第四部分 潜入意识的深海 学霸的终极武器

第四部分

潜入意识的深海

学霸的终极武器

小测试

9．小方明天要陪领导参加一个画展，却没有任何美术基础，她希望以最快的速度熟悉各个画派的风格，以下哪种做法最快速有效？（单选）

A　一头扎进图书馆，多读几本艺术史方面的图书

B　上网搜索各画派的多张代表作，混杂在一起制成选择题形式的幻灯片，选完立刻给出答案，快速做几遍就熟悉了

C　找来学美术的朋友，耐心地给她讲解如何鉴赏画作

D　上网尽可能多地搜索各画派的代表作，按不同画派分好类，寻找差异练眼力

10．小麦明天考化学，小莉明天要演讲，但两个人都还没有准备好，以下哪种睡眠方式对她们来说更科学？（单选）

A　小麦和小莉今晚都早点睡，明早5点起床复习

B　小麦和小莉今晚都复习到半夜12点，明早睡到8点自然醒

C　小麦今晚复习到半夜12点，明早5点起床接着复习；小莉10点睡觉，明早8点起来复习

D　小麦今晚10点睡，明早5点起来复习；小莉今晚复习到半夜12点，明早8点起床，从容应战

E　小麦今晚复习到半夜12点，明早8点起来直接去考试；小莉今晚10点睡，明早5点起来复习

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09

不加思考地习得：把握感知的力量

什么叫好眼力？

你可能认识某个有好眼力的人，看时尚、看摄影、看古玩很有眼力，乃至看棒球也很有眼力。这份好眼力不但真实存在，而且是一种特别的能力。但是，好眼力究竟是什么？在看时尚、古玩这些东西时，眼睛做了些什么，就能鉴别出好坏来呢？它到底看到了什么东西呢？

我们以打棒球为例吧。有“好眼力”的球手往往对自身的“好球区”有第六感，能预先知道飞来的球是会进入到自己的好球区里，还是会超出好球区的范围，能预先做出判断放过那种略微偏高或者偏低的球，而只朝着能飞进好球区的球挥棒。球手、教练和科学家都已经把这一能力分解剖析到了几乎无穷尽的地步，因此我们可以借此得出一些关键的要素。

学习的奥秘

从击球的基本知识开始吧。一个重量级球手扔出的快球，从18米远的地方以每小时约145千米的速度呈抛物线向你飞来，飞达本垒需要大约0.4秒，或者说是400毫秒。大脑必须在此时段的2/3时间里，也就是250毫秒之内，判断出该不该挥棒。换句话说，大脑必须利用这么点时间读懂投出的球：它往哪儿跑、跑多快、中途会下坠还是抬高亦或是走弧旋线？大多数投球手都有多种投法，都可能跨越不同层面。研究显示，普通击球手往往在球飞到距自己3米远时才能做出挥不挥棒的决定，可是，真等球飞到这个位置才做决定的话，除了保持原本动作之外，要做任何大幅度的调整都已经来不及了。一个有好眼力的击球手必须能在一瞬间精确地看准球的走势。

这种转瞬间的判断靠的是什么？毫无疑问，速度是其中一个参数。经过训练的大脑能根据这一参数，在球飞出之后那最初250毫秒的时间内，借助那飞移图像的细微变化做出大致推断。而我们进化了的立体视觉能够以令人难以置信的速度计算出各种飞行轨迹，其中有一条无疑驱动了我们的身体去做出相应回应。

可是，眼睛究竟是怎么读取到那球的旋转，知道它将因此而改变飞行轨迹的呢？对此，那些有好眼力的击球手没人能讲得清楚。有人说看见一个红点，则预示那将是一个变道球；若是看到一个灰色的模糊残影，则预示那将是一个平快球。按他们的说法，眼睛只需盯着视野中对方抛球出手的那小小的一个视点，便足以判断出这球可能的飞行轨迹。可是，球出手的那一瞬间也是有变数的。“他们可能捕捉到了球出手那一瞬间的图像，并读懂了投球手的肢体语言，”美国布朗大学认知科学家史蒂文·斯洛曼（Steven Sloman）对我说，“但我们并不能完全明白那是怎么一回事。”

击球教练固然可以和击球手一起琢磨怎么把握挥棒的力度和角度，但是没有谁能告诉击球手怎么能更好地看懂那来球。这也就是为何美国职业棒球大联盟的一位重量级棒球手的工资能够是“重量级”的原因，也就是为何我们认为一个棒球手的好眼力更在于他的天赋有多高，而不在于他的专业水平有多深的原因。我们对自己解释说，这跟条件反射有关，是肌肉纤维的快速抽动和脑神经元突触所决定的，都是“天生的”。我们把这种天生的本事和学业上的专业水平清清楚楚地划分成了两大类。专业水平靠的是学习，靠的是知识的积累、思索与琢磨、创造与发明，是一步步培养出来的，而不是天生就有的。我们这个社会的文化也把有天赋的运动员与有成就的学者分作了两大类。但是，这样的划分却有一个致命的缺陷：它让我们完全看不到学习的另一个侧面，一个连科学家都还没完全弄懂的侧面。

好眼力是天生的吗

为了能让我们更清晰地看到这一侧面并真正了解其重要性，且让我们把棒球明星与另一类同样罕见的高手相互比较一下，他们的盛名在于其高超的才智，而非打平快球：国际象棋棋手。在一个好日子里，一位世界级象棋大师可以战胜世界上最先进的超级电脑，这可不是一件小事。电脑每一秒钟都足以想出两亿个下一步可能的走法，而且还能同时排布出同样多数量的、由最优秀的科学家和象棋大师们预先设计好的对策。与此相对的是一个人的大脑，哪怕他是世界级大师。针对每一个回合，他能考虑到的无非是4种不同的对策，以及每一种对策接下来的一系列攻防手段。这里的4种对策不是以秒来计算的，而是针对每一个回合的考量。根据每一个回合允许棋手用于思考的时间，电脑能搜索出的应对手法可能要比它的人类对手多出10亿个来。可结果仍然是人类大师获胜的概率高。这到底是怎么一回事呢？

没有准确的答案。荷兰心理学家阿德里安·德赫罗特（Adriaan de Groot）本人也是一名国际象棋大师，他在20世纪60年代的一系列对比研究中发现，以每一回合所考虑的不同对策的数量来看，大师和初学者没有什么差别；如果以针对每一对策所思考的深度，也就是从一系列攻防手段的盘算上来看，也没有什么差别；如果从每个人怎么看待每个棋子的角度来看，比如说，车在某些位置上主要被看作是攻击棋子，而在另一些位置上则被看作是防御棋子，也还是没有什么差别。如果一定要说有什么差别的话，那么大师级的人比初学者考虑的对策数还要更少一些。不过，有一点是初学者做不到的：5秒钟之内，大师就能把整盘棋上所有棋子的位置全部记住。就看那么一眼，大师就能准确复盘一整盘棋，就好像大脑中已经有了那盘棋的一张照片似的。

还有两位研究学者，卡内基梅隆大学的威廉·蔡斯（William G. Chase）以及赫伯特·西蒙（Herbert A. Simon）在针对上述研究的跟踪调查中发现，这一复盘本领跟大师本人的记忆力没有关系，他们对数字等的短时记忆并不比其他任何人更好。但是，大师能赋予组块 (1) 以更丰富的意义，而初学者却做不到这一点。“越高超的棋手，其复盘本领也越加卓绝，因为他们能把看到的棋子汇编成几个更大的组块，每一个组块都包含了他们熟悉的棋局排布。”蔡斯和西蒙总结道。

世界级的象棋大师跟优秀的棒球手一样有一副好眼力，可也一样不太能解释清楚自己是怎么做到的。假如他们真能解释得明白，那马上就会有人将其编到电脑里去，然后机器便将称霸世界棋坛。但有一点很清楚，无论是棒球高手还是象棋大师，都绝对不只是简单地用眼睛看一看，也绝对不只是做些大致的分析。他们的眼睛以及大脑里的视觉系统会在“看”的那一瞬间，从一整幅宽广而复杂的视觉织锦中，以极快的速度抽取出最有意义的一组信息。我把这一能力等同于红外线成像：你看见了红点（重要信息），而且是动态的红点，除此之外，所见皆是一片黑暗。

所有行业的专家，包括艺术、科学、信息技术、机械、棒球、象棋等各种领域随你例举，他们都在一定程度上培养出了自己的“脑红外线镜头”。就像那些棒球高手以及象棋大师，他们须在整个职业生涯中不断犯错、不断积累各种经验，才能培养出这样的直觉来。而我们这样的普通人却不可能有多少精力投入到普通化学课程或者音乐课之中去。我们也能拥有一副好眼力，不过需要通过一种速成的、廉价的土办法来获得。

没有意义的涂鸦

我小的时候，每个人的笔记本和课本上，凡是你能找到的横格纸的空白处，都画满了东西：信手涂鸦的字母、夸张的漫画、个人签名、乐队标志、迷宫图、立体方块……每个人都喜欢东写西画，有时甚至一整堂课都在画。最常见的涂鸦往往是这样的一串圆圈，如图9—1所示。

图9—1　最常见的课本涂鸦

这种圈圈串跟雪花有点类似：每一个看上去都差不多，可是你认真琢磨却会发现每一个都不一样。不过很少有人琢磨这东西，一个随手画出的圈圈串比没意义的音节还没趣，至少后者还是由有意义的字母组成的。因此，几乎没人正眼看过这东西。不过，一位20世纪40年代的年轻学者却恰恰相中了它的这一特点。在某个随意的或是深思的一瞬间，她忽然想到可以用这种简单的圈圈串作为工具，去验证一个一点也不简单的想法。

