讀古今文學網 > 如何做出正確決定 > 頓悟需要心無雜念 >

頓悟需要心無雜念

監督自己、監控決定過程的能力是人類大腦最為神秘的能力之一,這種心理策略被稱作「執行控制」(executive control),因為人們自上而下地控制自己的思考,就像CEO(首席執行官)發佈命令一樣。正如斯特魯普任務所表明的那樣,這種控制過程依賴於前額葉皮層。

但是問題仍然存在:前額葉皮層怎樣行使控制權?什麼使這個腦區控制其他腦區?要找到答案,我們需要再次討論細胞層面的細節問題:通過研究前額葉皮層的精密結構,我們可以看到解釋其功能的神經基礎。

美國麻省理工學院的神經學家厄爾·米勒(Earl Miller)將自己的畢生精力都投入到研究這一小塊組織的事業當中。當米勒還是研究生時,他第一次被前額葉皮層吸引,很大程度上是因為它看起來和一切都有聯繫。米勒說:「沒有哪個腦區像前額葉皮層一樣有這麼多各種各樣的輸入和輸出,你隨便指一個腦區,前額葉皮層幾乎肯定與它有聯繫。」米勒用猴子作為研究對象,仔細監測猴子整個大腦的細胞,經過10多年的艱苦探索,他終於發現前額葉皮層不是簡單的信息彙集器,而是更像揮舞著指揮棒指揮樂手的樂隊指揮。2007年,米勒在《科學》(Science)雜誌上發表文章,第一次能夠在個體神經元水平窺探「執行控制」,觀察前額葉皮層的細胞直接控制整個大腦的細胞的活動。他在觀察工作狀態下的指揮家。

但是,前額葉皮層並非僅僅是大腦內部發出一個又一個命令的樂隊指揮,還是一個獨一無二的多面手。其他腦區只能專門負責某類刺激,例如視覺皮層只能處理視覺信息,而前額葉皮層的細胞極其靈活,它們能加工任何人們讓其加工的信息。如果某人參加標準化測驗,思考一道陌生的數學題,那麼他的前額葉皮層的神經元也在思考這個數學題。然後,當他轉移注意力開始思考下一道題目時,這些「任務相關」(task-dependent)細胞也調整了關注點,而且是無縫調整。最終結果是,前額葉皮層允許他從任何可能的角度有意識地分析任何類型的問題。他可以把注意力集中在可能有助於他想出正確答案的信息上面,而不是回應最明顯的信息,也不是回應他的情緒腦認為最重要的信息。我們也能運用執行控制進行創新,用全新的方式思考同一個問題。例如,一旦瓦格·道奇意識到他無法跑過大火、大火會把消防員們逼到山頂,他就需要運用他的前額葉皮層想出新的解決辦法。第一反應是沒有用的,正如米勒指出的那樣:「道奇這傢伙的前額葉皮層功能超強。」

看看心理學一個經典的問題解決實驗:「蠟燭問題」(candle problem)。給測試者一盒火柴,幾根蠟燭,一個裝有圖釘的硬紙板盒子。測試者的任務是將蠟燭固定在一塊軟木板上,讓蠟燭正常燃燒。多數測試者最初會嘗試兩種常見辦法:第一種辦法是直接用圖釘把蠟燭固定在軟木板上;第二種辦法是燒熔蠟燭底端,將蠟燭黏在軟木板上,但是蠟的黏合力不強,蠟燭會掉到地上。實驗進行到這個時候,多數測試者會放棄,他們告訴科學家:問題無法解決,實驗很愚蠢,純粹是浪費時間。只有不到20%的測試者想出了正確的辦法:將蠟燭黏在硬紙板盒子上,然後用圖釘將硬紙板盒子固定在軟木板上。除非測試者意識到硬紙板盒子的作用(硬紙板盒子的支持力大於圖釘,能夠承受蠟燭的重量),否則只能一根接一根地浪費蠟燭。測試者要失敗多次才能找到突破點。

