泛的方案，并将其（不是完全逻辑地）应用于空间——时间座标；(iv)弦
理论（目前流行的激进方案，用“弦历史”来取代“世界线”——通常和
观念(ii)和(iii)相结合。不管它们是多么流行以及多么有力的表达，所有
这些设想，按照第五章的分类，肯定应被归于尝试类中。
2．虽然量子化过程不总能保持经典理论的对称性（参阅特赖曼等
1985，阿斯特卡
1989），这里所需要的是所有四种通常表为
T，PT，CT和
CPT对称的破坏。这似乎（尤其是
CPT破坏）是在传统量子方法的能力之
外。
3．就我所知，霍金目前为这事提供量子引力解释的设想中就隐含了这
种观点（霍金
1987，1988）。哈特尔和霍金（1983）关于初态量子引力起
源的提议也许能给予初始条件魏尔=0一些理论实质内容。但是（依我的意
见），这些观念目前还没有把根本的时间不对称引入进去。
4．按照在第六章注释
6给出的标量积的运算<ψ/x>来看这些事件将
更加透彻。我们在时间向前的描述中计算概率
P为
P=丨＜ψ丨
x＞丨
2=丨＜x丨ψ＞丨
2，
而在时间向后的描述中为
P=丨＜x′丨ψ′＞丨
2=丨＜ψ′丨
x′＞丨
2。
从＜ψ′丨
x′＞=＜ψ丨
x＞得出上面两种结果必须是一样的。＜ψ
′丨
x′＞=＜ψ丨
x＞的本质是说“演化”是“么正的”。
5．有些读者也许很难了解，当未来事件已定，要问过去事件的概率能
有什么意义！然而，这不是根本的问题。想像描述在空间——时间中的宇
宙整个历史。为了求在
q发生情况下，P发生的概率，想像考察在所有的
q
发生的情形下，计算所有这些之中伴随有
p发生的部分。这就是所需的概
率。q是否发生于比
P更晚或更早无关紧要。
6．这些必须是所谓的纵向引力子——“虚”引力子，它构成了恒定
引力场。不幸的是，想以一种清晰明了和“不变的”数学方式来定义这种
东西，有些理论性的困难。
7．我自己原先计算这个数值的粗略方法被阿拜·阿斯特卡大大改善。
我在这里用他的数值（见彭罗斯
1987a）。然而，他向我强调，在人们似
乎必须使用的一些假设中存在大量的任意性，所以在采用所得到的精确质
量值时必须相当小心。
8．在文献中时时出现其他不同的尝试，企图为态矢量的缩减提供客观
理论。最相关的是卡拉里哈奇（1974），卡拉里哈奇、佛伦克尔和路卡克
斯（1986），柯玛（1969），派尔（1985，1988），吉拉地、雷米尼与韦
伯（1986）。
9．我本人多年来致力于发展称之为“扭量理论”的空间——时间的非
定域理论，主要是从其他方向引发的（见彭罗斯和林德勒
1986，胡格特和
托得
1985，瓦尔德和韦尔斯
1990）。然而，这个理论至少缺乏某些重要的
部分，所以不适合于在此进行讨论。
第九章真实头脑和模型头脑
头脑实际上是什么样子的？
头脑实际上是什么样子的？
过
1，它和一碗凉粥再相像不过了！
非常难以想象，具有如此平淡无奇外观的东西怎么能创造这么多的奇迹。
然而，更周密的考察揭示，头脑的结构极其错综复杂（图
9.1）。盘旋在
顶上的（最像粥样的）巨大部分称为大脑。它很清楚从中间分成左边和右
边两个大脑半球。它的前面和后面不那么清楚分成了额叶和三片其他的
叶：顶叶、颞叶和视叶。再下去，头脑后面小很多而有点像球形——或像
两团羊毛球——的部分是小脑。里面深处藏在大脑下面有些奇怪而显得很
复杂的不同结构：桥脑和髓质（包括我们以后要关心的网状形成），它们
由脑干、丘脑、下视丘、海马、胼胝体和其他许多命名奇怪的古怪构造组
成。
人类感到最为骄傲的即是大脑，不仅因为它是人脑中最大的部分，而
且作为整体而言，人的大脑在比例上比其他任何动物的都大。（人的小脑
也比大多数其他动物的大）。大脑和小脑具有比较薄的灰色物质外表面，
以及具有白色物质的更大的内部区域。人们把这些灰色物质的区域分别称
为大脑皮层和小脑皮层。灰色物质正是实行不同种类计算任务的地方，而