在心理学界，有人把20世纪中叶称为“刺激反应”（stimulus-response）时代，或者简称为S—R时代。埃莉诺·吉布森（Eleanor Gibson）就在这样的年代里成长为一名研究学者。所有这一时代的心理学家都深受行为主义的影响，他们认为学习实际上是某种“刺激与反应”，也就是伊万·巴甫洛夫（Zvan Pavlov）最著名实验中的“饭前铃声”和“流口水”之间的关系。这些学者的理论根植于动物实验，包括所谓的操作性条件反射，即用某种奖品（一块奶酪）奖励好的行为（走出迷宫），并用轻微的电击来惩罚所犯下的错误。

这种以条件反射为核心的学习概念认为，通过五官涌进大脑的视觉、听觉、嗅觉等信息本身并没有多少意义，必须由大脑根据相关联结赋予其一定的意义。举例来说，我们大多数人年幼时都学过这么一件事：看着他人的眼睛你会被他人接纳，而尖叫则反之；也都学到过：家里的狗狗这么叫表示开心，那么叫表示有危险。在条件反射的世界里，学习就是把这些关联给联结起来——把感受与行为联结起来，把原因与结果联结起来。

不过，吉布森却并不属于这个“条件反射同盟会”的一员。1931年，她从史密斯学院（Smith College）毕业之后来到耶鲁大学继续深造，希望能在负有盛名的灵长类动物学家罗伯特·耶基斯（Robert Yerkes）手下读研究生。可是耶基斯不要她。“他不希望自己的实验室里出现女性，并很明确地告诉我，他那里用不着我。”吉布森多年之后说道。最终，她在克拉克·赫尔（Clark Hull）的手下找到了自己的位置。赫尔是一位很有影响力的行为主义者，以他的大鼠迷宫实验享誉学术界。吉布森在他的指导下充分掌握了各种实验方法，并最终认为没有必要再继续研究条件反射了。赫尔和他同时代的人的确做过一些具有里程碑意义的实验，但是条件反射体系本身限制了作为一名研究学者所能提出的问题。如果你仅仅研究刺激与反应，那么你能看到的也仅限于此。

吉布森相信，这一领域中的人们彻底忽略了某种根本性的要素：辨别。大脑是怎么学会分辨视觉、听觉、触觉中极其细小的差异的呢？举个例子来说，若要把不同的名字与不同的人联结起来，小孩子首先需要学会分辨不同名字的不同发音，比如说，罗恩与多恩、福拉非与斯克拉非。这是我们认识这个世界需要迈出的最初几个关键步伐之一。从我们这些后人的眼光来看，吉布森的这些想法都是再明白不过的事，但当时却没有人理会她，直到几十年之后……

1948年，吉布森的先生——史密斯学院一位出色的心理学家得到了一份康奈尔大学的职务，夫妇俩于是迁往纽约州的伊萨卡市（Ithaca）。吉布森不久便得到一份研究幼儿如何学习的工作，通过这份工作，她验证了自己过去关于“辨别学习”（discrimination learning）的直觉是正确的。在康奈尔大学的初期研究工作中她发现，3～7岁的孩子能学会从变了形的字迹中分辨出标准字母，比如说，能分辨出图9—2中的是D和V：

图9—2　从变形字迹中辨别字母

这些孩子并不知道这些字母代表什么意义，也就是说，没有任何刺激与反应之间的联结，可他们仍然通过学习各种图案很快培养出了分辨细微差别的技巧。正是这项研究引出了后来的经典实验，就是由吉布森和她先生一起于1949年主导的圈圈串实验。

学习的奥秘

吉布森夫妇把这种圈圈串称为“没有意义的涂鸦”，研究的目的是看看人们能多快分辨出相似图形中的不同来。他们招募了32名成年人和小朋友来到实验室，每次只请一名参与者进入，并拿出一张画有如图9—3所示的图形卡片给他看。

图9—3　圈圈串卡片

这项实验有点像玩纸牌游戏的感觉。他们让参与者盯着这张卡片看过5秒钟之后，便将其插入一摞类似图形的圈圈串卡片中，一共是34张，然后告诉参与者：“这里面有些卡片跟你刚才看过的一模一样，现在请你把这些一样的卡片挑出来。”说罢，便一张一张地拿给参与者看，每一张停留3秒钟时间。实际上，这一摞卡片里只有4张一模一样的圈圈串，另外还有30张与之相似。如图9—4所示。

图9—4　其他一些不同的圈圈串卡片

吉布森夫妇验证的这种能力正是人们用来辨识字母或符号的能力，无论年龄大小，也无论是汉字、化学速记符号还是音乐符号。哪怕要读懂一段最简单的乐谱，你都必须首先知道A大调与降B大调有什么不同。如果你还未学会分辨至少数百个看上去差不多的汉字，那你肯定会觉得每个汉字都像是鬼画符。而当我们还是刚开始接受启蒙的小孩子时，显然都有本事十分在行地分辨出母语中那些不同的字母；等字母认熟之后，我们便开始能认读单词；等我们开始掌握“组块”之后，便学会了认读整个句子——正如象棋大师能凭“组块”重现一样，而此时却全不记得当初要学会辨认这些字母是多么的困难，更别说还要知道它们连在一起时该怎么发音、哪个字是什么意思、那一整句话表达的是什么了。

在吉布森夫妇的实验中，他们不给参与者任何反馈，既不说“做对啦”，也不说“再试一次”。他们纯粹只对眼睛是否能学会辨识感兴趣。结果他们发现，眼睛的确有这本事。参与实验的成年人平均需要来回过上3次便可得出完美的结果，即能够准确认出那4张一模一样的图卡，不出任何错误。年龄稍大的孩子，即9～11岁的孩子，需要5次才能接近于一点不出错；更小的孩子，即6～8岁的孩子，则需要7次。这些参与者的学习方式既不是那时心理学家们所认为的最能让人学到新东西的刺激与反应的联结，也不像17世纪英国哲学家约翰·洛克的著名论调所说的那般，大脑只是一个被动地积累感知的空罐子。相反，他们的大脑本就具备了进化完善的运作模式，能分门别类地辨识出符号与符号之间细微而重要的区别。

“让我们来假想一下，完全推翻洛克的看法是否有一定的可能性，”吉布森夫妇写道，“也许所有的知识都是通过一种比洛克所想象的更为简单的方式得来的——通过感知各种细微变化、细微差别、细微能量。”

学习的科学

大脑不仅能学会通过视觉、听觉、嗅觉、触觉来感知它接收到的信息有细微差别，更能通过感知那些细微差别来学会分辨其不同。

吉布森夫妇通过这次实验以及随后一系列以小鼠、猫、孩子、成人为对象的实验，向人们证实了这一结论。大脑能提取出那些看上去很相近的音符、字符、图形之间的不同，并用它们来诠释从未接触过的新资讯。一旦你确定了高音谱号上中央C的位置，你就能以它为参照来确定附近的其他音符；一旦你确定了高音区中A的位置，你就能借助它来确定周围其他音符，等等。这种辨别学习的能力还会自动生长，大脑先收集一个个参照物，将其打上标记，再以此为基准向四周扩展，从而能读取越来越大面积的整块信息。

1969年，埃莉诺·吉布森发表了她的著作《知觉学习与发展原理》（Principles of Perceptual Learning and Development ），其中汇集了她所有的研究成果，并从此开辟了一个新的心理学分支：知觉学习。她写道：

知觉学习并不是任信息自动注入的被动过程，而是有意吸纳信息的主动过程，因为感官是在主动地探索、寻找它需要的知觉。我们不仅是在看，更是在读取；我们不仅是在听，更是在听取。知觉学习还是一种自主行为，不需要任何外部力量的介入，因为大脑能自行修正知觉中的误差。这种学习以提取真信息并排除仿真信息为目标导向，而感知周围形形色色的不同构成与特征，则是实现这一目标的基础。

这段引用中包含了很多信息，我们需要停顿一下，仔细阅读并抓住要点。

知觉学习是主动式学习 。我们的眼睛或者鼻子等其他感官会主动搜寻正确的信息，这是大脑的自主行为，没有任何外力因素，也不需要借助任何外力。当然，我们本身须对感知对象予以关注，但是并不需要刻意“打开”或者“调转”感官功能，因为大脑能自我修正，也就是能自动调整感知频道。感知系统在运作过程中会自动搜寻最为关键的信息并将其打上标记，同时自动过滤掉其余信息。因此，棒球高手的眼睛看到的仅是与判断投掷轨迹有关的动态光斑，再无其他。也因此，蔡斯和西蒙在研究中发现象棋大师所考虑的可能的下一步走法反而比新手少，因为大师已经培养出了好眼力，一眼就能排除掉不必要的选择，从而更容易找出最有效的攻防手段。这两个例子还仅仅是视觉的例子，实际上，吉布森知觉学习的概念不仅适用于视觉，也同样适用于所有感官知觉，包括听觉、嗅觉、味觉以及触觉。

不过，直到最近十几年，科学家们才终于开始开拓吉布森的研究成果，将其用于我们这些普通人身上。

知觉学习模块：好眼力的速成法

马萨葡萄园岛（Martha’s Vineyard）上空的飞行条件变幻莫测，哪怕云朵很稀疏，也常会忽然出现一片薄雾笼罩，因此，经验不足的飞行员很容易在夜幕降临之后迷失方向。

