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这种情况在猫和猴子身上都是确定发生的，它们的大脑可以得到直接的研究。动物的皮质一旦可以区分两只眼睛，动物就能看到有深度的立体视觉。这说明当输入开始被贴上“左眼”或“右眼”的标签加以区分时，下游一层的立体计算回路其实已经安装好并开始工作了。对于猴子来说，所有这些在两个月内就都结束了：那时每个神经元都有了主导眼，幼猴可以看到立体深度。与其他灵长类动物相比，人类有些“晚熟”：婴儿出生得早，而且出生时没有任何能力，要在子宫外完成他们的发育。按照幼儿期的时间长度比例，人类婴儿比猴子要出生得早，因此从出生日开始测算，人类双眼脑回路配置的出现时间要稍晚。更一般地讲，生物学家比较了不同动物视觉系统的成熟阶段时间，这些动物有些出生得早且无助，另一些稍晚而且一出生就能看见。他们发现，无论之后的发育是在子宫内进行还是在出生后的世界上进行，其顺序都是基本一致的。
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关键左眼神经元和关键右眼神经元的出现可能会为具体经历所打断。生物学家戴维·胡贝尔（David Hubel）和托斯滕·韦塞尔（Torsten Wiesel）养育了一只眼睛被蒙着的小猫和小猴子，它们脑皮质的输入神经元全部调向了另外一只眼，使得这些动物那只被蒙上的眼睛在功能上等同于视盲。如果眼睛是在动物发育的关键期被蒙上的，那么即使只是短暂剥夺视觉输入，这种损害也是永久性的。对于猴子来说，视觉系统在出生后的前两周尤其脆弱，这种脆弱性在第一年内逐渐减弱直至停止。而蒙上成年猴子的眼睛即使长达4年之久，也不会有所损害。
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乍一看，这好像是“用进废退”的一个例子，但是我们还有另外的发现。当胡贝尔和韦塞尔给小动物蒙上双眼时，大脑并没有显示出双倍的损害——一半的细胞显示根本没有被损害。单眼蒙罩实验的摧残不是由于被蒙眼睛的神经元得不到输入，而是由于来自未蒙眼的输入信号在途中挤走了被蒙眼的输入信号。两只眼睛是同时在争夺着视觉皮层中处理输入信号层面里的神经元的。每个神经元在开始时具有对这只眼或那只眼的细微偏向，而眼睛的输入扩大了这一偏向，直到神经元可以独自做出反应。输入甚至无须来自外部世界，来自中途中间站的激活波——一种内部产生的测试模式，就能起到这个作用。若把学习理解为吸收录入来自外部世界信息的话，成长发育的长篇历程尽管对动物经历的变化很敏感，但还不完全是“学习”。就像一个建筑师将一个粗略的毛坯交给一个低级的工匠来雕琢外观轮廓一样，基因构建了原始的具有眼睛偏向的神经元，然后启动了一个确保可以将之明确化的过程，除非一个神经生物学家插手多事。
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一旦大脑将左眼影像与右眼影像分隔开来，随后的神经元层就可以比较它们表示深度的细微差异了。尽管仍然是以令人惊奇的方式进行的，这些回路也可以由于动物的经历而得到修改。如果实验者通过切掉一块眼部肌肉而使得动物变得对眼或斜视，其目光就会指向不同的方向，永远也不会同时在两个视网膜上看到相同的东西了。当然，目光朝向并没有分开180度，所以在理论上大脑能够学习匹配那些确实重叠的不正常的分隔部分。但很显然，它没有具备能够对双眼交叉较大度数进行匹配的能力；这样的动物长大后会成为立体视盲，而且往往两眼中会有一只在功能上视盲，这种状况被称为弱视。弱视有时被称为“懒惰眼”，但其实这是误导。不敏感的是大脑，而非眼睛；而这种不敏感性是由于大脑以一种恒久的竞争去主动压抑一只眼的输入，而不是由于大脑懒散地忽略它。
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同样的情况也可以发生在孩子身上。如果一只眼睛比另一只眼睛更加远视些，孩子会习惯上努力去聚焦于近处的物体，而连接聚焦和会聚的反射会使得眼睛内曲。两只眼睛指向不同的方向（这种情况被称为斜视），它们的视界校准得不够贴近，使大脑无法使用其中的差异信息。这种孩子长大后会患斜视和伴随立体视盲，除非及早对眼部肌肉做手术调整眼部肌肉好让两眼能协调运作。直到胡贝尔和韦塞尔在猴子身上发现了这些结果，以及海尔德在孩子们身上发现了类似的情况，人们之前一直认为对斜视的手术仅供外表美观所用，而且只限于学龄儿童。但对双眼神经元的适当校准有一个关键期，它要比单眼神经元的校准关键期稍长些，但大概快到一两岁时会逐渐消退。在这个时间之后做手术往往已经太晚了。
