像字串機這樣的「人工組合系統」與人類大腦這樣的「自然組合系統」之間有著明顯的區別，這種區別可以用喬伊斯·基爾默（Joyce Kilmer）的一句詩來概括：「只有上帝才能造出一棵樹。」一個句子並不是一串字，而是一棵樹。在人類的語法中，不同的單詞被組合成一個個短語，就像樹枝會合成樹杈。這些短語都被賦予了名稱，成為一個心理符號，而小的短語也可以組合成大的短語。
以「The happy boy eats ice cream」（這個快樂的男孩吃著冰激凌）為例：句首的三個單詞「the happy boy」組成了一個名詞短語。在英語中，名詞短語（NP）是由一個名詞（N）、一個前置冠詞或限定詞（det）以及若干個形容詞（A）構成的，其中的限定詞並非必要選項。這一描述可以用英語名詞短語的定義規則來表示。根據語言學的標準記錄法，箭頭的符號表示「由……構成」，雙括號表示「可有可無」，星號表示「數目不限」。不過，我之所以搬出這些規則，是為了說明所有語法信息都能用簡單的符號來概括，你完全可以忽略這些記錄法，只要看它下面的翻譯文字就行：
NP →（det）A* N
一個名詞短語是由一個可有可無的限定詞、數目不限的形容詞以及一個名詞構成的。
這一規則可以用一個倒置的樹來表示：
此外還有兩個規則：一個用來定義英文句子（S），另一個用來定義謂語或動詞短語（VP），它們都以名詞短語為主要成分：
S → NP VP
一個句子是由一個名詞短語加上一個動詞短語構成的。
VP → V NP
一個動詞短語是由一個動詞加上一個名詞短語構成的。
現在，我們需要的是一部心理詞典，以確定每個詞的詞性歸屬（名詞、動詞、形容詞、介詞或限定詞）：
N → boy，girl，dog，cat，ice cream，candy，hot dogs
名詞列表包含以下單詞：boy（男孩）、girl（女孩）……
V → eats，likes，bites
動詞列表包含以下單詞：eats（吃）、likes（喜歡）、bites（咬）……
A → happy，lucky，tall
形容詞列表包含以下單詞：happy（快樂的）、lucky（幸運的）、tall（高）……
det →a，the，one
限定詞列表包含以下單詞：a（某個）、the（這個）、one（一個）……
以上我所列出的這套語法規則被稱為「短語結構語法」（phrase structure grammar），它通過將單詞組合為短語來構成句子的各個分支，其形狀就像一棵倒置的樹：
這一看不見的超級結構其實是一個功能強大的設計，它負責將各個單詞安放到適當的位置，且能夠避免字串機帶來的問題。該設計的核心要義是：這棵「樹」是模塊化的，就像電話插孔或者水管接頭，諸如NP之類的符號就像一個個連接插頭或者某種形狀的配件。根據這套設計，一個組件（短語）能夠輕鬆地插入另一個組件（更大的短語）的任意部位。一旦某類短語被語法規則所定義，並由此獲得了一個類似插頭功能的符號，它就無須再被定義。這類短語可以插入任何一個與其匹配的插座。例如，在上文列舉的簡單語法規則中，符號「NP」既可以充當句子的主語（S → NP VP），也可以充當動詞短語的賓語（VP→ V NP），而在更具現實性的語法規則中，它也可以充當介詞的賓語（near the boy），或者出現在領有短語之中（the boy』s hat）。此外，它還可以充當間接賓語（give the boy a cookie），或者用於句子的其他部分。這種「即插即用」的設計安排解釋了人們為什麼能夠在句子的多個不同部位使用相同的短語。例如：
[The happy happy boy] eats ice cream.
這個快快樂樂的男孩吃著冰激凌。
I like [the happy happy boy].
我喜歡這個快快樂樂的男孩。
I gave [the happy happy boy] a cookie.
我給了這個快快樂樂的男孩一塊餅乾。
[The happy happy boy]』s cat eats ice cream.