前額葉皮層受損的病人永遠解不開「蠟燭問題」之類的難題,儘管他們理解遊戲規則,但是他們完全無法想出創造性的解決辦法,無法超越最初的失敗嘗試。最終結果是,前額葉皮層受損的病人不能嘗試解決問題所需的反直覺(counter-intuitive)做法,儘管顯而易見的做法不管用。這些病人不去嘗試新方法,不去依靠抽像思維,而是一直用圖釘固定蠟燭,固執地堅持這一辦法,直到用完所有的蠟燭。

過去的15年來,美國西北大學的認知心理學家馬克·榮比曼(MarkJung-Beeman)一直致力於研究大腦是如何在前額葉皮層的指揮下成功想出這樣富有創造性的解決辦法的,他想知道頓悟的神經基礎。

榮比曼的實驗是這樣做的:給測試者呈現三個不同的單詞(比如pine、crab、sauce),然後讓測試者想出一個單詞,與前面三個單詞都能組成合成詞或短語(這個例子中,答案是「apple」:pineapple,crabapple,applesauce)。這類字謎遊戲的有趣之處在於答案往往是在頓悟的瞬間想到的,也就是驚呼「啊」的那一瞬間。

人們不知道自己是如何想出符合要求的單詞的,就像瓦格·道奇不能解釋自己是如何發明火災逃生辦法的。然而,榮比曼發現,頓悟之前,大腦有個認真準備的過程,因為每次想到答案之前,總是有一系列相同的腦區被激活〔他喜歡引用路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)的名言「機遇偏愛有準備的頭腦」〕。

問題解決過程中第一個被激活的腦區與執行控制有關,比如前額葉皮層和前扣帶皮層。大腦在摒棄雜念,這樣任務相關細胞就能集中精力了。榮比曼說:「這時,你在擺脫胡思亂想的念頭,努力忘記你所思考的上一個字謎。頓悟需要心無雜念。」

行使自上而下的控制時,大腦開始產生聯想。它選擇性地激活必要的腦區,在任何有關區域搜索頓悟,尋找可能提供答案的聯想(這時,前額葉皮層就像一個優秀的指揮家)。因為榮比曼給人們呈現的是字謎遊戲,所以他看到與語音和語言有關的腦區高度激活,比如右半腦的顳上回(superior temporal gyrus,右腦尤其擅長產生導致頓悟的創造性聯想)。他說:「你的大腦產生的大部分聯想是沒有用的,這樣,執行控制腦區需要繼續尋找,如有必要,改變戰略,開始搜索別的區域。」

但是之後,正確的答案突然出現——當「apple」傳到額葉時,人們立即意識到字謎解開了。「頓悟瞬間的一個有趣之處在於,人們一旦頓悟,就說這個答案明顯是正確的。他們立即知道自己解開了字謎。」榮比曼說。

這一識別動作是前額葉皮層完成的,正確答案一出現,前額葉皮層就會一「亮」,即使人們自己還沒有想出答案。當然,一旦答案被確定,額葉裡面那些任務相關細胞就會立即轉到下一個任務。大腦再次被清掃,回到空白狀態,準備另一次頓悟。

1989年7月19日下午,美國聯合航空公司232航班從丹佛特普爾頓機場起飛,飛往芝加哥。飛行條件非常理想,上午的雷暴已經過去,天空萬里無雲,湛藍湛藍的。飛機起飛大約30分鐘後,到達了3.7萬英尺的巡航高度。飛機一到巡航高度,機長阿爾·海恩斯(Al Haynes)立即解開安全帶,他預計在飛機降落之前是不會再次用到安全帶的。

第一段里程飛行順利。乘客吃了熱騰騰的午餐,飛機進入自動駕駛狀態,副駕駛威廉·雷科茲(William Records)在一旁監控。機長海恩斯喝著咖啡,盯著下面遠處愛荷華州的玉米地。他已經在這個線路上飛過幾十次——海恩斯是美國聯合航空公司最有經驗的飛行員之一,已經飛了超過3萬小時,但是從來沒有停下來欣賞過下面一格一格的田野。田野上,農場沿著非常完美的直線排開。