据说那次事故就发生在1999年7月16日21：40之后。当时，小约翰·肯尼迪驾驶着他的“吹笛者萨拉托加号”飞机坠入了离岛11公里外的海域中，他自己、妻子及妻姐全部遇难。“我看不见地平线，也看不见任何灯光，”那天夜里飞过这里的另外一名飞行员说道，“我转向了小岛的左面，想看看能否看到什么，但没有任何光线、任何迹象能指明小岛在哪里。我当时还想，这小岛是否忽然遭遇了全岛停电。”针对小肯尼迪飞机失事的官方调查发现，小肯尼迪当时只有55小时的夜间飞行经验，而且他全然没有“仪表等级”。仪表等级是飞行术语，意思是他当时还处于学习阶段，尚未被准许在“零能见度”的条件下飞行，即，他还没有完全学会凭借飞机仪表的指引来驾驶飞机。

小型飞机上一般配有6个仪表盘。一个显示海拔高度，一个显示飞行速度，第3个是航向仪，类似指南针，第4个是升降速度表，显示上升或下降的速度。另外还有两个仪表盘，以微型图像代表飞机本身，一个显示倾斜度，另一个则显示飞机在空中的旋转度。现在的新型小飞机只有5个仪表盘，取消了倾斜表盘。

要学会认读其中任意一个表盘都并非难事，哪怕你从来没有看见过仪表盘也不要紧。但是，要想一眼看明白所有仪表指示并综合信息做出正确判断，却是一件很困难的事：你是正在下降还是在保持水平飞行？这对业余飞行员来说，即便是在晴朗的好天气下都很难判断，更何况是在零能见度的夜间！若还需要与飞行指挥塔保持电信交流、读航空图、查看油箱状况、准备着陆起落架以及其他必不可少的关键动作，那绝对是一个你避之唯恐不及的、必须一心多用的大冒险，除非你已经过了充分的训练。

这种一心多用的高难度操作也同样难倒了当时在布林莫尔学院（Bryn Mawr College）任职的认知科学家菲利普·凯尔曼（Philip Kellman）。这位认知科学家曾在20世纪80年代学过飞行，在受训、学习、考试的过程中，他曾在模拟器前练习认读仪表、跟教官一起在空中驾驶，那时他突然认识到，驾驶飞机最关键之处在于知觉和行动，在于反应能力。他发现，在空中，教官能看到的情形他却看不到。“比如说该着陆的时候，教官可能会对学员说：‘你太高了！’，”如今在加州大学洛杉矶分校任职的凯尔曼对我说道，“教官说的是飞机和预定着陆点之间的夹角，也就是由飞行轨迹和路面形成的角度。可是学生完全看不到这个角度。有很多类似这样需要靠知觉的情况，对行家来说一眼就能看明白的情形，对初学者来说却往往是两眼一抹黑。”

行家的那一眼意味着他不但能一下子把所有仪表信息全弄明白，而且还能同时盯着玻璃窗外的一切。要能磨炼出这样的本领，需要数百小时的飞行练习，而凯尔曼知道，那远不是地面上的模拟所显现的那么简单。表针有时候可能卡住一下，也可能来回摆动，让人看后不知所以：你现在到底是如一个表盘所示在水平飞行中呢，还是如另一个表盘所示在倾斜转向中呢？

我们来看看凯尔曼描述的一次体验，他当时在教官的指导下学习如何一眼看明白所有表盘：“在云层中飞行时，学员坐在左边的座位上，对着每一个都在显示不同信号的仪表挣扎，吃力地盯着一个接一个的表盘。他先是对着其中一个仪表盘认读了几秒钟，分辨出自己偏离了航线，然后赶紧做出纠正，弄得飞机一个颤动，接下来无疑又是一通起伏波动……坐在右边座位上的教练打了个哈欠，斜了一眼那几个仪表盘，知道他的学员已经脱离了指定高度60米，心想好在还没有把飞机开得底朝天。”

凯尔曼是一位研究视觉感知的行家，这一问题正属于他的研究领域，他开始思考是否能找出一种更快捷的办法，至少能让学员在飞到300米的高空中手忙脚乱应付一切之前，对那些仪表有点感觉。如果你能先练出对这些表盘的直觉判断，那么到了天上你就不至于那么紧张，因为你不但能明白表盘所表达的意思，还能专心做其他事情，比如跟指挥塔交流。

于是，凯尔曼设计出一种叫作“知觉学习模块”（perceptual learning module，简称PLM）的便捷训练法，用电脑程序来培训仪表读取能力，类似电子游戏，不过是有独特目的的电子游戏。学员面对电脑屏幕上显示的6个仪表盘，须快速判断其综合信息的准确意义，并点击屏幕下方的7个选择键之一：“直行平飞”“直行爬升”“下降转向”“平飞转向”“爬升转向”“直行下降”，还有那令人心烦意乱的“仪表信号矛盾”，就是某个表针卡盘了的情况。如图9—5所示。

图9—5　知觉学习模块训练法

学习的奥秘

1994年，在该训练模块的试运行中，凯尔曼和美国国家航空航天局（简称NASA）下属艾姆斯研究中心（Ames Research Center）的马里·凯泽（Mary Kaiser）一起，召集了10名毫无训练经历的新手以及4名已有500～2 500小时飞行经验的飞行员，接受试运行培训。每名参与者先接受一段讲解读取仪表数据的简短培训，之后便进入了知觉训练：9次训练时段，每一时段中电脑显示24组仪表组图，每个训练时段之间有短暂间歇。参与者会看到屏幕上出现一幅仪表组图，下面是7个选择键。如果参与者点击了错误的选项（初学者刚开始时往往如此），电脑便会“叮”的一声，紧接着跳出正确答案来；如果点击了正确答案，便会听到悦耳的铃声。随后，下一幅仪表组图出现，带着同样的7个选择键。

一个小时的训练之后，即使是富有经验的飞行员也提高了水平，能更快、更准确地读取仪表信息了。而初学者的成绩更是直线飙升：仅一个小时的训练，他们的读表成绩就已经与那几个平均飞行经验达上千小时的飞行员不相上下了，他们仅用了这些老飞行员千分之一的时间就做到了，至少是在地面上做到了。

随后，凯尔曼和凯泽又主导了一次类似的训练，使用的是为提高航空图的识别能力而设计的不同模块，效果同样很好。“两次知觉学习模块实验的结果均令人惊讶，这证明，与尚未接受电脑模块培训的老飞行员相比，毫无经验的新手在经过培训之后，不但能够同样准确地读取信息，而且他们的反应速度比前者还要更快，”他俩写道，“借助这类航空技能知觉学习模块，经过强度并不高的训练就能获得如此巨大的进步，表明该学习模块的确有助于航空技能以及其他技能的速成培训。”

这里所说的其他技能包括任何领域或行业中任何需要专业辨识力的技能。那是一个菱形还是一个梯形？那是一棵橡树还是一棵枫树？那个汉字的意思是“家庭”还是“住宅”？那是一根正向斜线还是负向斜线？凯尔曼及其他后来者设计的这类电脑知觉学习模块不但直观而且快捷，既可以专攻图像的辨识，比如，皮肤上鼓起的包疹是带状疱疹、湿疹，还是牛皮癣？也可以是需要解答的学术问题的辨识，比如，与那个曲线图相匹配的是x -3y ＝8，还是x ＋12y ＝32 ？

学习的科学

知觉学习模块的目的在于提高判断的准确度和速度，也就是提高感知能力，让你只须扫上一眼就“知道”自己看到了什么，连解释都不需要，至少不是当下需要。

实际上，知觉学习模块的作用就是在能够发挥作用的地方培养直觉判断能力。这些模块的确发挥了很好的作用，不过大多都是最近几年的事。

学习的奥秘

弗吉尼亚大学的研究人员借助知觉学习模块训练医学院的学生做胆囊切除手术。在20世纪的很长一段时间中，医生切除胆囊的做法都是先在腹腔上切开一道长长的口子，然后实施开放手术。但是从20世纪80年代之后开始，医生的做法便已改进为用腹腔镜做手术，就是用一根细长的管子通过一个小切口穿入腹腔。腹腔镜上配有一个微型摄像头，外科医生必须根据摄像头送出的图像引导腹腔镜在腹内穿行。如果医生误读了这些图像，将导致各种损伤。

通常来说，医生须经过数百案例的手术观察学习才能掌握这一引导技术。在这次的实验中，一半的学生借助电脑培训模块学习，一边观看一段段的手术实况剪辑，一边迅速判断剪辑镜头属于手术中的哪一个环节。而另一半学生，也就是实验对照组，用同样的实况剪辑，按照自己的喜好随意自学，还可根据自己的需要回放相应部分。这段学习时间大约半小时。在随后的检测考试中，借助知觉模块训练的那一半学生大败原本跟他们同水平的另一半同学，成绩高出后者4倍之多。

凯尔曼后来还用他的知觉学习模块成功提高了皮肤科学生判断皮肤病的能力，皮肤病变以及皮疹不但种类繁多，而且以普通人来看，病症差不多都一个样。他还跟加州大学洛杉矶分校医学院的萨莉·克拉斯纳（Sally Krasne）一起，同样显著地提高了学生对放射成像以及超声波心动图的辨识能力。凯尔曼还与其他同事一起，在帮助化学系的学生辨识化学键上获得了显著成效。

