许多生理学家和物理学家忘我地工作。美国脑科学十年研究计划就包含这一重大研究内容。期望不久的将来,人类会解开这个千古之谜。

既然思维过程是一种电和化学的过程,而电的过程又必定伴有电磁场的传播,因而,脑波就应是思维过程中电磁信息外传的重要标志。实验已经证明,思维活动与脑波的快波有关。一个人当其由安静状态转入思维状态(比如解数学题)时,α波消失,β波出现。近年来人们正在大力研究,捕捉思维过程中的脑波特征,从而开辟思维外化的新途径。所谓思维外化,即思维离开人的主体,传入时空之中。这一点我们还要专文讨论。不过,我们可以先举一些实例加以说明。19961223《科技文摘报》在《“脑控技术”向你走来》一文中报道:美国IBM公司近来试制成功一种游戏软件,它可以通过人的思维,直接控制电视机屏幕上卡通人的行动。两个人坐在计算机前,每人各戴一个布满传感器的头环(接收脑波信息),而头环通过电缆线与计算机相连,共一个输入端口。两人谁也不用键盘和鼠标,他们只需要用大脑思考,想像要与对方接吻、握手,传感器就可以把他们的脑波信号传入计算机,使荧屏上的卡通人接吻和握手。这正是人类思维通过空间直接传播的前奏!这是思维外化的最直接、最先进的办法。我们当然可以做出进一步的设计,将头环与无线电发射机相连,而计算机又设计有无线电接收机,那么两位游戏者就可以远距离通过空间直接传播思维了。他同样可以通过想像,让计算机上的卡通人做他们想做的各种动作。这项科研工作,对世界上的盲人和语言残疾人无疑是一巨大的福音。

利用思维是场物质的结构形式这一本质特征,将电脑和人脑进行连接已取得了突破性进展。据报道,德国科学家已经在一个硅芯片上培育成功一种与人类的神经细胞极为相似的老鼠的神经细胞,并将此神经细胞的电子脉冲信号传送到特别的传感器上。实验证明,人类的神经细胞与超微型的硅片联结起来是完全可能的。英国剑桥大学物理学家汉弗雷斯据此说:“我希望这种研究只用于医学。首先这种技术应该用来代替病人脑内那些被损坏的细胞,帮助老年人解决脑功能衰退问题,扩展人脑的智能。譬如,移植在大脑内的电脑芯片用来记忆电话号码等。”汉弗雷斯教授也担心,如果将“智力捕捉器”之类的芯片植入人脑,从而达到控制别人的目的,将科幻变成现实,那就太令人遗憾了。

“智力捕捉器”是英国克里斯·温特博士主持研制的。“智力捕捉器”能将记忆芯片中的信息与人的基因记录相结合,实现一个人的情感和精神(思维)的重新塑造。它能将一个人的记忆转入另一个人的脑中。这将使生命在最真切的感觉中“起始和终结”。

英国科学家近期还在进行一项跨国研究,试图利用大脑起搏器唤醒植物状态。初步试验显示,这种起博器能使某些长期昏迷不醒的患者部分恢复听、说能力。科学家们目前共做了200例实验,在患者大脑中植入电子起搏器,结果约有半数患者病情出现好转迹象。在某些患者身上,新型疗法效果明显,他们不仅能睁眼、微笑,甚至还能和周围的人进行一些最简单的交谈。研究者指出,电子起搏器的医疗原理是其产生的微弱电流脉冲可能部分弥补了大脑“低级”和“高级”之间失去的联系,刺激大脑某些高级功能发挥作用。

20035月,中央电视台,《科学时讯》专栏专门播放了美国科学家利用电子遥控技术控制老鼠行动的实验录像。科学家将芯片植入老鼠的大脑皮质,实验者发出控制信号,老鼠就乖乖地按人的意志上下窜动。也还是20035月,中央电视台新闻联播节目播放了英国科学家将电磁芯片植入手腕与神经接通的实验。实验者只要想一想抬手,就可以遥控开门、关门,转动轮椅。真是奇妙之极。

思维过程是一种电磁学(或化学)过程,电磁场的传播使得人类通过脑波将思维直接外传到时空之中,这已是确凿无疑的客观事实。思维作为一种场物质的结构形式已经汇入自然界的物质洪流。人类已经再也没有必要为物质和精神的二元对立苦苦折磨自己了。为了说明精神的物质性,我们将在讨论思维外化的历史进程和精神与物质的历史争论中进一步作详细论证。

备注:选自赵国求、王平,《中医基础理论现代科学基础初探》,科学出版社,2005.1



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