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1701064431 虽然交通同步是无意识的，但多数大规模的人类同步是有意识的。有意识的同步让我们一起唱歌、跳舞、踩鼓点、在球场上玩“人浪”时会感到格外高兴。当每个人都在尝试合作时，实际出现的群体行为能带来一些惊喜。例如，请考虑观众一起鼓掌的情形。这种现象似乎是不言而喻的，这就是为什么我们反复调用它作为其他类型同步的比喻。但当科学家最终四处测试鼓掌现象时，他们被自己发现的东西吓了一跳。
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1701064433 1999年，一个全部由东欧血统的物理学家组成的团队前往罗马尼亚和匈牙利的音乐厅，记录了几名观众在歌剧和戏剧结束时鼓掌的情形。记录显示，一开始，观众纷乱地鼓掌，然后自发切换到雷鸣般有节奏的较慢速的掌声，然后又陷入不和谐的状态，在混沌和同步之间反复摇摆了六七次。为了探索更详细的过程，佐尔坦·内达（Zoltan Neda）和他的研究生伊丽莎白·劳沃斯（Erzsebet Ravasz）要求一群高中生分别独自站在房间里，用两种不同的方式鼓掌。首先，他们要求每一名学生在出色的演出结束后按自己的意愿鼓掌。结果，出现的掌声是快速和不规则的，平均每秒四次，但变化范围很大，无论个人还是整个群体都是如此。然后，实验者要求学生假装他们在与一名假想的观众同步鼓掌。掌声放慢到了庄严的每秒两次——只有先前的一半快，仿佛所有人都跳过了一次击掌；同时，掌声也变得更加精确，仿佛存在对正确节奏一种强大的、共同的理解。
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1701064435 那么，全体观众的行为便可以从这些方面解释了。因为文化期望，观众们都知道他们想一齐鼓掌，但每个人的固有击掌频率都或快或慢。为了实现同步，每个人都会将各自鼓掌的速度降低一半，频率的散布减小（就像高中生实验中发现的那样）。正如温弗里和藏本由纪的耦合振子模型预测的那样，当频率的散布充分减小时，系统突然跨越了相变，同步自动爆发。同步是附带心理上的代价的。虽然集体鼓掌是雷鸣般的，但是只有当鼓掌速度是平常一半时才会发生，而且集体鼓掌是一种更喧闹的掌声，必然的后果是，整段时间内总的噪声量要少于混乱鼓掌的噪声量。不知为何，观众们感觉累积的噪声水平并没有充分传达他们的兴奋，因而他们唯一的方法是制造更多的噪音——加快鼓掌速度。但现在他们的频率分布也变宽了（测量结果表明，快速鼓掌本质上更松散）。因此，相变越过了相反方向，群体重新陷入混乱。在某种意义上说，观众因最佳同步与最佳噪声强度之间的权衡而感到沮丧，他们无法同时二者兼得。
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1701064439 对于鼓掌这种毫无意识的群体行为，人类的心理也会进入微妙的模式。但至少到目前为止，所有模型都忽略了人类意志的变幻莫测。他们故意假定人类的行为如机器人一般，以观察有多少现象可以单独依据基础解释。在邓肯·瓦茨的流行模型中，一旦超过了阈值，人们就会发疯。在交通模型中，司机们随着局部情况的需要加速或减速，仿佛受到了人类版本的机器的支配。当联合国维和部队出现时，集体屠杀部落成员的事件就不会出现，但是，当部队撤出后，疯狂杀戮便又开始了。
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1701064441 这恰恰是因为模型过于简化，使得它们的准确性与稳定性有些令人担忧。在很多形式的群体行为中，人们不依赖更高级的认知能力。“对个人而言，精神错乱是罕见的，”尼采说，“但在团体、政党、国家以及时代中，这却是规则。”“他，愉快地在军队中伴着音乐前进，已经让我鄙视，”爱因斯坦说，“由于失误，他得到了一个大脑，其实对他来说，脊髓已经足够了。”
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1701064443 具有讽刺意味的是，同步是人类美丽表达形式的一部分。在芭蕾舞中、在音乐中，甚至当人们分享爱意的时候，他们的心跳也是同步的。不同的是，这些都是更加灵活的同步形式，它们不盲目、不呆板、不野蛮、不单调。它们体现了我们乐于认同的人类所独有的品质——智能、感受性以及只有最高级别的同步才会出现的和谐。
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1701064447 除了人类彼此之间的同步以外，我们有时会觉得我们与周围的世界同步。最明显的例子是，我们与地球自转相牵连，与每日黑暗与光明的周期循环牵连。但除了昼夜节律以外，我们并没有发现更多证据充分的人类与环境同步的案例。
