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大脑，在噪音中不断形成新的连接
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当人在清醒状态下时，大脑中也是倾向于生成一种“混乱无序”的神经元细胞排列状态。这种状态和大脑在梦境状态下的情况一样。一方面，神经元细胞通过化学物质传递信息。在这个过程中，承载着信息的化学物质经由相邻的神经元细胞的突触间隙得到传递；另一方面，神经元细胞还通过一种较为间接的方式进行信息交流，即神经元细胞会按照一种统一的频率被启动（科学界尚未查明全部原因）。可以想象一个爵士乐队，其中，每一名乐队成员都在按照不同的乐谱和节奏进行表演。突然之间，所有人开始演奏同一支华尔兹，并且每一分钟的节拍都是120拍。这种突然出现的一致行动被神经科学家们称为“阶段封锁”。在这一阶段，神经元细胞的活动是完全一致的。数百万的神经元细胞按照同一种节奏运动。
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但是大脑似乎也需要完全相反的活动：定期的电波混乱现象——神经元细胞都按照自己的节奏运动，完全不一致。如果用一台脑电图（EEG）将大脑内神经元细胞的各种不同频率的活动进行跟踪和记录，会发现这样一种有趣的现象。这和我们在调试收音机时遇到的情况一样。一会儿是有规律、有节奏的节目播放的声音，一会儿又出现静电干扰和噪音。人的大脑也一样，有时也会调频出“噪音”时段，但是这种时段的出现频率是受到控制的。
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2007年，南佛罗里达大学的脑科学家罗伯特·撒切尔（Robert Thatcher）决定做一组实验。受试者为数十名儿童。根据实验中儿童大脑活动的情况，测定人脑在“阶段封锁”与“噪音阶段”这两者之间存在的规律。撒切尔发现，一般情况下，人脑中的“噪音阶段”持续时间仅为55毫秒。但是，在那些被测试的儿童中，“噪音阶段”的持续时间并非完全相同。在一些儿童的大脑中，“阶段封锁”的时间要长一些，而在另一些儿童的大脑中，“噪音阶段”的持续时间要更长一些，最长可达60毫秒。于是，撒切尔将这些儿童的大脑活动情况与他们的IQ得分进行对比分析，他发现在这两组数据之间存在着一种直接的联系。在“噪音阶段”的时间如果增加一毫秒，那么其大脑的IQ测试得分就会增加20分之多。同样，如果“阶段封锁”的持续时间更长，那么其大脑的IQ测试得分就会减少。不过，这种得分减少的幅度并不大。
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撒切尔的实验证实了一种与人们的直觉判断完全不一致的情况：人脑的神经元细胞活动越混乱，其聪明程度和创新能力就越高。这种情况和我们的直觉判断恰好相反。我们一般把当前在技术领域的智能发展归功于越来越精准的机电运动。当英特尔公司（Intel）为自己最新推出的微处理器进行宣传时，可不会打出如下的广告：每隔55毫秒，我们的微处理器就会发出一阵噪音！然而，寻求这类“噪音”的大脑似乎更有活力。长期保持在“噪音阶段”的大脑一般更容易产生好创意，至少这一点可以通过大脑的IQ测试得分证明。
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目前，对于大脑内出现的这种“噪音阶段”，科学界还没有找到一个完整的解释。但是，撒切尔和其他的科学研究人员们都相信一点，即大脑活动中出现的“噪音阶段”允许脑内神经元细胞出现一些新的尝试性连接。当大脑处于有序活动状态时，这类新的连接将不能产生。根据相关理论的说法，在“阶段封锁”状态时，大脑内的活动都是按照一种固定的计划或轨道进行的。而当大脑处于“噪音阶段”时，大脑就可以吸收大量的新信息，为新出现的情况探索出新的解决方案。从这个角度来看，大脑存在的这种“噪音阶段”可以被比作一种在后台进行的“睡梦”。在这种状态下，一波又一波的“噪音”让神经元细胞可以自由地运动并组成新的连接。甚至当我们的大脑处于清醒状态时，大脑活动也欢迎那种类似于睡梦中会出现的“神经元细胞无序活动”的状态，平均间隔为55毫秒 。