你说得不错，这些都是先进的、技术性的东西，是为那些已经在学校里小有成就的人设计的，问题是，这对普通的小学生有没有用呢？是否也能帮助那些学习读时钟指针的孩子呢？还有那些弄不明白什么叫“斜率”、不知道怎么用图表来表示3（x ＋1）＝y 的学生呢？

也都一样，知觉学习模块在这些方面同样显示出突出的效果。在加利福尼亚州圣莫尼卡（Santa Monica）的一所学校里，凯尔曼试验了一个类似于训练飞行员认读仪表的学习模块，只不过将内容换成了公式和图表。电脑屏幕上会跳出一个线性图表，下面是3个公式选项，或者上面是一个公式，下面有3个图表选项，两者交替进行，学生须迅速做出判断：做选择，换另一道题，再做选择，再换一道，一道接一道，一口气做几十道。经过一定的训练之后，学生便开始能“感觉”出哪个是正确答案了，“然后他们就能琢磨出为什么那一个是正确答案了，如果他们愿意的话”。乔·怀斯（Joe Wise）告诉我说。他就是配合凯尔曼试验这一学习模块的高中老师。

在最终能确定该如何利用知觉学习模块、用在哪些领域会最为有效之前，科学家还有好多工作要做。毕竟，无论你怎么玩电脑游戏，最终你还得驾驶真正的飞机、给活生生的病患做手术。该学习模块只是辅助学习的一种手段，并不能替代全部的学习。知觉学习在心理学界及教育界至今仍然只能算是僻静角落里的一小潭水，这也是原因之一。但这也不能成为我们完全忽视它的理由。知觉学习实际上是自然而然的事，在生活中处处可见，不过我们现在已经弄清楚了这一点，可以主动借助这一速成的学习方式来获取某种特别技能了。

不用动脑就能学会的技巧

我们这本书的立意在于讲述一些既能帮助我们提高学习效率，又不需要多花力气和时间的学习技巧。我们的目的是让自己活得更自在，而不是更辛苦。不过，现在我却要打破这一立意了。但是你别怕，我肯定不会把它打得粉碎。

我的意思是说，你现在需要跟我一起来做一套幻灯片。

你要知道，我上高中时就自己做过一套卡片，用的是老式的纸以及一支2B铅笔。那可容易了，就像我此刻准备做一套知觉学习模块一样容易。我们一起来看看这个学习模块能有什么用，以及在什么情况下可能没用。至于我嘛，肯定是能偷懒就偷懒，把一部分任务分配给我那16岁的女儿，让她来设计一套学习模块。她跟许多这个年代的孩子一样，是数码技术高手，足以胜任各种数码幻灯片的制作任务，比如微软的PPT幻灯演示、数码视频录像等，更不用说从网上下载图片了。我跟她说，她需要做的就是这些事情。

我这套幻灯片的主题立意也算是“剽窃”来的，至少“剽窃”了别人的主意：借用第8章讲过的、科内尔和比约克在他们的交替学习研究中用过的画作实验的做法，稍加修改。那两位用交替学习的方法教学生辨别不同风景画家的不同画风，我略将其变了一变，把我的学习模块主题锁定到不同的著名艺术流派上，比如印象派什么的。这可不是随便瞎决定的，我的动机里自有我的私心：最近我去了一次现代艺术博物馆，发现我对艺术史一无所知，丢尽了脸。虽然我认出了零星几幅作品，可是对贯穿其中的艺术潮流及文化潮流全然不知。凡·高的《星空》上画的是湍流般令人头晕的天空，那对他意味着什么？对他同时代的人意味着什么？对“现代”艺术的演进又意味着什么？我实在是一点也不知道。

那又有什么关系呢，我也没打算立即全都弄明白，我只是想知道该怎么辨别不同流派的不同作品，我也想拥有一副好眼力。至于其他的，可以再慢慢补上。

我该怎么设计自己的知觉学习模块呢？这让我费了一点力气，不过也就是一点点：我要求女儿挑选12种艺术流派，每一种流派从网上下载10幅作品，这就是模块素材了，总共120幅。她挑选出的艺术流派有：印象派、后印象派、浪漫主义、表现主义、抽象表现主义、抽象印象派，达达主义、建构主义、极简主义、至上主义、未来主义以及野兽派。都听明白啦？其实你不必在乎，关键在于你明白有多少不同流派需要辨别，而我却对此一无所知就好了。我戴着初学者那厚厚的眼镜，走进了这个项目：我只知道莫奈和雷诺阿是印象派的，就这么一点点。

科内尔和比约克把不同作家的风景画混杂在了一起，我当然也叮嘱女儿全盘照搬，让她将这120幅作品的顺序前后打乱，我不要那种集中式的学法。于是她照着凯尔曼的做法，炮制了一套知觉学习模块。电脑屏幕上一幅作品跳出来，下面是12个流派选项，如图9—6所示。如果我选择正确，会听到悦耳铃声，看到一个大大的对勾；如果我猜错了，则会跳出一个黑色的大叉，紧接着正确的流派选项会被打上高光。

图9—6　艺术流派的知觉学习模块

我一口气学到自己坐不住为止，然后停下来休息，算是一个小节：大约10分钟，刷屏约60次。第一小节里，我几乎全在瞎猜，我说过，我只对印象派稍微有一点感觉，其他的就完全不知道了。进入第二小节后，我对极简主义和未来主义画派开始有了感觉，取得了小小的进步。到第四小节时，我已经把表现主义和达达主义掌握得差不多了。这些流派之间到底有什么区别？我说不出来。野兽派那种不自然的色调表达了什么意思？我不知道。我也没停下来去弄清楚。每次刷屏我都只给自己大约两三秒的时间，就赶紧往下走。毕竟我只是在尝试知觉学习，又不是在研究艺术史。

最后，我还不得不针对这些内容给自己来一次考试，这时我又借用了科内尔和比约克的做法。还记得吗？在他们那次实验结束的考试中使用的画作，虽然出自学生们学习过的相同画家，但却是在考试前的学习阶段中没有见过的作品。这其中的道理是，如果你能认得布拉克的笔触，那么你就能认出布拉克的任何一幅作品来。这也是我这次学习的目的，我想让自己达到这么一个程度：只要是达达主义的作品我就能认出来，哪怕在刚才的知觉学习模块中没有见到过。

经过六个小节的学习后，我对自己进行了一次不允许思考的考试，结果成绩不错：36幅作品中，我答对了30幅，正确率80%。考试时，我扫一眼作品就去点击选项，动作频率很快。我固然没学到任何关于艺术史方面的知识，也没有学到半点关于那些作品的作者陈述、文化潮流、色彩运用或视角的选择……但是我现在却可以这么说了：我已经能分辨出野兽派和后印象派的作品有什么不同，一点儿也不含糊。一个小时就能有这样的成就，已经很好了。

我的做法跟科内尔与比约克的实验相比，最大的不同之处在于，除了借用交替学习方法之外，还加入了更多有意识的考量。

这么学就对了

运用知觉学习模块时节奏必须要快，要让视觉等知觉系统快速运行，让认知系统、思考系统同样都快速运作起来。交替学习与知觉学习两者可以互为补充，相辅相成。

不过，令我印象最深的却是学习过程中的愉快，从头到尾的愉快，这正是学习应有的体验。当然，我并没有面临大考的危机感，没有必须提高分数的精神压力，也没有需要打败的对手。我只是想用这个例子来说明，自行编制一套知觉学习材料是可行的，而且不需要花多少工夫。我更想以自己为例来说明，知觉学习可用于某种特定的目标，把在常人眼中看来很难分辨的东西分辨开来。

照我的看法，如果某些东西让你感到难以分辨，让你为之头疼，那么额外花点工夫来解决肯定是很值得去做的事情。比如，正弦、余弦、正切、余切之间的差异，音乐的中场间隔和终止式，化学键的各种类型，融资策略或年度报表上的各种数字……即使是很简单的东西，比如两个分数的总和（3/5和1/3）是大于1还是小于1，也一样可以用这办法。你只管快速浏览一大堆的例子，其他的便交给你大脑的知觉区去处理就行了。

这可不是什么噱头。假以时日，知觉学习必将改进诸多领域各种专业知识的学习与培训。根据你想要攻克的目标搜集相关材料，设计学习模块，快速培养出自己需要的感知直觉，这实在不是什么难事。比如说，本地的不同树种或野花、不同材质的喷油嘴、巴洛克时期的作曲家，或是法国的各种葡萄酒，都行。请记住，所有的知觉都能越磨越亮，不要只局限于视觉的感知。作为一名家长，我多么希望自己当年就能一眼认出不同的恐龙来（你想象不到恐龙有多少不同的种类和属别），或者在去水族馆之前能对鱼的分类了如指掌。

正如埃莉诺·吉布森所说，知觉学习最妙的地方在于，它不但能自动进行，而且能自主修正：你都不用动脑筋就能学会啦！

* * *

(1) “组块”（chunking）是心理学上的一个术语，意思是把正在琢磨的东西根据已有的知识组成一整块有意义的组合从而记住。我们来拿下列字母做一个小实验吧：Y、N、B ； C、B、B ；C、E；F、I、F；A、C、I；A、M、B；A、Y。请花上两分钟好好记，然后闭上眼睛，尽量全部回忆出来。我们大多数人一般能记住大约7个字母。好，现在请你把这些字母这么组合一下，变成：Y、NBC（美国全国广播公司）、BBC（英国广播公司）、E、FIFA（国际足联）、CIA（中央情报局）、MBA（工商管理学硕士）、Y。你一下子就能记得更多了，因为你已经把这些字母看作了有意义的组合。

