「心」「物」之間

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照片來源:pixabay

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自古以來,人類對於這個「物質」世界--包括人類所感知的外在世界,以及我們人類自身--的存在究竟是怎麼一回事,即充滿好奇。同樣的,他們對於人類擁有的「心智」(包括感知、記憶、學習、判斷等等能力)究竟是怎麼一回事,也同樣充滿著好奇。於是歷來許多哲學家紛紛投入思考這個「心」(心智)與「物」(物質)的本質,以及兩者之間的關係。

有些哲學家提出所謂的「唯心論」(Idealism),認為「心」是所有存在的根本,而「物」只是「心」的產物。另外有些哲學家則提出所謂的「唯物論」(Materialism);跟「唯心論」剛好相反,他們主張「物」才是所有存在的根本,而「心」只是「物」的副產物。

從現代的角度來看,無論是「唯心論」或是「唯物論」,充其量只是一種假說,一種理論,缺乏現代科學的兩項要素,即「嚴謹的數學基礎」和「可行的實際驗證」;也因此欠缺現代科學所具有的「3P」功能,即:詮釋(Parse)、檢測(Probe)、以及預知(Predict)相關的各種現象。

神經科學(Neuroscience)是研究人類大腦與心智之間的關係的一門科學。依照傳統的說法,大腦是「物」,心智是「心」;但是現代的神經科學已經跳脫以往「心」與「物」的窠臼思維,也就是放棄以往「心」與「物」的形上學辯證,而引入上述的科學兩大要素:「嚴謹的數學基礎」和「可行的實際驗證」--質言之,現代的神經科學一方面採用數學上的「圖形理論」(graph theory)來描述大腦的基本結構,另一方面使用「功能磁性共振造影」(functional magnetic resonance imaging, 簡稱fMRI)等技術來偵測各種心智活動與大腦活動之間的關係。

利用數學上的「圖形理論」來描述大腦基本結構的神經科學稱為「網絡神經科學」(network neuroscience);顧名思義,在網絡神經科學裡,大腦的基本結構就像電子網絡或交通網絡,由許多「節點」(node)和節點之間的「連線」(edge)所構成。以交通網絡來作比喻,每個「節點」相當於一個航空站,而「連線」則是連結各航空站之間的航線。在「網絡神經科學」中,每個「節點」都是一個神經元(neuron),每條「連線」都是一條神經鍵(synapse)。目前我們知道,我們的大腦是由大約一千億個神經元和大約一百兆條神經鍵所構成的一個複雜的龐大網絡。

連結緊密的一群節點會集合成一個具有獨特功能的「模組」(module);目前已知在人類的大腦裡面有七個主要的模組,每個模組分別從事不同的功能。另外,在所有模組之間,有一群較大型的節點分布,以非常繁複的方式與鄰近的模組連結;這種節點稱為「連結樞紐」(connector hubs),負責模組之間的聯繫。根據研究,各模組的功能區隔越清楚,同時模組與模組之間透過「連結樞紐」群的聯繫越緊密,則所呈現的心智活動的品質越佳。

以數學上的「圖形理論」來作為描述大腦結構的模型,不但能讓我們更清楚了解大腦的活動與各樣心智之間的來龍去脈,而且還有許多實用上的附加價值--例如我們可以因此針對各種心理疾病做更好的診斷與治療。從長遠來看,它也對於人工智慧(AI)的未來發展、心理疾病新藥品的開發、因神經網路異常產生的憂鬱症的電療法等等,甚至於各種心理疾病的基因療法,提供了有用的藍圖。

數學和物理是現代科學的核心,厚植國力應該從加強科學教育、培養科學人才著手。國內IC設計大廠「聯發科」的董事長蔡明介先生日前曾大聲呼籲,希望政府及社會要多鼓勵學生讀數學和物理,而不是只想當「網紅」。這樣的真知灼見大家是否聽到了?