白色物质是由很长的神经纤维所组成，负责从头脑中一个部分传递信号到
另一部分。
图
9.1人脑：上、边、下、剖视图。
大脑皮层不同的部位和非常特别的功能相关联。视觉皮层处于视叶
内，在大脑的正后方，它与图像的接收和解释有关。至少对人类而言，大
自然会选择这个区域来解释从头部正前方的眼睛传来的信号是很奇怪
的！但是，大自然还有比这更古怪的行为。正如大脑的右半球几乎完全关
联身体左边，而大脑的左半球关联身体的右半部分。这样，实质上所有的
神经在进入或离开大脑时都要从一边穿到另一边。对于视觉皮层的情形，
右边并不和左眼相关，而是和两只眼睛的左边视野相关。类似，左边的
视觉皮层和两只眼睛的右边视野相关。这表明，从每只眼睛视网膜的右边
来的信号必须进入右边的视觉皮层（记住视网膜上的影像是上下颠倒的），
而从每只眼睛的视网膜左边来的信号必须进入左边的视觉皮层（见图
9.2）。这样在右边的视觉皮层中形成了一个左边视野的一个界限清楚的映
射，而在左边视觉皮层中形成了右边视野的另一个映射。
图
9.2两只眼睛的左边视场被映射到右边的视觉皮层上去，而右边视
场被映射到左边的视觉皮层上去。（下视图；注意视网膜中的像是颠倒的。）
从耳朵来的信号又是以这种古怪方式穿越到大脑的相反一边。右边的
听觉皮层（为右边颞颥叶的一部分）主要是处理在左边接收到的声音，而
左边的听觉皮层处理从右边来的声音。嗅觉似乎是这个一般规则的例外情
形。位于大脑前面的右边嗅觉皮层（位于额叶内——对感觉区域而言，这
很特殊）主要是应付来自右鼻孔的气味，而左边的是处理左鼻孔的气味。
从耳朵来的信号又是以这种古怪方式穿越到大脑的相反一边。右边的
听觉皮层（为右边颞颥叶的一部分）主要是处理在左边接收到的声音，而
左边的听觉皮层处理从右边来的声音。嗅觉似乎是这个一般规则的例外情
形。位于大脑前面的右边嗅觉皮层（位于额叶内——对感觉区域而言，这
很特殊）主要是应付来自右鼻孔的气味，而左边的是处理左鼻孔的气味。
图
9.3中沿着触觉皮层躺着的变形人体。右边触觉皮层处理左边的身体，
而左边的处理右边的身体。在额叶和顶叶的交界处正前方，有一个称为运
动皮层的额叶对应区域。这和激发身体不同部位的动作有关，在身体不同
的肌肉和运动皮层的不同区域之间又有一个非常特别的对应。我们用一个
“运动侏儒”来描绘这一种对应，正如图
9.4所表示的那样。右边的运动
皮层控制身体的左边，而左边的运动皮层控制右边。
图
9.3“触觉侏儒”图解额叶和顶叶分界后面的大脑部分，它和身体
不同部位的触觉有最直接的相关。
图
9.4“运动侏儒”图解额叶和顶叶分界前面的大脑部分，它最直接
激发身体不同部位的动作。
刚才提到的大脑皮层的区域（视觉的、听觉的、嗅觉的、触觉的和运
动的）被称作首位的，这是由于它们和大脑的输入和输出有最直接的关
联。和这些首位区域邻近的是大脑皮层第二位区域，它处理更微妙更复杂
的抽象感觉（见图
9.5）。从视觉、听觉和触觉皮层接收到的感觉信息在
相关的第二位区域加工，而第二位运动区域和预想的动作相关，这些动作
由首位运动皮层翻译成实际肌肉运动更特定的指令。（由于嗅觉皮层的行
为不同，我们又对其所知甚少，所以先不予考虑。）大脑皮层的其余区域
称作第三位区域（或缔合皮层）。头脑最抽象最复杂的活动大多在这些第
三位区域进行。在一定程度上，头脑正是在这些区域，连同它们的周围，
使不同感觉区域来的信息以非常复杂的方式相互交流并接受分析，留下记
忆，建立外界的图像，构想并衡量一般计划以及理解和表达语言。
图
9.5大脑作用的大致划分。外部的感觉数据进入首位的感觉区域，
在第二位和第三位的感觉区域逐步加工到越来越复杂的程度，转移到第三
位的运动区域，最后改善成为在首位运动区域的特殊的动作指令。
语言是特别有趣的，这是由于它通常被认为是人类智慧所特有的能
力。很古怪的是（至少在绝大多数用右手的人和大部分用左手的人），语