10

打个盹儿，就能赢：让睡眠来巩固你的学习成果

在我们的生命中，有一个幽深无比的洞穴，一个我们必须频频光顾的黑暗王国，叫作睡眠。对大多数人来说，睡眠是一个极为神秘的秘密。我们离不开它，并且总希望能再多要点儿，我们渴望能深深地、高质量地沉入其中。一方面我们知道，说不定哪天夜里它就会将我们的秘密泄露出去，可另一方面我们也知道，在那种无意识的、梦幻混杂着现实的过程中，肯定有某种点金之术，能把一些数据、幻想和感觉融合到一起，使得我们白天的不懈努力终于能结出一种最为珍贵的果实——理解，对我们想要掌握的某种新技能、新知识的理解。

你不必成为一个梦境治疗师就能知道，睡眠中的大脑会做一些醒着的时候不会去做的联结。有谁不曾在深更半夜里忽然坐起来念叨一句“哦，对哦”，也许是突然想到了那把不见了的钥匙放在了哪儿、那个挥杆动作该怎么修正、阿尔贝尼兹那首曲子的指法该怎么变换……已经不记得有过多少次，我因为一篇报道怎么也写不下去而满心沮丧地躺下，却会在半夜忽然醒来，抓过床头柜上的笔匆匆写下刚才在梦境中浮出脑海的一些想法。早晨起来时我会看见不成句子的潦草笔迹，如果能有幸辨认出一部分，我大概就能茅塞顿开，继续写下去了。

并不是只有我会这样。在科学探索的历史长河中，从来不乏这种因梦中启示而促成的重大飞跃。举例来说，19世纪德国化学家弗里德里希·凯库勒（Friedrich August Kekule）曾经声称，他能偶然发现苯的化学结构（其分子卷曲成环状）是因为梦见一群蛇咬住了自己的尾巴。俄国科学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）也曾告诉他的同事说，他花了好几个通宵试图把所有元素整理成合理的排列方式，却始终一无所获，直到他累得昏睡过去，却在梦中看见了“一份表格，所有元素都各归其位”。这便是那著名的化学元素周期表的由来。

这类故事总会让我想到《格林童话》中的那篇《黄金鸟》，说的是有一个年轻人身负使命，外出寻找长着金羽毛的神鸟，途中与一位公主相爱，公主的父亲，也就是国王的许亲条件只有一个：年轻人须在8天之内铲走挡住了王宫窗外视野的那片小坡。唯一的难处是，那可不是一片小坡，而是一座大山。年轻人奋力挖了7天，终于失败倒下。这时，他的好朋友狐狸跑来悄悄对他耳语道：“躺下好好睡一觉，我来替你做。”第二天早上，那座山便不见了。

梦的启示

睡眠一向是传说或神话故事中的好材料，这恰是因为它无人能解。它既像是一面空白的屏幕，可容我们把自己的焦虑和希望都投射其上，也像是一间上了锁的黑屋子，我们只能猜测里面到底发生了什么。白屏也好黑屋也罢，均让我们不可抑制地想要弄明白这么一个问题：睡梦之中，大脑到底在干些什么？

说到这里，还有一个问题：我们到底为何要睡觉？

答案无人知晓。说得更准确一些是，迄今还没有一个能让大家都认同的科学解释。人生有足足1/3的光阴处于睡眠的无意识状态中，因此，任何关于睡眠核心目的的理论解释都注定十分重大。难道身体不需要以常规停机的方式来恢复体能、释放压力吗？还有调整情绪、生成肌肉、还原心智的清明呢？对，这些都对。我们知道，睡眠不足会让我们行事更加鲁莽、情绪更加脆弱、精神更难集中，而且身体可能更易受到感染。

可是这些说法无法构成一套涵盖全面的完整理论，因为没有一种说法能解释得清为何人的睡眠在时间量和时间点上的差别是如此巨大。想想看，每个人不同的睡眠习惯相差能有多远：有些人每天只睡短短3小时就能活蹦乱跳，而有些人少于8小时便活不下去，有些人通宵都能头脑清醒，可一到白天就迷迷糊糊，还有些人需要白天打个盹儿。

一套真正完整的理论必须要能解释得通关于睡眠的所有差异，还必须能解释得通为何动物对睡眠的需求也是那般的天差地别。为了照看刚生下来的小鲸鱼，虎鲸妈妈可以连续三个星期保持警醒、维持动态，甚至一个月不眠不休。迁徙中的鸟类也可以连飞数星期而不必中途停歇、睡觉。

终于，有两个比较符合情理的新理论在这一片混乱中诞生了。

其一认为，睡眠从本质上讲是一种时间的管理与调节 。我们体内生物钟的进化发展使得我们在没什么事情需要做的时候安静下来，比如说午夜3点，而在有事情要做的时候保持清醒。以棕蝙蝠为例，它每天需要睡20个小时，唯有余下的4个小时，也就是黄昏时分，用来狩猎蚊蛾，因此，它也许是每天睡眠时间最长的哺乳动物。为什么它们只在黄昏时分保持清醒呢？因为那个时辰猎物最多。

但是，按照加州大学洛杉矶分校的神经科学家杰尔姆·西格尔（Jerome Siegel）的说法，这也是因为“增加觉醒时间似乎对这种动物非常不利，因为这不但会消耗它更多的能量，还会使它更多地暴露给那些拥有更好的视力和飞行能力的捕食鸟类”。从这一点上来说，西格尔认为人类对睡眠质量和持续时间的过度依赖是一种退化的表现。“我们把1/3的时间用在睡觉上显得非常不合理，以至于科学家们常常将其称为‘大自然杰作中最大的败笔’，”他对我说，“不过从另一个角度来看，那么多不必要的觉醒时间又何尝不是一个更大的败笔呢。”

有事情该做的时候，我们应该不失时机赶紧做好，无论太阳是否高挂天上；而没有什么事情需要做，或者只是一些得不偿失的小事要做时，比如会让自己暴露在危险中，我们就该躺下来睡觉。

学习的科学

简而言之：睡眠时间和觉醒时间是根据我们的生存需要以及危险系数来自动调节的，而并不是根据什么健康手册的说法来规定的。

另一条理论认为，睡眠的主要目的是巩固记忆，是学习 。在最近几年里，脑科学家们发表了诸多研究成果，一致认为睡眠担当了一个重要角色——储存并标识重要的记忆，既包括智力上的也包括身体上的。睡眠还有一个作用，即把一些细微的、清醒时难以注意到的关联给联结起来，另辟蹊径地解决某个数学难题，或是能够演奏中提琴乐谱中一组特别困难的指法序列。

我们不妨想想第1章中讲到的，每天通过各种感官涌入大脑的信息量有多么庞大，因此在一定的时候，我们必须决定哪些信息及联结应该保留，哪些应该不予理会。有时这种选择轻而易举，眨眼间就能做好，比如一个新同事的名字、到幼儿园接孩子的时间、邻居中谁家有个脾气暴躁的杜宾犬。可是大多数情况下，事情却并不这么显而易见。我们白天注意到的一些关键性信息里面含有某些微妙的提示：耸了耸肩膀、随口说了几句提议、扫了街边一眼、含糊其辞地遮掩，等等。一关掉电灯，各种印象便在我们的脑子里盘旋，而根据这条睡眠理论，那就是我们的大脑做筛选的时候了：哪些是有意义的，哪些是无关紧要的。

在充满争议的睡眠研究领域里，上述两种理论恰是相互对立的典型，而每种理论都有各自的法宝来解释生命中的这种无意识状态有什么主要功能。而实际上，它们很难真正相互排斥，唯有将其两相结合，我们才能开始明白睡眠到底是如何帮助学习的，才能在理解的基础上善加利用。

睡觉时，大脑在干什么

这个小家伙的大脑里明明热闹得要命，可他又在熟睡，显然无知无觉。他爸爸在叫他了：“阿蒙？……阿蒙？”没有回应。他该不会是在装睡吧？不会的，怎么看都像是真的在熟睡。

学习的奥秘

那是1951年12月的一天，芝加哥大学一名年轻的研究生尤金·阿瑟林斯基（Eugene Aserinsky）带着他8岁的儿子阿蒙来到了他那间地下实验室，开始他的睡眠实验。阿瑟林斯基当时正在攻读生理学，努力想把自己打造成一名合格的实验研究学者，并没打算把自己培养成睡眠研究专家，那天晚上他无非是遵守导师的指令前往实验室值班。他的导师纳塔涅尔·克莱特曼（Nathaniel Kleitman）碰巧是现代睡眠科学研究之父。阿瑟林斯基那时正在琢磨一套光谱成像扫描仪，用来监测睡眠时的脑电波情况。作为后来脑电图描记器（简称EEG）的前身，这台扫描仪通过用胶布固定在头颅上的电极记录大脑中发出的电子信号。