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为什么会有一个关键期，而不是天生设定或终身都会因经历而改变呢？对于小猫、猴子和人类婴儿，脸部出生后都一直在生长，眼睛之间的距离被迫越来越远。眼睛的相对观察点也在变化，神经元必须持续不断地调整检测到的双眼间差距幅度。基因无法预测观察点的扩展度，因为扩展度有赖于其他基因、营养和各种意外事件。所以，神经元会在个体成长的一定期间内对不断相互分离的双眼进行着追踪。当眼睛移动到它们在成年个体的头骨上应有的位置时，这种需求就消失了，也就是说，关键期在这时结束了。有些动物，比如像兔子，它们的眼睛已经确定在成年的脸部位置中，脸也几乎不怎么生长了。这些一般会是猎食动物，它们不能享受奢侈而漫长的无助的童年期。从两眼中接收输入的神经元不需要重新调整自己，事实上这些动物在出生时就已完成布线，而无须一个对输入敏感的关键期。
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对不同物种双眼视觉可调性的发现，为一般意义的学习提供了一种新的思考方式。学习往往被描述为对模糊脑组织有着不可或缺的塑造作用。然而事实上这个过程存在的原因，却有可能只是为了让那些需要进行自我组装的动物，能满足它们在适应过程中所发展出对排定组装时刻表的需求而已。基因组尽其所能构建了这个动物，对无法提前确定的动物构造部分（比如对双眼以不可预知的速率逐渐分开的适当设置），基因组在成长发育中最需要的时候开启了一种信息搜集机制。在《语言本能》一书中，我阐述了一种对儿童语言学习关键期的类似解释。
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我带着你了解了神奇眼立体视图，不仅仅是因为理解魔术很有趣。我认为立体视觉是一个自然的荣耀，也是心智其他部分可能会如何工作的一个范式。立体视觉是我们体会一种特别意识的信息处理，一个心智计算与意识之间的连接，这种连接非常合乎规则，计算机程序员能够将它操控并迷倒数百万人。它是一个几种意义上的模块：它无须心智的其他部分而独立工作（不需要可识别的物体），心智的其他部分没有它也同样可以工作（如果必须的话，可以用其他深度分析法来获知），它在大脑的回路布置上强加了特别的需求，它还有赖于针对其问题的具体原则（双目平行的几何学）。尽管立体视觉的发展是在儿童期进行的，而且对个人经历很敏感，但它并不能被深刻地描述为“学习得到的”或是“先天与后天的混合产物”；这个发展过程只不过是一个组装时刻表里的一部分而已，对经验体会的敏感性是一个结构化的系统对信息的外接纳入。立体视觉展示了自然选择的工程设计智慧，它利用了精妙的光学定理，这些定理在数百万年后又被如达·芬奇、开普勒、惠特斯通以及空中侦察的工程师们重新发现。这种能力会出现的原因，是因为个体要适应存在于我们祖先生态环境中特定的选择压力。它通过做出关于世界的前提假设而解决了本不可解决的问题，这些假设在我们演化时是正确的，但现在却不总是正确。
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心智探奇：人类心智的起源与进化 [:1701549389]
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光、影、形：景物转图像3法则
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立体视觉是辨别平面深度和材质的视力发育关键早期的一部分，但并不是唯一的部分。看到三维并不需要两只眼睛。你可以从一幅图片的最简单线索中获得对形状和材质的丰富感觉。下面我们来看看这些由心理学家爱德华·埃德尔森（Edward Adelson）设计的图案（见图4-15）。
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图4-15