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1701064449 例如，幽灵般的效力都被归因于月相。根据民间传说，某些罪行在月圆之夜发生的频率更高（同样也有更多的自杀、精神病发作、药物过量以及被狗咬伤事件）。甚至有一些科学论文宣称为“月球效应”提供统计学上的证据。但当用正确方法重新进行统计时，各种效应与月相的相关性总是不复存在。这里列举一个该领域的虚假研究的例子：一些作者声称，满月时会有更多的交通事故发生，但他们却忘记了控制事故率的周别或季度别变化。事故更频繁地出现于星期五晚、星期六晚、新年前夕和其他假期期间，以及夏季（一切都有明显的原因）。因此，在研究的时间段中，如果上述任何一种情形出现，统计结果也会随之改变。调整了这些日历效应的统计学家发现，满月不会造成显著差异。无论是生育率还是杀人率，暗杀还是天灾，一次又一次的严谨研究显示，满月对于所有人类事件都没有重要影响。然而许多明智的人——包括警员和急救室工作人员，却依然不这么认为。
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1701064451 月球效应是我们寻找宇宙秩序的强烈欲望所导致轻信的典型，特别是我们希望把自己的生命节律与宇宙节律相联系。同样的冲动驱使着占星术和“生物节律”的江湖观念，这些都是在20世纪70年代流行一时，现在已被遗忘的伪科学。回到那时，你可以买到一块装备有精密生物节律计算器的卡西欧手表，以便了解自己是否将会面对糟糕的一天。这类理论宣称，我们的身体被体能、情绪状态以及智力水平可预测的潮汐推来搡去，按照精确的23天、28天以及33天的周期呈现消长变化，据推测，每个人都一样，无论年龄、性别、健康状况以及遗传变异。20世纪70年代，由军事和航空工业开展的数十项严谨独立的研究中，没有发现任何支持这些生物节律的证据，也没有发现任何卡尔·荣格（Carl Jung）“同步性”（synchronicity）思想的证据，荣格的“同步性”思想声称，我们生活中有意义的巧合发生的次数远多于可以单独用“偶然”解释的事情。然而，相信这样的事情是很有趣的。在我的生活中，我常想，是什么让我在英国的那个雨天走进赫弗书店，去看一本题目特别的书——《生物时间的几何学》，仅仅一年前，我撰写的毕业论文副标题与之惊人的类似：“有关几何生物学的论文”。如果没有与阿瑟·温弗里的书不期而遇，以及幸运地选择了相同的词语，我可能永远不会遇到他，不会对同步产生兴趣，也不会写作你面前的这本书。
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1701064453 存在这类争议的问题是，当我们遇到需要评估罕见事件的概率时，所有人（包括专业数学家）都很容易犯糊涂，甚至很难提出正确的问题。在一篇关于巧合的论文中，统计学家佩尔西·戴康尼斯（Persi Diaconis）和弗雷德里克·莫斯特勒（Frederick Mosteller）讨论了一位女士的惊人故事，这位女士中了两次新泽西彩票。《纽约时报》的头版报道这个赌注的概率是一千七百万亿分之一，但这个概率不能说明任何问题，因为这个数字假设，这位女士只买了两张彩票，两张都中奖了；事实上，她经常玩彩票，而且通常买好几张。更中肯的问题是，对数以百万计的日复一日年复一年买彩票的广大彩民而言，某人在一生中能中两次大奖的概率是多少？当这个问题以这种方式构建时，一个似乎是天文数字般不可能的事件被揭露为一个实际存在的事实：仅仅需要7年时间，美国某地的某人中两次彩票的概率就超过了50%。公平地讲，新泽西那位女士甚至比这更走运，她在4个月内中了两次奖。即便如此，这种概率发生在某地某人身上的概率也高于1/30：这不一定会发生，但绝非不可能。
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1701064455 将人类同步到环境的绝佳例子（除了昼夜节律以外）都与大脑中的电节律被外部信号影响的可能性有关。例如，诺伯特·维纳描述了发生在20世纪50年代德国一个令人惊讶的实验，在这个实验中，科学家试图通过向人类受试者发射大功率电磁辐射来同步这个人的脑电波。维纳描述到，一张锡片被悬挂在天花板上，连接到一个400伏发电机的终端，发电机的运行频率为10赫兹，与阿尔法脑波频率相同。维纳写到，该装置“可以与房间中的任何物体产生静电感应”，而且“它的确可以驱动大脑，引起受试者一种很不愉快的感觉”。