言中心主要是在头脑的左边。主要的区域是伯洛卡区域，这是处于额叶的
后下部，还有另一区称作温尼克区域，它处于颞颥叶的后上部（见图
9.6）。
伯洛卡区域是用来形成句子，而温尼克区域是理解语言；损害伯洛卡区域
会减少讲话能力，但不影响理解；而损害温尼克区域，则讲话仍然流利而
没有什么内容。称作弓状纤维束的神经束把这两个区域连接起来。当它受
到损坏时，理解力没有受到伤害而且言语仍然流利，但是不能把所理解到
的讲出来。
图
9.6通常只在左边：温尼克区域和理解语言有关，而伯洛卡区域和
表达语言有关。
我们现在对大脑的作用有了一个非常粗略的图像。头脑的输入来自于
视觉、听觉、味觉和其他的信号，这些信号首先要在大脑的首位部分，主
要是后叶片（顶叶、颞叶和枕叶）记录下来。头脑的输出表现于激发身体
的动作，主要由大脑额叶的主要部分完成。在它们之间进行了某些加工过
程。一般来讲，大脑活动是从后叶的首位部分开始，当分析输入数据时，
就进入到第二位部分；然后当这些数据被完全理解时，就进入了后叶的第
三位部分（也就是语言在温尼克区域被理解）。弓状纤维束，也就是上面
提及的神经纤维束，但现在是在头脑的两边，把这处理过的信息带到额叶，
在额叶的第三位区域形成一般行动的计划（例如，在伯洛卡区域形成语
言）。这些一般的行动计划在第二位运动区域被翻译成关于身体运作更明
确的概念，并且头脑的活动最后转到首位运动皮层，在那里信号最终被发
送到身体不同组的肌肉去（而且经常一下子送到好几组肌肉去）。
呈现在我们面前的似乎是一台超等计算仪器的图像。强人工智能支持
者（参阅第一章等）会坚持道，我们在这里有了一台算式电脑的极致范例，
实质上就等于是图灵机。该电脑有输入（如同图灵机左边的输入磁带）和
输出（如同机器右边的输出磁带），以及在中间实行各种复杂的计算。当
然，头脑还能独立进行特殊感觉输入以外的活动。这在人们思维、计算或
对过去的回忆沉思时发生。对于强人工智能的支持者而言，这些头脑的活
动只不过是进一步的算式活动。只要这种内部活动达到足够复杂的程度，
则他们就可以设想引起了“知觉”的现象。
然而，我们不应该太快接受现成的解释。上面所表述大脑活动的一般
图像只不过是非常粗糙的图像。首先，甚至连视觉接受也不像我在上面表
述的那么一清二楚。人们发现，皮层中有几个不同的（虽然是更小的）区
域进行视野的映射，这显然是带有其他不同的目的。（我们视觉的知觉似
乎和它们不同。）似乎还有其他辅助的感觉和运动区域分散在大脑皮层（例
如，后叶中不同的点可引起眼睛的运动）。
我在上面的描述中，甚至没有提到头脑中大脑以外其他部分的作用。
我在上面的描述中，甚至没有提到头脑中大脑以外其他部分的作用。
作的时机、平衡和精巧。想象舞蹈家熟练的艺术、职业网球运动员轻松的
准确性，赛车者闪电般的控制以及音乐家或画家手的自如动作；再想象羚
羊优美的跳跃和猫的躲藏。没有小脑就不可能有这样的准确性，所有动作
都会变得笨拙。事情似乎是这样的，当一个人在学习新技巧（例如学走路
或学开车）时，刚开始对于每一个动作都要仔细想好，大脑起着控制作用；
但是一旦掌握了技巧而成为“第二天性”，小脑就取代了它。而且，人们
对这种经验都很熟悉，如果一个人在想已经掌握的技巧中的一个动作，则
他的容易控制会暂时失去。在想动作时似乎涉及重新引进大脑的控制，虽
然在此以后获得动作的灵活性，但现时熟练和精确的小脑作用却损失了。
这种描述无疑过于简单，不过使我们对小脑的作用有些大概的了解。
在我早先描述大脑作用时，没有提到头脑其他部分是误导的。例如，
海马在记录长期（永久）记忆时有着不可或缺的作用。实际的记忆被储存
在大脑皮层的某处（也许同时在许多处）。头脑可以用其他方式保持短期
的印象；它可保留印象若干分钟甚至几个小时（也许把它们“记在心里”）。
但是为了使这种印象在不再受注意时还能被回忆起，就必须以永恒的方式