阿瑟林斯基把自己的儿子当成实验对象，用胶布贴了几根电极在小男孩的头上以及眼皮上（记录眼皮的晃动），然后去另一间屋子打开了扫描仪，一边告诉孩子看看这边看看那边，一边调校仪器。阿蒙渐渐睡着了，阿瑟林斯基一边啜饮咖啡，一边看着仪器上的信号如他所料般逐渐安静，记录电笔下，墨水描绘出的波纹越来越平缓。但两三个小时之后，所有的波纹记录图形却又出现了很大的起伏，既有来自阿蒙眼皮上的波动，也有来自他大脑的波动，就好像这孩子已经完全清醒过来、正动来动去一样。阿瑟林斯基从椅子上站起来，悄悄溜进孩子睡觉的那间屋子，去确认他是否还在安睡。

“阿蒙？……阿蒙？”没有任何回应。

阿瑟林斯基回到隔壁房间，继续监视扫描仪。在那个年代，科学家们认为睡眠时大脑总的来说处于停机状态，变成了一片由无意识主宰的游乐场、一幅描绘幻境的画布。可是，这扫描仪现在所描记的却完全不是那么回事。阿瑟林斯基不由得在工作室里“目瞪口呆”地来回踱步，他被那猛烈跳动着的波形弄得不知所措，直到阿蒙的脑电波再次平缓下来，记录笔也再次安静下来。这时早已夜深人静，周围除了他自己再无别人。会不会是自己的错觉？要真是错觉的话，把这观察结果报告给导师无疑是自找没趣，那会被当成是一个没有经验的研究员在瞎激动。可如果不是错觉，那儿子睡梦中的大脑显然忙活了好一阵子，没人能说那该叫作无意识。

几个星期之后，他又把儿子阿蒙带进了实验室，想验证一下他上次看到的事情是否只是一个偶然。但那显然不是偶然。在这天夜里的不同时段中，阿蒙的大脑好几次显然十分活跃，就好像完全清醒了似的。现在，阿瑟林斯基能确信他看到的东西不是无中生有。“现在的问题在于，是什么触发了眼睛的转动？”许多年之后他说道，“那些转动意味着什么呢？”

当时他尚无足够的专业知识及实验手段来解答心中的疑问，于是只得请教他的导师克莱特曼，看看这种睡眠中奇怪的大脑活动是否已有前人研究，是否值得他花时间继续做跟踪研究。克莱特曼毫不犹豫地说：“找更多的人来做试验，”他告诉阿瑟林斯基，“你可能会有意外之喜。”

到了1952年的下半年，阿瑟林斯基改造好了他的设备，开始了针对20几名成年人的实验研究。结果发现，他们在睡眠中的大脑活动状态跟当初阿蒙的一模一样：缓慢起伏的时段之间穿插着阵阵剧烈的脑波波动。在研究睡眠的历史文献中还不曾有过关于这种活跃现象的报道，因此他甚至找不出恰当的术语来表达，只好再次请教克莱特曼。师徒二人一起再次审阅了所有记录数据。如果他们要发表文章报道这一不同寻常的发现，并宣称这是普遍现象，那他们必须确保数据的准确。

1953年9月，他们的研究论文终于发表在了《科学》期刊上，总共只有两页，但是阿瑟林斯基和克莱特曼并没有低估他们的研究带来的影响力。“眼球的转动、脑电图的规律性变动以及神经系统的自发活动，这些事实全都紧密相关，绝非各自为阵的孤立现象。这说明此类很可能是做梦的生理活动非常像是一种通常会在睡眠中出现的、特定层次的大脑皮层活动。”他们总结道。

学习的科学

“眼部活动第一次出现在入睡后三小时左右，其后再现于两个小时之后，然后在觉醒之前出现第三次或是第四次间隔时间更短的眼部活动。”为准确表述这一现象，他们发明了一个更为科学化的术语：睡眠中的快速眼动睡眠阶段（rapid eye movement，简称REM）。

“这实际上是现代睡眠研究的开端，尽管在当时没有人能够意识到这一点。”威廉·德门特（William Dement）说道，他当时也是克莱特曼实验室的一名医科学生，如今在斯坦福大学担任精神病学和睡眠医学教授。他还对我说：“人们花了好多年才明白，我们早已经发现的事实意味着什么。”

这一认识之所以被延迟了这么久，原因之一是当时难以摆脱的对旧理论的过度依赖。在20世纪50年代，许多科学家，尤其是美国的科学家，都仍然沉迷于弗洛伊德的理论之中，认为梦境是以梦幻形式以及象征性画面所表现的、清醒时无可察觉的内心愿望。投入到睡眠研究中的无数资金都用在了研究快速眼动睡眠阶段的梦境上，而不是研究快速眼动睡眠阶段本身的机制或者目的，其结果乏善可陈。在快速眼动睡眠阶段中醒来的人所描述的迷乱中的焦虑、幻想以及无意义的场景跟人类正常的生活没有任何的一致性。“研究过程很是令人兴奋，可最终我们却得不出任何结论来。”德门特告诉我。

不过，这些梦境研究以及其他学者的研究倒也确确实实地证明，快速眼动睡眠阶段的确是普遍现象，在人的夜间睡眠中呈现出规律的阶段性，穿插于其他无意识的睡眠时段之中。事实上，一夜当中人们通常会有4～5次的快速眼动睡眠阶段，每次大约持续20～30分钟，这时，大脑几乎就要进入意识觉醒的边缘，不过随即又会沉入无意识的深处。从1960年起，研究睡眠的科学家们开始认为睡眠至少分为两个层次：快速眼动睡眠阶段以及非快速眼动睡眠阶段（简称NREM）。

此后，通过脑电图描记器以及其他更为专业化的电子描记设备所记录的眼睛以及眼皮的颤动规律，科学家发现非快速眼动睡眠阶段也有特定的阶段性。对这些阶段的区分主要是根据记录波纹的形状和频率来决定的，只能算是大致上的划分。

学习的奥秘

我们失去意识进入睡眠的浅睡期，被称为第1阶段，在这一阶段里，大脑在清醒时上下剧烈起伏的尖锐波形开始逐渐缓和下来。到了第2阶段，波形变得更有规则，像一串正弦波，或者说像是风平浪静的日子里一阵阵涌向岸边的柔和波涛。到了第3和第4阶段，波形越发平缓而舒展，如平静大海中轻轻起伏的涌浪。这种慢动的波纹模式表示人已经进入了深度睡眠。

大脑的睡眠周期便由这4个阶段外加快速眼动阶段按序循环而成：从第1阶段进入第2阶段，再深入第3阶段，沉入第4阶段，之后开始上浮，回到第3阶段、第2阶段，之后再回到快速眼动睡眠阶段。整个夜间便是如此循环往复，从快速眼动睡眠阶段再次沉入到第4阶段，之后又渐渐回升直到再次进入快速眼动睡眠阶段。这4个阶段再加上快速眼动睡眠阶段，构成了科学家们所说的睡眠结构（sleep architecture），如图10—1所示。

图10—1　大脑睡眠结构图

这个从前一直隐而不现的结构一旦被发现并描述出来，人们便从此彻底甩掉了那种认为大脑一到夜间便进入“停工”状态并成为梦幻之乡的观念。而与此同时又提出了一个大问题：既然大脑在睡眠之中如此活跃，那它究竟在忙些什么？大自然肯定不会把资源浪费到如此程度，大脑一次次地进入快速眼动睡眠阶段，脑电波图的波形一阵阵地纷繁变化，显然是大脑在利用睡眠做着什么。可到底是什么呢？

“要做科学研究，你首先需要有个想法，可是多少年过去了却没有谁对这一问题有过想法，”哈佛大学精神病学教授艾伦·霍布森（J. Allan Hobson）对我说，“过去他们都把睡眠当成是意识的完全沉寂。但现在我们知道，事实并非如此。”

睡与不睡差了35%

宫廷阴谋一向是畅销小说或热门电视剧的好素材，原因之一便是被心理学家称为“嵌套层级”（embedded hierarchy）的东西。国王是国王，王后是王后，还有王子、太子、皇亲国戚、待嫁女子、蠢蠢欲动的元老、雄心勃勃的新秀、老谋深算的国师，等等，这些人全都站在不同的阶层上，一个个图谋着向更高阶层攀爬。跟谁联盟最为紧要？谁比谁更有权势？谁对谁更有影响力？没人知道，除非你能看到他们彼此间的互动。如果你没有机会看到他们一对一的直接比拼，你就需要通过不同的角色剧情来判断每个人之间的相对实力。比如说，两个人物发生了冲突，格里希尔达会不会给托利安戴上脚镣、把她扔到护城河里去？再怎么说她也是国王的宠妃。不过，托利安也有她厉害的关系网……等等，托利安的母亲是谁来着？

研究学习的科学家们喜欢用这种嵌套层级的分析题，原因在于它能模拟我们无时无刻不在进行着的推理思维，无论是了解政治手段还是理解数学难题，都离不开它。我们必须记住每个角色之间的对应关系，这固然只是单纯的记忆，可我们还须把这些关系精简成逻辑推导：如果A＞B且B＞C，那么结果一定是A＞C。最后，我们还需要把这些逻辑关系进一步融汇到更大的框架之中，推导出相隔很远的人物与人物、符号与符号之间的逻辑关系。一旦做到了这一点，我们就有了一副鸟瞰的利眼，有了一套评判关系的推理体系，能一眼看出任何局面中两个具体的人物之间乃至象征符号之间的关系，哪怕普通人根本看不出来的复杂关系也不在话下。

学习的奥秘

2007年，哈佛大学和麦克吉尔大学的研究学者一起主导了一次实验，内容是借助一种看上去很简单的游戏来检验一群在校学生辨识嵌套层级的能力。研究小组先是让学生们学习一对又一对的彩蛋，每次电脑屏幕上只显示一对彩蛋，而每一对彩蛋都是一个高阶和一个低阶，如图10—2所示。