下午3點16分,飛機起飛大約1個小時後,尾部突然傳出巨大的爆炸聲,打破了機艙的寧靜。機身抖動,突然向右傾斜。海恩斯首先想到的是飛機要解體了,他會在一個巨大的火球中死去。不過,機身吱嘎作響幾秒後又恢復了平靜,飛機繼續飛行。

機長海恩斯和副駕駛雷科茲立即檢查各種儀表儀器,尋找什麼地方出了問題。他們發現,飛機尾部中間的二號引擎不再運轉了(這種故障可能引發危險,但不至於造成災難,因為DC-10兩側機翼也有引擎)。海恩斯掏出飛行員手冊,開始查詢引擎故障處理辦法。第一步是切斷故障引擎的燃料供應,避免引擎起火,但是燃料操縱桿不能動了。

現在是爆炸之後幾分鐘,雷科茲駕駛著飛機,海恩斯仍然試圖修復燃料線路,他認為,飛機正在按照預定航程飛往芝加哥,儘管速度略有放緩。這時,雷科茲轉向他,報告了一件飛行員永遠不想聽到的事情:「阿爾,我不能控制飛機了。」海恩斯俯視著雷科茲,看到他已經把左側副翼操作系統開到最大,把升降舵往前推到最頂端,操縱桿都壓到機艙儀表盤了。正常情況下,這種動作會讓飛機下降並左轉。而目前的情況是,飛機在急劇上升的同時急劇右轉。如果飛機再傾斜一些,就會翻過去。

什麼東西造成飛機完全失控了呢?海恩斯認為大概是出現了大規模的電子故障,但是電路板看上去正常,機載計算機看上去也正常。然後,海恩斯檢查了三條液壓管道的壓力狀態:它們都暴跌到零。「看到那一幕,我的心跳停止了,」海恩斯回憶說,「那是一個可怕的時刻,我第一次意識到這是一場真正的災難。」液壓系統控制飛機,用來調整一切部件,從方向舵到襟翼。飛機總是配有幾個完全獨立的液壓系統,如果一個出現故障,後備系統馬上補上。這種冗余設計意味著人們認為三個液壓系統幾乎不可能同時出現故障,工程師們計算出其發生的概率只有十億分之一。海恩斯說:「我們從未在訓練或演習過程中碰到過這種情況,我查看飛行員手冊,沒有找到任何有關液壓系統都出現故障的資料。這種情況根本不可能發生。」

但是,DC-10就是發生了這種事情。出於某種原因,引擎爆炸使三條液壓管道都破裂了(事故調查員後來發現,引擎風扇的扇頁完全破碎,金屬碎片劃過飛機尾部,而三條液壓管道都在這個位置)。在海恩斯的記憶中,飛機所有液壓系統都失控的案例只有一起。1985年8月,日本航空公司從東京飛往大阪的123航班是一架波音747飛機,遭遇了類似的災難。當時,一陣爆炸性減壓過後,飛機的垂直穩定器被刮走了,飛機直線下墜了30多分鐘,最終和一座大山迎面相撞。500多人死亡,這是歷史上單次死亡人數最多的一次空難。

客艙裡,乘客開始恐慌,每個人都聽到了爆炸聲,可以感到飛機在不受控制地傾斜。美國聯合航空公司飛行教練丹尼斯·菲奇(Dennis Fitch)當時坐在飛機中間的位置,他回憶:可怕的爆炸聲之後,「聽上去像飛機要散架了」。他用肉眼檢查機翼,沒有看到明顯的損壞跡象,但是他不明白,為什麼飛行員不能糾正飛機的急劇傾斜狀態。於是菲奇敲了敲駕駛艙的艙門,看看能否提供什麼幫助。他訓練飛行員駕駛DC-10,所以對DC-10瞭解得很透徹。