存在那儿，正是这个原因海马非常重要。（损害海马会导致可怕的后果，
一旦新的记忆不再引起病人的注意，即不再保留。）胼胝体是左右两个大
脑半球相互通讯的地方。（我们在后面将会看到把胼胝体切除后的严重后
果。）下视丘是快乐、愤怒、害怕、沮丧和渴望的情感所在处，而且它传
递情感在精神和身体方面的发泄。在下视丘和大脑不同部分之间存在连续
流通的信号。丘脑的作用是重要的加工中心和转换站，它把从外面世界来
的许多神经输入传到大脑皮层。网状形成负责头脑整体或不同部位一般状
态的警戒和知觉。还有许多神经线路连接这些以及许多其他极其重要的区
域。
上面的叙述只提供了头脑一些重要部分的样品。在结束这一节之前，
我应该对于头脑的整体组织再讲一些，它的不同部分被分类成三个区域，
从脊柱开始往上，按顺序是后脑（或菱脑）、中脑和前脑。人们可以在早
期发育的胚胎中找到这三个区域，在脊柱的上端按照这个顺序成为三个肿
胀出现。最顶点的那个即是正在发育的前脑，发芽成两个球状的肿胀，一
边一个，后来它们变成大脑的两半球。完全发育好的前脑包括头脑许多重
要部分，不仅是大脑，还有胼胝体、丘脑、上视丘、海马以及许多其他部
分。小脑是后脑的一部份。网状形成在中脑和后脑各有一部分。在进化发
展的意义上，前脑是“最新的”，而后脑是“最古老的”。
——时间度规本身的“量子起伏”变得这么大，以至于通常光滑的空间——时间连续性的观念不再有效。
（量子起伏是海森堡不确定性原理的一个推论——参阅
285页。）
我这个简要的速写虽然在多方面是不足够的，希望仍能给读者一点人
脑像什么样子和一般情形下它做什么的印象。迄今，我几乎还未触及意识
的中心问题。让我们在下面讨论这个问题。
意识栖息在何处？
意识栖息在何处？
另一方面，十分不清楚的是，大脑是否总能发觉自己的活动呢？例如
我在上面所描述的，人们在正常行走时，并不意识到自己肌肉和四肢的细
节活动。这种活动的控制主要来自于小脑（头脑的其他部分和脊髓予以帮
助），大脑的首位运动区域似乎也参予控制。此外，首位感觉区域也是一
样：例如，人们可能不知道走路的时候在脚底的压力变化，但是触觉皮层
的相应区域仍然继续受到刺激。
杰出的美国—加拿大神经外科医生怀尔德·彭费尔德（大部分人脑运
动和感觉区域内的精细映射是他在
1940和
1950年代间做出的）论断说，
一个人的知觉不只和大脑活动相关联。基于对许多有意识的病人进行脑手
术的经验，他提出，主要由丘脑和中脑组成被他称为上脑干的区域（参阅
彭费尔德和雅斯帕
1947），在相当意义上应被视为是“意识所在处”，尽
管他在心里曾经属意于网状形成作为“意识所在处”。彭费尔德断言，上
脑干和大脑处于联络状态，只要脑干的这个区域和大脑皮层的适当区域（也
就是和任何具体感觉、思维、记忆相关的特别区域）处于直接联络的状态，
或者那时候动作被有意识地发觉或唤起，则“意识知觉”或“有意识的意
志行为”就会产生。他指出，例如，当他刺激病人引起右臂动作的运动皮
层的区域（而且右臂的确会动作），这不会使病人想要运动其右臂。（的
确，病人甚至可能伸出其左臂去阻止右臂的动作，正如在彼得·塞勒著名
的斯特任奇拉夫博士的电影描写中那样！）彭费尔德指出，动作的欲望也
许和丘脑的关系比和大脑皮层的关系更大。他的观点认为意识是上脑干活
动的呈现，但是除此以外必须还要有东西被意识。这样，不仅是脑干，而
且此时正和上脑干联络的大脑皮层的某些部位都被涉及，它们的活动代表
了意识的主体（感觉印象或记忆）或客体（意志行为）。
其他神经生理学家还指出，特别是网状形成可能被认为是意识的“所
在处”，如果这样的处所的确存在的话。网状形成毕竟是负责头脑一般的
警觉状态（马鲁奇和马贡
1949）。如果它受到损害，其后果就是变成无意
识。只要头脑处于清醒的意识状态，那网状形成便是活跃的；如果头脑不
