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我和其他许多人在幼儿时代的伤心经历，都会在整个世界重演。我的愿望是随着神经科学的快速发展，有一天会减轻精神病人和痴呆病人的痛苦和折磨。
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心灵的未来 是什么推动了这场革命？
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从大脑扫描源源不断地涌现的数据现在正被解码，其中的进展是惊人的。一年几次的报纸大字标题预示着一个新的突破。自从望远镜发明以来，人类花了350年的时间进入了太空时代，但自从磁共振成像（MRI）和先进的脑部扫描引进以来，仅仅用了15年的时间就有效地把大脑和外部世界连接起来。为什么这么快，还有多少奇迹将要来临呢？
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这种快速进展的部分原因是因为今天的物理学家对电磁有一个很好的了解，它支配电信号通过我们的神经元。用于计算天线、雷达、无线电接收机和微波塔物理学的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）的数学方程，是形成磁共振成像技术的基石。最终解决电磁学的秘密花费了数个世纪，但神经系统科学可以享受这个伟大的努力的成果。在本书第一部分，我将概括大脑的历史，并解释众多的新仪器是怎样离开物理实验室，和给我们思想力学（mechanics of thought）以辉煌的彩色描绘。因为在任何有关大脑的讨论中，意识都扮演着中心角色，我也给出一个物理学家的看法，提供一个包括动物王国在内的意识的定义。事实上，我提供了一份意识的排名，显示怎么可能给各种类型的意识分配一个数字。
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但要充分回答这个技术将进展到什么程度的问题，我们也不得不看看摩尔定律（Moore’s law），它说计算机的能力每两年增加一倍。我常常给出一个简单的事实让人感到惊奇，你今天的手机比美国宇航局在1969年将两个人送上月球时所有的计算机功能还要强大。计算机现在足够强大到记录从大脑发出的电子信号和部分解码成我们熟悉的数字语言。这使得大脑直接与计算机接口以控制周围的任何对象成为可能。这个快速增长的领域是所谓的“脑-机接口”（BMI，brain-machine interface），其关键技术是计算机。在本书第二部分，我将探讨这一新技术，它使得记录记忆、读心、录制我们的梦想和心灵感应成为可能。
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在本书第三部分，我将研究另一种形式的意识，从梦想、药物、心理疾病到机器人，甚至外星人。在这里，我们还将了解控制和操纵大脑对付疾病，如抑郁症、帕金森氏症、阿尔茨海默氏症和许多更多疾病的潜力。我也将通过由美国总统奥巴马宣布的“推进创新型神经技术开展大脑研究”（或“大脑研究计划”）和欧盟的“人类大脑工程”项目，仔细阐述对大脑的研究。这些个项目可能拨款数十亿美元用于解码大脑的通路，所有的方法都要到神经级别。这两个相互碰撞的项目将毋庸置疑地开启一个全新的研究领域，让我们用新的方式来治疗精神病，也揭示意识的最深层的秘密。
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在我们给出意识的定义后，我们也可以用它来探索非人类的意识（即机器人的意识）。机器人能变得如此先进吗？它们会有情感吗？它们会造成威胁吗？我们还可以探索外星人的意识，他们可能有着与我们完全不同的目标。
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在附录中，我将讨论在所有科学中也许是最奇异的思想，一个来自量子物理学的概念，即意识也许是现实世界基础的基础。
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在这个迅速发展的领域中不乏建议，只有时间会告诉你，哪些是头脑发热的科幻小说作家做的白日梦，哪些是代表未来科学研究的可信赖的途径。神经科学的进展已是一个天文数字，在很多方面，关键是现代物理学，它使用电磁和核力的全部力量去探测隐藏在我们头脑中的巨大秘密。
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我要强调的是，我不是一个神经科学家。我是一个理论物理学家，对大脑有着持久的兴趣。我希望一个物理学家的观点可以帮助进一步丰富我们的知识，给出在宇宙中最常见的和最神秘的物体：我们的大脑，一个全新的理解。
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但鉴于全新的观点发展的步伐极快，更重要的是我们对大脑是如何构成的要有坚实的了解。
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让我们首先讨论现代神经科学的起源，一些历史学家认为，它是从一颗铁钉穿过某个菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）的大脑开始的。这一开创性的事件引发了连锁反应，打开了对大脑进行严肃的科学研究的大门。虽然对盖奇先生这是一个遗憾的事件，但它却为现代科学铺平了道路。
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我对我们有时称之为“心灵”的大脑的基本认识是：它的工作是其解剖学和生理学的结果，仅此而已。
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——卡尔·萨根（Carl Sagan）
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事故发生在1848年，当时菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）是佛蒙特州的一个铁路工头，当炸药意外爆炸时，一根三英尺七英寸（1.13米）长的铁棒直接打到他的脸上，从他的大脑前额穿进去，从头顶穿出来，最终落到八十英尺（24.4米）开外的地方。他的同事们惊呆地看到他们工头的大脑的一部分被掀掉了，于是马上叫来医生。让工人们（甚至是医生）惊愕的是盖奇先生没有当场死亡。
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他半昏迷了数周，最终似乎是完全康复了。（2009年，一张罕见的盖奇的照片浮出水面，显示一个英俊潇洒、充满自信的男人，他的头部和左眼受伤，手里握着那根铁棒。）但这一事件发生后，盖奇的同事们开始注意到他的性格出现了急剧变化。一个活泼开朗、乐于助人的工头，成了一个爱骂人的、怀有敌意的和自私的人。女士们被警告离他远点。约翰·哈洛（John Harlow）博士，他的主治医生，发现盖奇“任性和波动，计划了许多未来要做的事情，但还没有做就很快放弃了，因为又出现别的似乎更可行的事情。他的智力和表现好像孩子一样，却有着一个强壮的人所拥有的野兽般的激情”。哈洛博士注意到他“彻底改变了”，他的同事说“他不再是盖奇了”。1860年盖奇死后，哈洛博士保留了他的头骨和那根击碎他头骨的铁棒。对此头颅的详细的X射线扫描已经证实，铁棒在前额后面称为额叶脑区的地方造成了巨大破坏，左、右大脑半球都有破坏。
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