這個快快樂樂的男孩的貓吃著冰激凌。
我們完全沒有必要在懂得了「名詞前面（而非後面）加上形容詞可以構成主語」之後，再去學習什麼樣的名詞和形容詞可以構成賓語、間接賓語或領有短語。
還須注意的是，這種短語和插槽之間隨意耦合的特點使得語法具有了自治性，它並不在乎字句的意義是否符合常理。由此可以解釋的是，我們為什麼能夠寫出並欣賞那些雖然合乎語法，但卻不知所云的句子。我們的簡單語法規則定義了各種諸如「colorless green」（無顏的綠色）之類的句子，例如：「The happy happy candy likes the tall ice cream」（這顆快快樂樂的糖果喜歡這個高大的冰激凌），並可以用來傳遞一些具有新聞價值的信息，例如「The girl bites the dog」（這個女孩咬了狗）。
最為有趣的是，這種短語結構的樹狀分支可以為整個句子的記憶和設計提供一個總體架構，這使得我們能夠輕鬆地處理「if …then」「either …or」等嵌套式的長距離依存關係。你所需要的只是一個短語規則，這個規則中包含一個完全相同的短語類型，例如：
S → either S or S
一個句子可以由單詞「either」加上一個句子，再加上單詞「or」，再加上另一個句子構成。
S → if S then S
一個句子可以由單詞「if 」加上一個句子，再加上單詞「then」，再加上另一個句子構成。
這些規則是在一個符號中嵌入一個與之相同的符號（此處是在一個句子中嵌入另一個句子）。這種巧妙的方法可以生成無窮無盡的結構，邏輯學家稱之為「遞歸」（recursion）。句中的各個片段井然有序地組合在一起，就像由同一個節點生長出來的不同分支。這個節點將每一組對應的「either」與「or」「if」與「then」連在一起，就像下面的三角形代表了許許多多的下層分支，如果充分展開的話，我們一定會被弄得暈頭轉向。
還有另一個理由讓我們相信，每個句子都由一棵「心理樹」（mental tree）組合而成的。到目前為止，我一直都在談論將單詞串連成句子的語法規則，而無視它們的含義。但是，在將單詞組成短語的過程中，我們也必須將句子的語法規則與具體含義聯繫起來，而這則屬於心語的內容。我們知道上面這個句子說的是一個女孩（而不是男孩）在吃冰激凌，一個男孩（而不是女孩）在吃熱狗。我們還知道，男孩吃什麼樣的零食取決於女孩所吃的零食，而不是反過來。我們之所以知道這一切，是因為「女孩」和「冰激凌」、「男孩」和「熱狗」被分別置於各自的短語中，而句中兩個提及「女孩」的分句也被放置於一個短語中。一台字串機只懂得從前到後地逐字拼湊句子，但短語結構語法卻使得單詞之間的樹狀關聯反映出心語中各個觀念之間的相互關係。對人類來說，要將大腦中相互關聯的種種想法和盤托出，並將其編碼為一串發乎聲、表於言的語鏈，這不能不說是一個工程問題，而短語結構正是這一問題的解決之道。
要弄清這一隱性短語結構如何決定了句子的含義的問題，我們不妨回顧一下第2章的內容。我們在第2章中談到了「語言」有別於「思想」的一個具體原因：一個特定的語句可以表達出兩種截然不同的意思。比如在「Child』s Stool Is Great for Use in Garden」這個例句中， 「stool」一詞就有兩個含義，並因此與心理詞典中的兩個條目形成對應關係。但有時，即便句子中的每個單詞都只有一個含義，整個句子也可能表達出兩種不同的意思，例如格勞喬·馬克斯（Groucho Marx）在電影《瘋狂的動物》（Animal Crackers）中的一句台詞：「I once shot an elephant in my pajamas. How he got into my pajamas I』ll never know.」（我曾在睡衣裡射殺了一頭大象，至於它是怎麼跑到我睡衣裡來的，我就不知道了。——此句也可以理解為：我曾射殺了一頭穿著我睡衣的大象，至於他是怎麼跑到我睡衣裡來的，我就不知道了。）以下是從報紙上摘錄的一些類似的歧義句：
Yoko Ono will talk about her husband John Lennon who was killed in an interview with Barbara Walters.
小野洋子將在接受芭芭拉·沃爾特斯的採訪時談及遇刺身亡的丈夫約翰·列儂。——也可以理解為：小野洋子將談及在接受芭芭拉·沃爾特斯的採訪時遇刺身亡的丈夫約翰·列儂。
Two cars were reported stolen by the Groveton police yesterday.
據格羅夫頓警方報告，昨天有兩輛汽車被盜。——也可理解為：據報道，昨天有兩輛汽車被格羅夫頓警方偷走。
The license fee for altered dogs with a certificate will be $3 and for pets owned by senior citizens who have not been altered the fee will be $1.50.
老年人為已經去勢的犬類辦理許可證的費用為3美元，為尚未去勢的寵物辦理許可證的費用為1.5美元。——也可理解為：尚未去勢的老年人為已經去勢的犬類辦理許可證的費用為3美元，為其他寵物辦理許可證的費用為1.5美元。
Tonight』s program discusses stress, exercise, nutrition, and sex with Celtic forward Scott Wedman, Dr. Ruth Westheimer, and Dick Cavett.
今晚的節目是與凱爾特人隊前鋒斯科特·威德曼、露絲·魏斯太摩博士和狄克·卡維特探討壓力、鍛煉、營養以及性方面的問題。——也可以理解為：今晚的節目是探討壓力、鍛煉、營養以及與凱爾特人隊前鋒斯科特·威德曼、露絲·魏斯太摩博士和狄克·卡維特做愛等問題。
We will sell gasoline to anyone in a glass container.
我們將用玻璃容器銷售汽油。——也可以理解為：我們將把汽油賣給玻璃容器裡的人。
For sale: Mixing bowl set designed to please a cook with round bottom for efficient beating.
出售攪拌碗，它擁有適合高速攪拌的圓形底部，這一設計令廚師愛不釋手。——也可理解為：出售攪拌碗，它的設計令屁股渾圓、適合高速擺動的廚師愛不釋手。
以上每個句子都有兩種解釋，它們分別源於句中單詞所構成的不同樹形圖。以「discuss sex with Dick Cavett」（與迪克·卡維特談性）為例，作者在寫下這一短語時，是按照左邊的樹形來組裝文字的（PP表示介詞短語），性是討論的對象，而且是與迪克·卡維特一起談論的對象。
而另一種意思則源於右邊的樹形結構「sex with Dick Cavett」被視為一個單獨的分支，因此，「與迪克·卡維特做愛」成了討論對象。