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在19世纪80年代，威廉·詹姆斯（William James）还不能找到方法去测试那些神经元细胞的一致活动状态。但是，他在文章中对一种“大脑活动的最高级形式”进行了描述，而他的描述其实捕捉到了那种大脑内所进行的混乱活动的一些特点。他在文中这样写道：
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人们曾设想过这样一种状态：各种具体的、与思维有关的“物质”，一个接一个地有序排列着。但实际上，与这种情况完全相反，一个想法和另一个想法之间不断地交叉，并相互转变。而且最为少见的各种抽象概念，各种新发现都会不断地出现，还有此前闻所未闻的各种想法也会出现……简单地说，就像在一个正在煮沸的思想大锅里，各种各样的想法和创意不断翻滚着、沸腾着，于是种种新奇的活动便出现了。在这样的状态下，只要一瞬间，各种想法的新连接形式便会形成。于是处处所见的都是一些不曾预设过，且出人意料的新的活动或连接形式。
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从无性生殖到有性生殖
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即便是在一夫一妻制关系里，有性生殖也是对随意连接力量的一种认可和见证。地球上的绝大部分微生物都是通过和另一个有机体共享基因来繁殖后代。不过，这种繁殖策略如何演化至今，仍是一个谜。如果无须进行复杂的基因交换——减数分裂和受精过程，生物繁殖后代就会容易得多。我们不妨想想花卉用以播种的精巧的系统，也就是通过吸引昆虫来传播花粉。无性生殖就是简单的克隆，即复制细胞，然后传给后代。对哺乳动物来说，这可不是一个好创意，但是数亿年以来，细菌都很好地通过这一方法进行着繁殖。相比为了繁殖后代，必须找一个伴侣发生性行为的有性生殖来说，无性生殖是一种更高效、更快捷的方法。
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倘若自然选择只嘉奖生物体的繁殖能力，有性生殖可能根本无法进化。因为相对需要性行为来繁殖后代的生物体来说，无性生殖的繁殖速度基本上是它们的两倍。当然，这在一定程度上也要归功于无雌雄差别导致每个有机体都能直接繁殖后代。但是进化并不仅仅是以数量来取胜。毕竟，过度繁殖也是有坏处的，而繁殖一群基因完全相同的生物体也只可能成为寄生虫和食肉动物的目标。因此，自然选择也看重创新，即生物去发现新的生态位、新的能量之源。这也是斯图尔特·考夫曼最初形成“相邻可能”这一想法的时候所认识到的，即在生物界，应该有一种核心驱动力推动生物繁殖方式的多样化发展。倘若每一代都将两套全然不同的基因组混杂在一起，就会实现一种更为复杂的繁殖策略，复杂度的大幅提升会在创新上带来巨大的收益。我们在速度和简易度方面的损失，都能由创新来弥补。
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水蚤存活在淡水池塘和沼泽湿地里。水蚤之所以被形容成“跳蚤”是因为它们在水中的间歇性移动，而事实上，水蚤是一种小型甲壳纲动物——不到几毫米长。在一般情况下，水蚤是无性生殖，即由雌性水蚤在一个小型的育儿袋里繁殖后代——都和自己一模一样。因此，水蚤全是雌性的。这样的繁殖策略被证实是非常成功的，因为一到炎热的夏天，水蚤几乎就成了池塘生态系统里数量最多的生物。可一旦情况有变，即遇上旱灾、生态失调或者冬天来临的时候，水蚤就会适时而变，也就是说，它们会开始繁殖雄性水蚤，并且开始进行有性生殖。之所以这样，一部分原因是有性生殖能生成更强健的卵，可以更好地熬过漫长的冬日。
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不过，科学家们认为，突然选择有性生殖也是一种生物创新策略，即在艰难的时候，生物体需要新创意以应对新的挑战。在有利情况下，无性生殖是理想的选择：当生命一切安好的时候，就坚持自己所做的，不要随意引进遗传组合，来影响现有的成功。但是，当世界变得艰难的时候，即当资源缺乏的时候，我们就需要寻求创新之法了。而创新最快捷的途径就是创立新的连接。这种在无性生殖和有性生殖两者之间变换移动的策略被称为“异配生殖”（heterogamy）。虽然这并不寻常，但是，已经有众多不同的生物体选择了这种繁殖策略。其中，黏菌、水藻、蚜虫的生殖策略都进化成了这样的异配生殖。当周围环境变得糟糕的时候，对性的遗传重组就会出现。与另一个生物体交换基因要比简单的克隆难得多，但是，从无性转变到有性这样的创新行为带来的好处，却远远多于稳定的无性生殖所带来的风险。当自然界发现自己需要新创意时，它会想尽办法去建立连接以创造新思路，而不会去保护旧思想。