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1701064457 这种感觉可能有点儿像1997年12月16日夜晚，成百上千的日本小朋友看《口袋妖怪》时发生的意外。《口袋妖怪》是一部十分刺激的动画片，是18：30晚间档收视率最高的电视节目，其中的一幕是，一个字符通过引爆“疫苗炸弹”摧毁了一个计算机病毒。电视观众看到了一个明亮的白色爆炸，随后是灿烂的红色、白色和蓝色的光，像频闪的闪光灯一样闪烁，每秒12次，持续5秒。日本各地的孩子们立即开始感到恶心。有些孩子出现呕吐，有些孩子癫痫病发作，有几个孩子瞬间停止了呼吸。惊恐的父母们打爆了日本各地的应急服务电话，超过600名儿童被救护车送往急诊室。或许，许多日本家庭看电视的条件加重了这次袭击的伤害，很多家庭的房间很小，使用的却是大屏幕电视机：在日本公寓里看电视就像坐在电影院的前排。一名坐在大屏幕电视机前不到1米的14岁男孩昏迷了半个多小时。当晚，当日本新闻节目不负责任地重播令人作呕的场景时，更多的孩子受到了伤害。
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1701064459 千变万化的脉动光引发了强烈的光刺激，由此触发了光敏性癫痫的发作，这是一种罕见的疾病，随着电视和视频游戏的激增，它变得越来越普遍。光敏性癫痫的确切原因尚不清楚，但它被认为是一种同步性障碍，脑电波被闪烁光所牵制，导致大脑中的神经元无法发射，引发癫痫。这一假设与临床观察是一致的，最危险的频率处在在15～20赫兹之间，只比大脑的阿尔法脑波稍快。这是一个例子，来自外部环境快速的、周期性的信号对人体生物学产生了明显的影响。
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1701064463 一种更转瞬即逝的同步似乎牵涉到人类心理学中最伟大的未解之谜之一：大脑如何产生思维。科学家们在努力去理解人类思想和情感的神经基础，随着技术的进步，当一个人识别一张脸，记忆一个单词或集中注意力时，窃听他的思维成为可能。神经生物学家已经发现，这些认知行为与神经同步的短暂激增有关。其中，数以百万计广泛分布的脑细胞突然开始精确地同步开闭，频率约为40赫兹，然后就像迅速瓦解一般，使得下一个想法或知觉出现。如果这一观点是正确的，那么顿悟的一刻必定是电同步的爆发，即大脑的各个独立部分开始和谐统一的瞬间。
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1701064465 这一研究可以追溯到20世纪80年代初，当时，南加州大学研究人员克里斯朵夫·冯·德·马尔斯伯格（Christopher von der Malsburg）提出，神经同步可能会提供一个解决“捆绑问题”的机制，“捆绑问题”是脑科学中一个长期存在的谜题。为了阐明这个问题，请设想你坐在一个拥挤的、烟雾弥漫的咖啡馆里，喝着咖啡，听着摇滚音乐，人们挤过你的桌子，彼此打着招呼。根本无须任何努力，你便可以立刻察觉到自己手里拿着一杯咖啡。但是，确切地说，你是怎么做到的呢？就像表面看上去的那样简单，这种知觉与很多感觉相关。当你瞥了一眼咖啡杯时，光从它的表面散射，冲击你的视网膜，显现出咖啡杯圆形的形状，光滑的纹理，以及杯子的颜色。这些视觉属性被发送到你大脑的各个部分，进行进一步处理和解析。同时，蒸发的咖啡分子绑定到你鼻孔中的感受器，触发你嗅觉中枢神经活动的节律性爆发（你的边缘系统感受到阵阵快乐，这与新鲜咖啡豆浓郁的香气有关）。与此同时，其他令人不太愉快的感觉——香烟的气味，从你身边走过的人对桌子的撞击，也在冲击你的感官，刺激着各自的神经元组。问题是，你的大脑是如何搞明白所有这些神经元骚动的意义的呢？特别是，什么样的物理过程将正确的特征“捆绑”到一起，以形成对咖啡杯的统一知觉，并区别于同时发生但与之无关的感觉呢？——如摇滚音乐的声音、桌子的晃动以及所有其他混淆的感觉。
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1701064467 马尔斯伯格假设，处理咖啡杯各种特征的分隔的神经元群体会在几分之一秒内同步振荡。时间一致是大脑将它们捆绑在一起的方法，时间一致性意味着它们都指向同一个对象。但马尔斯伯格对测试这个想法感到绝望。他料想，即使神经集群一齐发射，它们也会被大脑其他喋喋不休的电活动所淹没。“没有办法挑拣出它们，”马尔斯伯格曾说，“思维是无形的。”