菲奇回憶說:「當時的場面很驚人,兩名飛行員都在控制面板旁用力地扳動操縱桿,前臂肌肉鼓起,指關節泛白。」聽到飛行員說三個液壓系統的壓力都降為零時,菲奇非常震驚,「沒有現成的程序處理這種故障。當我聽到這個消息時,我想『今天下午我要死了』」。

與此同時,機長海恩斯正在絞盡腦汁想辦法重新控制飛機。他立即呼叫美國聯合航空公司飛機管理系統(United Airlines』 SystemAircraft Management,簡稱SAM),SAM是一組經過專門訓練、幫助處理飛行途中緊急情況的飛機工程師。「我認為這些傢伙應該知道擺脫困境的方法,這是他們的工作,對不對?」海恩斯說。

但是,SAM的工程師們不能提供任何幫助。首先,他們不相信所有的液壓都降為零。海恩斯說:「SAM不斷要求我們再次檢查液壓系統,他們告訴我們一定還有壓力。但是,我不斷告訴他們:沒有了,三個管道都空了。然後,他們不斷讓我們查詢飛行員手冊,但是手冊裡沒有說怎麼處理這個問題。最終,我意識到我們只有靠自己了,沒人能幫我們讓飛機著陸。」

海恩斯開始在心裡列清單,看看他能不用液壓系統操縱駕駛艙裡的哪些部件。清單很短,事實上,海恩斯只想到了一個可能仍然有用的部件:控制剩下兩個引擎速度和功率的推力桿(它們就像飛機的油門)。但是如果不能控制方向,控制推力桿又有什麼用呢?就像在沒有方向盤的汽車上踩油門一樣。

後來,海恩斯想到一個辦法。剛開始想到這個辦法時,他否定掉了,因為實在是太瘋狂了。但是,他越想越不覺得荒謬。他的想法是:利用推力桿引導飛機的方向。關鍵是分開運用兩邊的推力桿,正常情況下,飛行員被要求盡量避免這種操作方式。如果海恩斯閒置一個引擎,加大另外一個引擎的油門,那麼飛機就會轉向閒置的那邊。這個辦法的物理學原理很簡單,但是他不知道是否真的有用。

沒有時間可浪費了。飛機的傾斜角度已經逼近38度,如果超過45度,飛機將翻轉過去,進入死亡螺旋。於是,海恩斯加大右側引擎的油門,閒置左側引擎。起初,什麼也沒發生,飛機仍然傾斜得厲害,但是後來右側機翼開始非常緩慢地抬升。飛機現在沿著直線飛行。海恩斯的瘋狂舉動奏效了。

232航班遵照指示在西面大約90英里處的愛荷華州蘇城的地方機場著陸。只用引擎油門,飛行員開始讓飛機穩穩地向右轉。此時距離最初的爆炸已經大約20分鐘了,海恩斯和其他機組人員好像又能在一定程度上控制飛機了。海恩斯說:「我覺得我們終於取得了一些進展,這是自爆炸以來,我第一次認為我們也許能夠讓這隻大鳥著陸。」

但是,正當機組人員開始獲得一點兒信心時,飛機又開始出現縱向擾動,忽上忽下,擾動週期很長。這就是所謂的「長週期模態」(phugoid pattern)。在正常飛行情況下,長週期模態比較容易處理。但是,在沒有任何液壓的情況下,海恩斯和其他機組人員無法調節飛機高度。飛行員們意識到,除非他們找到消除長週期模態的方法,否則他們的最終結局會跟日本航空公司的波音747一樣。飛機會像正弦波一樣向前飛行,慢慢失去高度,最終栽到玉米地裡。

這種情況下,你怎麼控制長週期模態呢?乍一看,答案似乎是顯而易見的。機鼻向下傾斜時,空速增加,飛行員應該減小油門,這樣飛機就會減速。飛機上拋時,空速減少,飛行員應該加大油門,防止飛機失速。「看著空速指示器,飛行員的本能反應就是想跟飛機反著干,讓飛機恢復平衡。」海恩斯說。但是,本能反應會適得其反。飛行途中的空氣動力學與常識不一致,意味著如果海恩斯按照自己的第一反應行動,他會很快失去對飛機的控制,飛機會以勢不可當的速度下墜。