处于这种状态，网状形成就不活跃。在网状形成的活动和人们通常认为“意
识的”状态之间的确有种清楚的关联。然而，情况由于以下事实变得复杂
起来。在梦境里，在当时人们确实晓得自己在做梦的这个意义上讲是“知
觉的”。然而，这时在正常情况下网状形成的活跃部分仿佛不处于活跃状
态。要把意识这样的荣耀地位归于网状形成的人还要忧虑一件事，用演化
的术语讲，它是头脑中非常古老的部分。如果成为有意识的全部所需只是
一个活跃的网状形成，那么青蛙、蜥蜴甚至鳕鱼都是有意识的！
处于这种状态，网状形成就不活跃。在网状形成的活动和人们通常认为“意
识的”状态之间的确有种清楚的关联。然而，情况由于以下事实变得复杂
起来。在梦境里，在当时人们确实晓得自己在做梦的这个意义上讲是“知
觉的”。然而，这时在正常情况下网状形成的活跃部分仿佛不处于活跃状
态。要把意识这样的荣耀地位归于网状形成的人还要忧虑一件事，用演化
的术语讲，它是头脑中非常古老的部分。如果成为有意识的全部所需只是
一个活跃的网状形成，那么青蛙、蜥蜴甚至鳕鱼都是有意识的！
不具备某种低程度的意识呢？我们有什么权利像一些人那样宣称，人类是
我们行星上仅有的被赐予“知觉”的实际能力的居民呢？在地球生物中，
难道我们是惟一可能“有意识”的吗？我表示怀疑。虽然青蛙和蜥蜴，特
别是鳕鱼，在我凝视着它们时，它们并没使我十分确信“那里有某一个生
灵”也在看着我。但是当我看到狗或猫，尤其是动物园的猩猩和猴子在看
着我时，我有很深的“意识存在”的印象。我不要求它们像我这样感觉，
甚至也不要求它们感觉有多少深度。我不坚持它们在任何强烈意义上是“自
我知觉的”（尽管我猜想自我知觉的某一因素能够存在①）。我所坚持的是，
它们有时候至少有感觉！至于做梦的状态，我自己愿意接受的是，存在某
种形式的知觉，但是它被认定为低水平的。如果部分网状形成以某种方式
单独负责知觉，那么它们必须是活跃的，即使在做梦状态时其活跃的程度
很低。
另一种观点（奥基费
1985）仿佛认为，海马的行为和意识状态的关系
更大。正如我早先评论的，海马对于长久记忆的记录十分重要。有理由可
以认为，永久记忆记录和意识相关联。如果真如此，则海马在意识知觉的
现象中的确起了主要的作用。
还有人坚持大脑皮层本身负责知觉。由于大脑是人的骄傲（虽然海豚
的大脑也一样大！）而且和智力关系最密切相关的心理活动似乎是由大脑
执行，那么这里肯定是人的灵魂栖息之所！这正是有些人，譬如强人工智
能者观点的结论。如果“知觉”只是算法之复杂性的一个特征，或者说算
式的“深度”或“微妙程度”，那么按照强人工智能的观点，由大脑皮层
进行的复杂算法使该区域具有显示意识能力的呼声最高。
很多哲学家和心理学家似乎认为，人类意识是和人类语言密切相关。
因而，正是多亏了我们的语言能力，人类才能得到微妙的思考能力。它正
是人性的标志以及我们灵魂的表现。按照这种观点，正是语言把我们和其
它动物区别开来，并提供我们剥夺它们自由以及肆意捕杀它们的借口。正
①有人会（正确地）争论道，观测的结果不足以清楚支持我主张的宇宙中存在黑洞而不存在白洞的观点。
但我的论证基本上是理论性的。黑洞而不是白洞和热力学第二定律相协调！（当然，人们可以直截了当地
假设第二定律以及白洞的不存在；但我们试图更深入探究第二定律的起源。）
是语言允许我们用哲理推究并描述我们所感觉的，这样我们可以使别人信
服，我们知悉我们的客观世界和自我。正是从这一种观点出发，我们的语
言被当作我们具有意识的关键因素。
是语言允许我们用哲理推究并描述我们所感觉的，这样我们可以使别人信
服，我们知悉我们的客观世界和自我。正是从这一种观点出发，我们的语
言被当作我们具有意识的关键因素。
斯
1973），虽然对于我这个门外汉来说，这
观点确实非常古怪，我将会解释其理由。
头脑分裂实验
头脑分裂实验
下
2，切除胼胝体是作为治疗手术来进行的，人们发现这是对受癫痫症