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图4-15左边这个图案看上去是有竖直灰条的白纸板，水平折叠，光从上面照下来。右边那个看上去是有水平灰条的白纸板，竖直折叠，光从侧面照过来。如果你盯的时间足够长，两幅图都会在深度上翻转，像内克尔立方体一样；我们先忽略这点。但两幅图中的用墨（以及在你的视网膜上的映像）实际上却是相同的。每幅都是一个锯齿形井字方格，其中一些方格中有阴影。在两幅图中，各角的方格都是白色的，顶端和侧面的方格是浅灰色的，中间的方格是深灰色的。阴影和锯齿的组合不知为何形成了第三维空间，而且给每个方格着了色，只是以不同的方式而已。标注“1”的边界实际上在两幅图中都一样。但在左图中，这条线看起来就像是一条区分了不同色彩的分界线——也就是介于白色条纹和灰色条纹之间的边界；而在右图中，这条线看起来则像是由形状和阴影所造成的分界线——也就是一条白色条纹落入褶纹另一条阴影中所造成的边界线。以数字“2”标注的两条边界线其实也是相同的边界，只是我们对它们进行诠释的方式刚好与上述相反：那就是左图当中的边线是阴影和褶纹造成的边线，而右图当中的边线则是由不同色彩的条纹所造成的边线。所有这些差异，都是由两个图当中以不同方向扭曲的方块所制造出来的！
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要想了解小小图片中的万千乾坤，你需要解释区分图片与现实世界的3条定律。每条定律都需要一位心智“专家”来进行解释。像立体视觉一样，这些专家的工作是为了让我们精确地掌握现实世界的平面，但它们是依靠不同信息来运行的、它们对世界做出不同的假设，解决不同的问题。
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第一个问题是视角问题：一个三维的物体如何在视网膜上被投映为二维的形状。不幸的是，任何投映都可能来自无限多个物体，所以没办法只从一个映像来恢复其形状（正如阿米斯提醒他的观察者那样）。“所以说，”演化似乎断言了，“没有什么是十全十美的。”我们的形状分析器在碰运气，在给定视网膜图像的情况下，令我们看到最有可能的世界的状态。
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一个视觉系统怎么能根据视网膜的映像来计算出世界最有可能的状态呢？概率理论提供了一个简单的答案：贝叶斯定理（Bayes’theorem）也就是一种能由搜集到的证据进而计算出特定假设为真的概率的方法。贝叶斯定理说，一个假设优先于另一个假设的概率可以只需通过针对每个假设的两个数字而求得。一个是先验概率：在看到证据前，你对该假设的确信程度。另一个是可能性：如果该假设为真，你现在所看到的证据会出现的概率是多少。将假设1的先验概率与假设1证据的可能性相乘，将假设2的先验概率与假设2证据的可能性相乘，算得两个数的比率。现在你就得到了优先第一假设的概率了。
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我们的三维线性分析器又是如何使用贝叶斯定理的呢？要找出某一线段究竟是由哪一物件所产生的，它会先假设特定物件是真的出现在该场景里，再找出最有可能产生所见线段的物体——也就是计算出每个物件产生证据的可能性；此外该物件还得在一般的状况下最有可能出现才行——也就是事前概率够大。正如爱因斯坦曾这样谈论上帝一样，我们的三维线性分析器推测，这个世界是难以捉摸的，但它没有恶意。
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因此，形状分析器一定具备了一些有关映像的概率信息（从各个角度物体如何显现）和一些有关世界的概率信息（这个世界有着什么样的物体）。一些关于映像的概率确实是非常好的。从理论上讲，一分硬币能够投映为很细的一条线，但只有从它边上看的时候才会这样。如果实景中有一分钱，你从边上看它的概率有多少呢？除非有人专门安排你和硬币，否则概率不会太高。绝大多数视角会使这枚硬币投映出一个椭圆形。形状分析系统假设目前双眼所见的只是一个一般的场景——不是与阿米斯所呈现出的风格一样，会将物件精确安排以便让它们呈现出特别样式的场景——并依此来估测各种假设为真的概率。另一方面，一根火柴几乎总是会投映出一条直线，所以如果图像中有一条线，而其他条件相同的话，猜它是一根火柴比猜它是盘子要有把握得多。