海恩斯沒有按照本能反應,而是仔細透徹地思考這一問題。他說:「我試著想像:如果我這樣控制操縱桿,飛機會怎樣;如果我那樣控制操縱桿,飛機又會怎樣。這種思考雖然花了我幾分鐘的時間,但是讓我沒有犯大錯。」海恩斯認識到,機鼻向下傾斜、空速增大時,他需要加大油門,這樣,剩下的兩個引擎就能抬升機鼻。因為DC-10的引擎裝在機翼下面,加大油門可以阻止飛機上拋。換句話說,他需要下坡時加速、上坡時減速。這種想法如此違背直覺,海恩斯不敢輕易嘗試。海恩斯說:「最難的一點是當機鼻上仰、空速開始下降時,你得關掉油門。這不容易做到。因為這樣做,會覺得自己將從空中掉下去。」

但是,這種方法奏效了,飛行員能讓飛機盡量保持水平了。他們不能擺脫長週期模態(要擺脫,需要真正的飛行控制器),但是他們避免了飛機翻身進入死亡螺旋狀態。現在,機組人員面臨最後一個問題:指揮飛機在蘇城降落。海恩斯知道,那將是一場戰鬥。首先,飛行員不能直接控制下降速度,因為飛機的升降舵——飛機尾翼調節高度的操縱面板——完全沒有反應。於是,海恩斯和飛行員被迫借助一個粗略的公式:駕駛DC-10時,高度每下降1000英尺,需要向前飛行大約3英里。因為飛機現在距離機場大約60英里,但是飛行高度一直保持為3萬英尺左右,海恩斯意識到,他們需要在飛往跑道的途中繞一繞。如果他們下降過猛,就可能失去好不容易獲得的那點平穩,這樣做很冒險。於是,在朝西北方向飛往蘇城的過程當中,飛行員開始了一連串的右轉彎,每轉一次,高度下降一點。

飛機距離機場越來越近,飛行員為緊急降落做著最後的準備。多餘的燃料被放掉,油門漸漸鬆開。乘客被告知採取防衝擊姿勢,腦袋緊緊抵著膝蓋。海恩斯可以看到跑道和遠處的消防車。飛行員放下輪子,抬起機鼻。儘管飛行員在控制器失靈的情況下駕駛飛機近40分鐘,他們仍然能讓飛機沿著跑道中間的直線滑行。這是飛行史上一項難以置信的壯舉。

不幸的是,飛行員無法控制飛機的速度,一旦上了跑道,他們無法剎車。「正常情況下,DC-10著陸時的平均速度大約為140海里/小時,」海恩斯說,「我們是在215海里/小時的情況下著陸,而且還在加速。正常情況下,你每分鐘最多下降200~300英尺。我們每分鐘下降1850英尺,而且還在增加。正常情況下,你會沿著跑道筆直滑行。我們卻在尾風的作用下左右搖晃。」

這些因素意味著,飛機不能停在停機坪上。它將劃過一片玉米地,碎成幾部分。駕駛艙脫離主體機身,像鉛筆頭一樣,一個接一個地翻跟頭,直到到達飛機場的邊緣(所有機組人員都被撞得失去意識,身負重傷,生命垂危)。機身著火,主機艙瀰漫著有毒黑煙。煙霧散去之後,發現112名乘客死亡。

但是機組人員的飛行技術——在沒有任何控制器的情況下控制飛機的能力——使得184位乘客倖免於難。因為飛機提前通知了機場,應急響應者得以迅速治療傷員、撲滅大火。正如美國國家運輸安全委員會(National Transportation Safety Board)在其權威性報告中所總結的那樣:「飛行員們的表現大大超出了合理的期望,值得高度讚揚。」232航班機組人員所發明的控制飛機的方法現在成為飛行員訓練的一項標準內容。