图10—2　彩蛋实验

参与的学生被分成了两组：一组在早上学习这些彩蛋，一组在晚上学习这些彩蛋。两组学生都很快便记住了这些彩蛋间的阶层关系，并在紧随其后的考试中取得了出色成绩。但是，12个小时之后，两组学生又接受了一次考试，这次，研究学者要求他们辨识并非紧挨在一起的一对彩蛋的层次关系。这类似于格里希尔达和托利安之间更深一层的嵌套关系，答案并非一目了然。如果水绿蛋高于彩虹蛋，那是否意味着水绿蛋也高于涡纹蛋？跟珊瑚蛋相比呢？珊瑚蛋该排到第3位还是第4位？学生在学习彩蛋的时候并没有看见所有彩蛋的层级排序，因此对他们来说，相距甚远的彩蛋之间的关系是模糊不清的。

是相当模糊，不过等睡了一觉，就不一样了。

在晚上学习了彩蛋、睡过一觉之后的第二天早上接受考试的那一组，被研究者称为“睡组”，这一组学生针对最远距离的层级关系的辨识，也就是难度最高的问题的应答，正确率高达93%。而在早上学习、晚上接受考试，中途没有睡觉的那一组学生，也就是“醒组”，正确率却只有69%。又过了整整24小时之后，两个小组再次分别接受了考试，这一次，针对最远关系的辨识，睡组的成绩更是遥遥领先，两组分数差距拉大到了35%。

这可是一个非常大的差距，两组学生的成绩由此分出了明显的高下。但是这样的显著差距在睡眠与学习的研究中却并不罕见。

学习的科学

“我们对此的猜测是，在睡眠过程中，你会拓宽记忆的透光孔，因此能看到更完整的景象，”该研究小组的报告主笔人马修·沃克（Matthew Walker）对我说，“实际上有证据显示，快速眼动睡眠阶段正是这一记忆的创造期，在此期间，你会为脑中的信息建立起不同的关联、不同的组合等。”

他和另外几位报告执笔人指出，在这样的游戏中，我们固然不难弄明白一对对独立的层级关系（水绿蛋压过彩虹蛋，涡纹蛋压过珊瑚蛋），但是对于它们之间更远距离的层级关系却让人难以理出头绪来，除非我们先睡上一觉再说。

针对睡眠如何辅助学习的探究，目前仍是一项尚在进行中的课题。追逐弗洛伊德的科学家们在20世纪60年代碰壁之后，睡眠研究就跟它夜间的神秘活动一样，沉入了深深的寂静。投入的资金渐渐枯竭，尤金·阿瑟林斯基所打开的那扇展示了快速眼动睡眠阶段的窗口一时间似乎也只不过是通向了另一间黢黑的屋子。“你曾有过那样振奋人心的时刻，可接下来的40年却基本一无所获，这实在是糟糕透顶。”哈佛大学神经科学家罗伯特·斯蒂克戈尔德（Robert Stickgold）对我说。

不过到了后来，也就是最近20年，包括诸如上述沃克等人主导的10多次研究实验终于给人们带来了曙光，并逐渐将睡眠转变成学习科学中最有前景、同时也是最有争议的前沿课题之一。

这么学就对了

从研究数据中获得的大量证据说明，睡眠能增强你对前一天所学内容的理解力和记忆力，而且绝不仅限于彩蛋学习，它还可以辅助你的词汇学习、单词配对、逻辑推理，甚至能有助于你工作中的陈述报告、学校里即将到来的考试，等等。当然，你首先需要记住所有这些课题中关键之处的主要细节，才能借助睡眠把这些要点拼凑起来，形成一幅更为完整的大脑认知图。这么做对你成绩的提升效果相当显著，大约能提升10%～30%，不过科学家们至今尚未充分了解潜意识状态下大脑究竟是如何运作的，因此还给不出合理的解释。

我的看法是，针对我们这本书中讲述的各种改进学习方法的技巧，睡眠的作用是进一步提升其功效。比如第4章所讲的间隔效应，是在相隔一两天的间隔时段内效果最为明显，再如菲利普·巴拉德的“回想”，学生们能回忆起来的《“金星号”遇难记》的词句会不可思议地增加，也是在最初一两天中的事情。一夜好睡肯定有助于松开“思维限制”的禁锢，我们在第6章中讲到过，正是这思维禁锢让我们难以找到铅笔谜题的妙解。无论是在我们睡觉的时候，还是在我们醒着的时候，大脑都会对信息做很多类似的整合工作， 至少可以说这两者是互为补充的关系。

不过，这个故事还远没有完结。

何时睡、怎么睡有讲究

科学家开始故意打断睡眠中的特定阶段，比如快速眼动睡眠阶段，以鉴别不同阶段对哪些特定的学习课题及技能特别有帮助。还记得吗？睡眠有5个不同阶段：快速眼动睡眠阶段，以及围绕该阶段的另外4个阶段。我们的脑电波在不同阶段内显示出不同的波形特征，说明大脑在不同阶段中有不同的运作方式。有没有可能每一个不同阶段都会有助于不同学习技能的增强，比如几何论证、作文思考、网球发球动作？根据以人和动物为对象的研究，如今许多科学家都推测应该如此。

人们将这些研究与发现整合到一起，逐渐形成一个越来越令人瞩目的理论假设，由意大利那不勒斯费德里克二世大学的安东尼奥·朱迪塔（Antonio Guiditta）所率领的一组科学家，在1995年的时候首度提了出来。之后，该理论又由后来者不断充实，其中最主要的两位学者是哈佛大学的罗伯特·斯蒂克戈尔德，以及加拿大特伦特大学（Trent University）的卡莱尔·史密斯（Carlyle Smith）。这两位科学家提供了大量实验数据，使睡眠学习模式终于形成了一个完整而成熟的理论，对不同阶段的睡眠是如何巩固记忆的给出了最全面的说明。

我觉得从科学的角度来说，应该把这一新理论命名为朱迪塔-史密斯-斯蒂克戈尔德学习巩固理论，不过，我个人更愿意把它简称为“夜班理论”。电灯关掉之后，基本维护便在夜间完成。

学习的奥秘

若按照睡眠阶段来划分，夜班模式具体应该是这样的。

第1阶段： 这是一个起头阶段。如果人真要睡觉的话，你不可能打断这一阶段的轻度睡眠。它对巩固记忆的作用很难分离出来，虽然在这一阶段里也常常会有类似于快速眼动睡眠阶段的模式出现。

快速眼动睡眠阶段： 这一阶段，大脑的神经元燃烧着熊熊炽焰，忙着进行模式识别，以帮助我们感知在白天的思维中显现不出来的各种关系，比如彩蛋实验，以及创造性难题的解决。它还很可能是所有睡眠阶段中最有助于渗滤效应的阶段。当然，在睡眠中的非快速眼动睡眠阶段内，渗滤也会起作用，只是程度不同而已。

快速眼动睡眠阶段还有助于诠释带有感情色彩的记忆内容。当初主导彩蛋实验的马修·沃克现在是加州大学伯克利分校的脑科学家，他对我说：“我们相信，正是在快速眼动睡眠阶段内，大脑会把情绪激动时形成的记忆中那层内心感受给剥掉，只保留其中的主体信息和具体细节，即在何时何处发生过什么。”比如，你还记得你上次打开几何考卷时抓狂的感受吗？你最好能“剥掉”那种感觉，至少要能减轻一些，这样你才能回忆起那道让你抓狂的难题具体是什么。沃克因此把快速眼动睡眠阶段形容为“夜间心理治疗期”。

第2阶段： 这是运动记忆的专场。在一系列鲜为人知的实验中，卡莱尔·史密斯让人接受过一种被他称之为“转向”的训练。这是一种手眼配合的动作，参与者须用非惯用手，借助操纵杆来跟踪电脑屏幕上的一个光点。这个动作并不难，参与者一般都进步得相当快，但是如果他们在睡眠的第2阶段被叫醒，就没那么快了。“第2阶段看来是对运动学习最为关键的一个环节，”史密斯跟我说，“如果我们打断了参与者第2阶段的睡眠，则无法看到应有的进步程度；我们还相信，所有不同类型的运动学习都应同此理，无论是音乐学习还是体育学习，也许还包括机械操作技能的学习。”

第3和第4阶段： 这两个阶段在研究中常常被当作慢波阶段或深度睡眠阶段而合并到一起，是延长记忆的关键阶段。如果让人缺少这一阶段的深度睡眠，不但不利于美容，而且还会削弱睡眠对记忆的辅助效果，尤其是对刚刚新学的数据、信息、词汇、姓名、日期、公式等的记忆。“我们有大量证据说明，慢波阶段对巩固陈述性记忆十分重要，而且这样的辅助功效是快速眼动睡眠阶段所达不到的。”

为了让这些睡眠阶段显得更为直观，我们再来看看图10—3这张睡眠结构简图。

图10—3　大脑睡眠结构图

我们首先应该注意到的是，这幅简图所描述的睡眠时段是从晚上11点入睡到早上7点醒来的过程。不过，这幅睡眠结构图基本上表现了所有人的入眠状况，无论这个人通常是何时入睡、何时醒来。关键在于，真正的通宵睡眠须得保证这5个阶段各自获得充足的时间。每一个阶段都在一定程度上是其他阶段的有效补充，一旦我们为一场考试、演讲或选拔赛而临时改变通常的睡眠习惯，事情就变得有意思了。