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一幅图像中的一堆线可以进一步缩小概率，例如，一组平行或近乎平行的线不可能是巧合。世界上的非平行线几乎不会在图像上投映出接近平行的线来：绝大多数散落在地板上的棍条会彼此交叉，角度或大或小。但世界上平行的线，比如电线杆，几乎总是投映出近似平行的线。所以如果一个图像中有接近平行的线条，那么它们反映世界中平行边棱的可能性就比较大。还有许多其他的经验法则告诉我们，真实世界里的哪些形状会投射出特定的影像标记。小T、Y、角、箭头、鱼尾纹状、平行弯曲线是各种直边、角、直角和对称形状的印记。漫画家几千年来一直在运用这些法则。一个机灵的形状分析器可以运用反向思维，来推测它们在真实世界中是什么。
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不过当然进行反向可能性逆推是缺乏依据的——比方说平行的东西通常投映出近似平行的图像，所以近似平行的图像就暗示是平行的东西。就好像你听到窗外有马蹄声，就断言它们来自一匹斑马，因为斑马常常发出马蹄声。认为世界包含有某个实体的先验概率——有多少匹斑马，有多少个平行的条棱——必须考虑进来。要想使一个玩赔率的形状分析器得以运行，这个世界最好包括许多直的、规则的、对称的、紧密的之类的物体，这样才好猜。真的是这样吗？一个浪漫主义者或许会认为，自然世界是有机的和柔性的，它的硬性边缘是被美国陆军工程兵用推土机推出来的。正如一位教文学的教授在他的课堂上说：“风景中的直线是人为设置的。”一个心存怀疑的学生盖尔·詹森·桑福德（Gail Jensen Sanford）出版了一组自然中的直线，最近被《哈泼氏》杂志转载：
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在即将碎裂的波浪上缘的线条；草原的遥远边界；暴雨瓢泼、冰雹肆虐、白雪覆盖的原野中的小径；晶体的模式；花岗石表面中的白石英线；冰柱、钟乳石、石笋；平静的湖面；斑马和老虎的标志；鸭子嘴；鹬的腿；候鸟群的角度；猛禽的俯冲；一种蕨类植物的新叶子；仙人掌的刺；生长迅速的小树树干；松针；蜘蛛织的丝束；冰表面的裂纹；变质岩的层；火山的侧面；风吹的高积云云束；半个月亮的边缘。
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这当中有一些有争议，另一些对一个形状猜测器来说弊大于利。湖的水平面或草原的地平线，还有半个月亮的边缘不是来自世界固有的线条。但这个论点是正确的。世界的许多法则给了心智很好的、可分析的形状。运动、张力和重力造就了直线。重力造就了直角。内聚力造就了光滑的轮廓。那些能够移动的生命形式通常都会演化出对称的模样。自然选择将它们的身体部件塑造为工具，来复制人类工程师对制造精良部件的要求。大平面收集模式时以大致相同的大小、形状和间距：裂纹、树叶、细砾、沙子、涟漪、针。这些世界上似乎是由能工巧匠雕凿出来的部分不仅是形状分析器最能够恢复的部分，而且也是最值得恢复的部分。它们是那些充斥和塑造周围环境的强大力量的提示符，比那些成堆的碎石屑更值得关注。
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即使是最好的线条分析器，其装备也只适合于一个卡通世界。平面并不只是由线条圈起来的，它们是由材料组成的。我们对光和色彩的感觉是一种鉴定材料的方式。我们不会去咬一个塑料苹果，因为色泽已经提示我们，它不是由新鲜果肉组成的。
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根据反射光来分析物质是光反射分析师的工作。不同种类的物质反射回不同波长、不同数量的光。为了简明些，我会只介绍黑白两色；彩色大致上是同样的问题再乘3即可。不幸的是，给定数量的反射光可能来自无限多种物质和光照方式的组合。100个单位的光可能来自煤块反射的1000支蜡烛10%的光，也可能来自雪堆反射的111根蜡烛的90%的光，因此没有简单的方法来根据物体反射光来推导物体的材质。光分析器一定设法解析出了照明度的因素。这又是一个不确定问题，完全等价于：我给你一个数，你告诉我哪两个数相乘可以得到它。要想解决这个问题，只能增加新的假设条件。