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意外收获从哪里来
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英语中有这样一个表示“意外收获”的妙语： serendipity。说到这个单词，就不能不提英国作家霍勒斯·沃波尔（Horace Walpole）。这个单词就是由他创造的。故事得从霍勒斯在1754年写的一封信说起。霍勒斯在信中描述了这个词的创造过程。他将这个词的诞生归功于一个名为《斯里兰卡的三个王子》（The Three Princes of Serendip）的神话故事。这个神话故事是这样的：三个波斯王子出航去斯里兰卡岛寻宝，一路上意外发现了很多他们并没有去寻求但却很珍贵的东西。当代小说家约翰·巴思（John Barth）曾用航海用语来描述这一现象：“仅凭路线规划，你是不会抵达斯里兰卡岛的。你必须真诚地希望自己能抵达其他地方，然后意外地迷失了方向，才能到达斯里兰卡岛。”
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但是，这种意外收获并不只是一种让你收获意外之喜的机遇。可以肯定的是，意外收获源于一些愉快的事件，但真正让你感到愉快的是，这种发现对你很有意义。它验证了你的灵感，或者为你打开了一扇近在咫尺却被你忽略的门。如果你是一名地质学家，当你在网络上漫无目的地畅游时，偶然发现了斯里兰卡岛，但这一不期而遇的地质发现却是在你浏览一篇关于医疗改革的文章时得来的。这种发现可能很有趣并且给你提供了大量信息，但这算不上“意外收获”，因为它没有帮助你解决某个困扰你多时的难题。
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这并不是说，地质学家只能在与地质学有关的文字中找到意外收获——恰恰相反，这种意外收获往往会与跨学科之间的交流有关。想想化学家凯库勒是如何通过一条虚构的蛇引发有机化学革命的。这完全源于一种意外收获，凯库勒是在梦中见到了毒蛇这一形象。然而，如果他没有绞尽脑汁、成年累月地去思考苯分子的结构，或许蛇的形状并不能引发任何有用的联想（正如弗洛伊德曾说过的，有时，咬住自己尾巴的蛇只是一条蛇而已。）意外收获往往源于一些不大可能的碰撞和发现，但同时也需要一些支撑物。否则，你的想法就像是“原始汤”中与其他原子发生随机碰撞的碳原子，并不会形成有机生命所需的双键和碳链。
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当然，我们面临的挑战是如何在适当的范围内，创造一些培养这种意外收获的环境，如在你的脑海中、在大型机构内、在社会信息网络中。
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在你的大脑中编造一些意外发现。乍一看，这种想法似乎有点自相矛盾。就像在自己的车道上迷失方向吗？然而，凯库勒就是这样做的。他把脑海中的两种完全不同的想法联系了起来，这两种想法位于大脑这个记忆库的不同位置：苯分子结构之谜和吞尾蛇。事实是，人类大脑中储存着数不胜数的想法和记忆，它们时时刻刻都潜伏在你的意识之外。其中有一小部分想法就像凯库勒梦中的毒蛇一样：这种意想不到的连接可能会帮助你打开临近的那扇门。但是，如何让这些神经元在正确的时间启动呢？
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其中一种方法是散步。在人类的创新史中，大多数好创意都是在散步时想出来的。类似的情形也常见于长时间的淋浴或泡浴中。阿基米德在浴缸里意外想到了测量不规则形状的体积的方法，然后他大呼“我发现了”。淋浴或散步会使你摆脱现代生活的核心任务——支付账单、回复电子邮件、帮助孩子完成家庭作业等。它会让你沉浸在一种关联的状态中。只要有足够的时间，你往往会发现一些你过去曾忽略的事物之间的联系，这种意外收获会让你产生一种愉快的感觉：为什么我之前就没有想到呢？