举例来说，我们能看到图10—3中绵延最长的时段是醒来之前的第2阶段，若把那段时间砍掉一部分，你就会损失掉一段大脑用来帮你完善滑板动作、高难度钢琴指法、投篮起跳动作等技巧的时段。

这么学就对了

“如果你是为了准备明天的表演，比如说音乐独奏会，那么这幅图就在告诉你，不妨晚点睡，但不要起太早，” 史密斯对我说，“可有些教练偏要让他们的运动员或者表演者早晨5点就必须起床，这简直是瞎胡闹。”

针对快速眼动睡眠阶段的睡眠也是同样道理。最长的一段是清晨醒来之前介于第1阶段和第2阶段之间的一整块，如果你要应付一次数学或化学考试，以及任何考验你针对不同模式及规律的判断能力的考试，那么最好晚一点睡，而且如果可能的话，早晨睡个懒觉。 让公鸡把嗓子叫哑好了，不必理它。

我们再来看看深度睡眠这一段，即睡眠结构简图前半部分的几个深槽。如果你是要应付需要发挥记忆能力的考试，比如默写新学的单词或是填写化学元素周期表， 那就要靠这一部分的缓慢脑波形了。要计划好你的学习步调，确保自己能在常规就寝时间上床睡觉，充分满足这段深度睡眠所需要的时间，然后早早起床，在天亮之前赶紧再复习一遍功课。

所有这些都是一个意思：如果你必须要点燃一截蜡烛的话，那么最好能预先弄清楚哪一截蜡烛能燃烧多久。

最棒的地方却在这里：也许你根本不需要点燃那截蜡烛。你不必挑灯夜战。

打个盹儿也算是睡眠。在最近10年间的一系列实验中，加州大学圣迭戈分校的萨拉·梅德尼克（Sara Mednick）发现，人在一小时到一个半小时的打盹儿过程中也常常会有慢波深度睡眠期以及快速眼动睡眠阶段。

这么学就对了

早上参加学习的人，无论是背单词还是对模式及规律的辨识，也就是说，无论是需要靠记忆力的学习还是需要靠深度分析能力的学习，在傍晚的考试中，那些白天睡过一小时午觉的人，成绩会比没有午睡的人高出大约30%。“通过这些实验研究，我改变了自己的工作习惯，”梅德尼克告诉我，“也改变了我的生活习惯。”

“在一些实验中我们发现，白天睡上一小时到一个半小时所得到的学习辅助效果，跟一整晚8小时的通宵睡眠几乎不相上下。”

睡眠增强记忆力、理解力、学习力

学习是桩费力的事儿，思考也是一样，它们都能以跟体力劳动差不多的速率把你的精力消耗殆尽。没错，的确有人能在连续狠狠动脑14个小时之后，还可以靠解几个谜题、听东欧流放诗人的诗朗诵来解乏。我替他们感到庆幸。至于我自己，应该更接近于迈克尔·加扎尼加他们当年那一拨人。

加扎尼加是我在第1章的故事中讲述过的人，就是那位在加州理工学院的实验室里没日没夜地钻研他的招牌项目，即大脑左半球与右半球的不同功用的神经科学家。“当年在我们加州理工学院的好多人，后来都成了大牌人物——理查德·费曼（Richard Feynman）、罗杰·斯佩里、默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）、西德尼·科尔曼（Sidney Goleman），但那时候我们才不会没日没夜地工作呢，”加扎尼加跟我说，“从某种角度上来说，我们都不能算是学者，因为我们到了晚上就跑去看演讲和文艺节目，那是我们的‘马蒂尼时光’。”

我们也快达到这种水平了。

让我们回过头来再说说杰尔姆·西格尔关于睡眠的理论，也就是这一章开篇时讲过的。他认为睡眠进化是对安全的保障，以免我们在狩猎、采集时太过于危险或劳而无功。在觅食容易、需要群体交往的时候，我们就应该醒着；而如果从事上述活动成本过高、得不偿失，那我们就应该去睡觉。

学习的科学

睡眠之所以占据了如此多的时间，恰是因为这对我们即时的、日复一日的生死存亡具有至关重要的意义。

但是也不能说学习，包括学校里、工作上、练习中的学习是生死存亡的关键，掌握一门功课或是技能不见得跟躲避剑齿虎之类的事情同样紧迫。但是，这一生当中我们能拥有的知识和技能会显得越来越重要，而且必须不断更新。

学习就是弄明白我们想做什么、善于做什么以及必要时我们能以什么为生。这也应该叫做生存之道。可是要弄清楚什么重要、什么不重要，尤其在我们还年轻的时候，那可真是一件棘手的事。生活的节奏快得令人眩目，我们必须随时应对来自父母、老师、朋友、对手等的大量信息和要求，而且还往往是相互矛盾的，因此，一天当中哪能有足够的时间来思考这一切都意味着什么。

这就足以让人相信我们的大脑在夜间所做的一切比保障生存更为紧要了。睡与醒的周期循环有可能是进化的结果，以确保我们能得到吃的而且不被吃掉。但如果这段“停机”时间可以被利用起来，那么进化理论告诉我们，它肯定就会被善加利用。你还能找出更好的途径来筛选白天接受的信息，并给那些看上去相当重要的内容打上标记吗？眼睛的一种跟踪技能、灌木丛后面那团规律移动的东西、邻居那表情古怪的一瞥、一个计算圆锥体积的公式、一个新的击球姿势、卡夫卡小说中一段令人不知所云的情景……要整理如此多种类的信息，睡眠完全有可能进化出不同阶段，以处理白天获得的各类完全不同的信息：无论是要靠记忆力还是要靠理解力，无论是热动力学还是修昔底德。

我并不是说每个不同的睡眠阶段都有独特作用，也不是说唯有快速眼动睡眠阶段才能让你处理数学难题、唯有深度睡眠才能帮你储存波斯语动词。任何一个曾经熬过一两个通宵的人都知道，我们完全可以一点睡眠都不用就学到一大堆的东西，至少能记住一小段时间。我想说的是，睡眠研究终于走到了今天这一步，结果表明，睡眠这5个阶段中，每个阶段都能以不同的方式来辅助我们学得更好。

西格尔的理论告诉我们，如果保持清醒所耗费的成本已经盖过了收益，那么继续筋疲力尽地熬着就没什么价值了。对此，“夜班理论”为我们提供了很好的解释：因为睡眠也同样具有价值，准确地说，是具有梳理、筛选、整合我们正在学习的功课或者动作的作用。这就叫做阴阳互补。清醒的时候学习效果自是最佳，等收效越来越低时就应赶紧去睡觉，再拖下去就是浪费时间了。而接下来的工作，睡眠会帮你继续完成。

我这个人从来就特别贪睡，可在需要学习的时候，这种癖好就实在是个妨碍了。其实不然。

学习的科学

最新研究表明，在失去意识的停机状态中，大脑实际上是在澄清记忆、深化技能——睡眠是完成这两项任务必不可少的步骤。换句话说，从本质上讲，睡觉就是学习。

从生物学上来讲，没人能说得明白大脑是如何整理一天中所有感官那极其庞大的信息输入的。针对睡眠的科学研究仍处于婴幼期。不过，该领域的领军人物之一，威斯康星大学的朱利奥·托诺尼（Giulio Tonony）发现，有证据表明，睡眠能大规模地弱化神经元与神经元之间在前一天形成的连接。还记得吗？我们清醒时，神经元每时每刻都在形成着各种连接网络。托诺尼认为，睡眠的首要功能就是解开那些在白天新形成的不必要的连接，同时“巩固那些 连接网中形成的有意义的成果” 。从生物学上来说，大脑通过对噪音的削弱把信号从噪音中剥离出来，而且很可能还同时对留取的信号加以了巩固。针对动物的研究还找到了直接证据，证明在睡眠期间，与记忆相关的不同脑组织，即第1章中所讲的海马和新皮层之间有“信号串扰”，仿佛大脑在回顾、存储一整天中最为重要的具体细节，并把新信息与旧信息整合到一起。

我所知道的这些肯定不是全貌。其实没人知道，也许永远没人能知道。睡眠的特性使得它简直就像是一个很不靠谱的同伴，在你需要睡觉的时候它却浅浅的、抓也抓不住，而在你最不希望自己犯困的时候它却偏偏要来纠缠你，这也同样使得对它的研究很难在科学家的严格掌控下进行。

未来，那些根据脑电波图形大致划分的几个不同的睡眠阶段也许会被更为细致的衡量标准所取代，比如说根据睡眠状态下人体内循环的化合物，或是根据不同类型的“信号串扰”等。照我个人的猜测，以调整睡眠作为加深学习的一种手段所带来的广阔前景必将吸引一些学者对其进行更长时段的实验，以比较不同时段对某些特定学习内容的影响。而这些影响仍然可能会在很大程度上因人而异，正如这本书前面已经讲述过的各种学习技巧一样。有些夜猫子也许会觉得早上爬起来学习效果极其糟糕，而有些喜欢早起的人到了晚上10点就迷迷糊糊人事不知。好在凭借“夜班理论”，我们至少可以拿自己来做实验，把睡眠调整得能对自己发挥出最大的作用来。

这么说吧：我再也不觉得白天打个盹儿或者晚上早早睡就表示我懒、我浪费光阴，甚至是我根本不愿意学习。相反，我现在把睡眠看作是闭着眼睛在学习。