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1701064469 这种悲观主义的结论最终被证明是没有根据的。1989年，我们开始在动物实验中发现了少许同步现象。由查尔斯·格雷（Charles Gray）和沃尔夫·辛格（Wolf Singer）带领的神经学家团队给一只麻醉的猫看一个移动杆的图像，发现神经元对杆子的响应开始以30～60赫兹的频率有节奏地放电。齐射是短暂的，持续约1/3秒，但高度同步，沿途的神经元会遇到一系列一致的电子波峰和波谷。也许最令人惊讶的是，即便在解剖学上相隔很远、穿过了猫的视觉皮层的细胞，也会近乎完美地同步振荡。为了测试协调的发射是否意味着猫把杆子当作了统一的整体，格雷和辛格删掉了杆子的中间部分，将两端移动了位置，呈现出两个独立物体的形象。相同的脑细胞继续放电，但不再同步，正如马尔斯伯格所预测的那样。
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1701064471 当时，这些研究结果引发了一场争论风暴。空气中弥漫着惯常的论据，新发现总是要面对猛烈的反对同步的呼声。最质疑的怀疑论者否认这种现象的存在，声称统计分析是错误的，或认为遥远的神经元之间短暂相互关系可能是偶然产生的。其他人则担心，缺乏任何已知的机制可以使相隔如此遥远的神经元像格雷和辛格报告中一样精确同步。很难理解细胞在千分之一秒内如何互相发射，它们相隔如此遥远，没有神经冲动可以在这段时间内完成这段旅行。然而，在接下来的几年里，所有反对意见都被澄清了，只剩下一种忧虑：同步可能是真实的，但没有意义，它是猫的大脑中电活动无用的副产品，并未揭示其最深处的工作机制，这只相当于台式电脑60赫兹的嗡嗡声而已。
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1701064473 20世纪90年代，同步与认知有关的证据变得更具说服力。研究人员开展了各类动物实验，从蝗虫到猴子，他们发现，同步的神经活动始终与认知、记忆、知觉的原始形式相关（例如，区分两种气味的能力，检测一个形状方向的变化的能力）。但是，由于无法确切知道动物的知觉如何，怀疑论者仍然不服气。研究人员想要证明：同步是认知的本质，而不只是与认知相关而已。例如，在格雷和辛格的实验中，没有证据表明，在一个实验中猫感知到了一根单独的杆子，在另一个实验中猫感知到了两根。解决问题的唯一办法是对人类受试者进行实验。
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1701064475 2001年，于尔根·费尔（Jurgen Fell）和他在德国波恩大学的同事进行的一项相关研究揭示了神经同步与短时记忆之间存在一种诱人的关系。他们要求志愿者记忆单词表，记忆完成时用另一项任务短暂地分散受试者的注意力，然后测试他们的回忆程度。同时，在实验的记忆阶段，科学家检测了受试者的海马体和顶叶皮层中神经元的发射模式，该脑区与参与记忆的脑区相邻。这项实验在技术意义上是非凡的，实验中，神经活动是被直接测量的，而不是从脑电波推断。这些受试者都是癫痫病患者，他们的大脑中被植入了电极，以准备即将进行的神经外科手术，这提供了一次不寻常的机会，使我们可以在记忆活动期间直接记录人脑细胞的状态。
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1701064477 当然，每名受试者都会记住一些单词，也会遗忘一些，但令人着迷的是，他们的神经元在两种情况下表现不同，在第一眼看到单词时，如果是记住的单词，在看过的1/4秒后，他们大脑的海马体和顶叶皮层之间表现出一阵强烈的同步；但如果是遗忘的单词，则不存在这种同步。夸张地讲，这意味着通过观察某人尝试记忆单词时的脑电波模式，你就可以预测他是否会成功地记住这个单词，因为你可以看到大脑是否失误。
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1701064479 目前我们还不清楚如何解释这种同步，它可能只不过是尚待发现的其他更重要的过程所形成的记忆回声——就像打雷是闪电的余震，而非成因。另一方面，也许同步对记忆过程本身是至关重要的，因为与之相关的化学和电学活动会以某种方式让海马体更容易准备好储存或放弃一个新条目。这种可能性在生物学领域是合理的；我们知道，神经元之间的连接在它们一齐发射时会加强，这个原理经常被总结为“同步发射的神经元会串连在一起”。通过触发关键脑区神经元之间的紧密连接，同步会为短时记忆提供帮助。而另一种可能性以及经常隐含在同步发生时的现象是，通过一齐发射，这些神经元从背景喧闹声中脱颖而出，正如在鸡尾酒会中，人们齐声歌唱才能使歌声盖过喧闹声。通过协调自身的电活动，同步神经元会放大自己的信息，使之相对于下游神经元更为突出。
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