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法国数学家和物理学家亨利·庞加莱（Henri Poincaré）曾写作一本名为《科学基础》（The Foundations of Science）的书，他在这本书的自传中论述了数学创造力这一问题。首先，庞加莱详细介绍了自己是如何发现富克斯函数（fuchsian functions）的，这是他职业生涯中最富影响力的数学概念之一。他一开始的想法是要证明这种函数并不存在；他坐在办公桌前研究了15天，无果而终。有一天晚上，他打破常规，喝了黑咖啡。晚上一直睡不着，满脑子想的都是一些可能的灵感。庞加莱写道：“大量的思绪汹涌，我感到它们在相互碰撞，直到达成契合。也就是说，慢慢地稳定下来。第二天早上，我证明了富克斯函数的存在，这些函数来自于超几何序列（hypergeometric series）。”
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几个星期后，当他在诺曼底地质考察时登上巴士那一刻，他又发现了函数和非欧几何（non-Euclidean geometry）之间的关系。回家途中，他并没有去证实这个想法，而是开始考虑一个无关的算术问题，冥思苦想了好几天。“吸取了之前失败的教训，”他写道，“我去海边玩了几天，并且考虑了一些其他的事情。一天早晨，我正在悬崖边散步，忽然有了主意。这次的想法和上次一样短暂而又突然，而且几乎立即就能肯定，算术问题中的三元二次不定转换等价于非欧几何中的转换。”他回家开始研究这种想法，但又遇到了另一个障碍。后来，他去了巴黎郊区的瓦勒里昂山（Fort Mont-Velérien）服兵役，完全没有时间去思考数学问题。然而，这种缺失最终还是不期而遇。“有一天，当我走在大街上时，那个困扰我的难题突然出现在我的脑海。我当时并没有深入研究它，直到服完兵役，我才重新拾起这个问题。我具备了所有元素，只需重新安排好它们即可，因此我不费吹灰之力就写下了最后的论点。”
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庞加莱描述的这个科学创意的故事，可能是史上走得最远的一个发现。每当他坐在办公桌前时，思绪似乎都会静止下来；但当他站起来四处走动时，思绪就会如“浪潮般汹涌澎湃”。 为了解释这种现象，庞加莱用原子打了一个比方，当用一个固定的原子来代表一种想法或灵感时，在正常情况下，原子会保持稳定不动的状态，但当思绪浮动时（就庞加莱而言，是指身体的浮动），原子就会摆脱这种限制。“在休息和无意识工作的过程中，某些原子会脱离固定的位置，开始移动起来。它们会朝着四面八方移动……它们就像一群昆虫聚集在一起，或者，举一个学术性的例子，就像气体运动学理论中的气体分子一样。它们之间的相互影响可能会产生新的结合方式。”
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虽然散步会促使我们大脑中的思绪产生意外的结合，我们也可以利用从外界吸收新思想的方式来培养这种意外收获。然而，就获取新思想和新观点而言，阅读一直都是一种不可替代的方式。不过，那些非学者或非出版行业人士只能在工作之余挤时间阅读：在早上上班途中听有声读物，或在孩子入睡后阅读一两章的内容。如果只能在日常工作之余吸收新思想，这必然会导致一个问题，即你可能会忘掉潜在的结合点。如果你看一本书需要花两周的时间，当你看下一本书时，你可能已经忘了之前那本书中的那些有趣或引人深思的内容。你可能只会深入了解某个作者的观点，但却很难建立多个作者的不同观点之间的偶然碰撞。突破这一限制的一个方法是留出专用的时间来集中阅读大量书籍和文章。比尔·盖茨和微软公司的继任者雷·奥兹（Ray Ozzie），有个众所周知的习惯：每年都会休阅读假。在这一年内，他们会刻意收集大量的阅读材料（其中大部分内容与他们在微软公司的日常工作无关）。然后，他们会留出一两周的时间对他们收集的内容进行深层次研究。通过把阅读时间压缩到短短几天，他们更有可能建立起新思想之间的连接。原因很简单，就半年前读过的内容和昨天读过的内容而言，人们通常更容易记住昨天读过的内容。
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