科學(xué)百科95期丨思考的速度有多快？

本期為大家?guī)?lái)：

《你知道嗎——現(xiàn)代科學(xué)中的100個(gè)問(wèn)題》

本書(shū)是阿西莫夫的優(yōu)秀作品之一。

作者以通俗的語(yǔ)言，深入淺出地解釋了現(xiàn)代科學(xué)中的一百個(gè)尖端課題。

其中，有些是了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，如科學(xué)的研究方法、二進(jìn)制數(shù)、相對(duì)論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿陣地，如黑洞、統(tǒng)一場(chǎng)論、夸克、快子、金屬氫等。

作者對(duì)這些問(wèn)題的來(lái)龍去脈，它們目前處在什么樣的狀態(tài)、有沒(méi)有希望得到解決等問(wèn)題均作了回答。

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第九十五個(gè)問(wèn)題：

思考的速度有多快？

這要看你說(shuō)的“思考”是指什么。

你也許是指想象力。我能想象我自己正處在地球上，一秒鐘后，我想象我自己到了火星上或半人馬座的α 星上；或者在某個(gè)遙遠(yuǎn)的類星體附近。如果那就是所指的“思考”，那么你就會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，思考具有任何一種速度，直到無(wú)限大的速度。

然而，你并沒(méi)有真正走過(guò)那段距離，對(duì)吧？我能夠想象我自己在地球形成的時(shí)候也在場(chǎng)，但那并不是說(shuō)，我經(jīng)歷過(guò)這個(gè)時(shí)間歷程。我能夠想象我自己處在太陽(yáng)的中心，但那并不是說(shuō)，我真正能夠存在于那樣的條件之下。

為了使這個(gè)問(wèn)題具有科學(xué)上的意義，你必須以這樣一種方法來(lái)定義“思考”，即它可能具有的、實(shí)際上可用物理方法來(lái)測(cè)量的速度。

例如，你能夠思考的唯一原因，完全是因?yàn)榇嬖谥鴱纳窠?jīng)細(xì)胞突飛到神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)沖動(dòng)，任何依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的行動(dòng)都取決于這些神經(jīng)沖動(dòng)。如果你摸到一個(gè)熱的東西，你就會(huì)把手縮回去。但是，只有當(dāng)熱的感覺(jué)從你的手傳到你的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，然后另一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)從你的中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳到你的肌肉時(shí)，你才能這樣做。

這種無(wú)意識(shí)的“思考”（“我覺(jué)得某種東西是熱的，我最好把我的手拿開(kāi)，否則手就會(huì)受到嚴(yán)重傷害”），不可能比神經(jīng)沖動(dòng)在手和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間往返所費(fèi)的時(shí)間快。因此，我們必須懂得，思考的速度”就是“神經(jīng)沖動(dòng)的速度”，否則不可能回答這個(gè)問(wèn)題。

1846年，德國(guó)一位大生理學(xué)家馬勒抱著悲觀情緒，他認(rèn)定決不可能測(cè)出神經(jīng)沖動(dòng)的速度。六年以后，在1852年，他以前的一位學(xué)生赫姆霍茲致力于測(cè)量神經(jīng)沖動(dòng)的速度。他用仍然接通神經(jīng)的肌肉進(jìn)行研究。他在不同的點(diǎn)上刺激神經(jīng)，并測(cè)量引起肌肉收縮所需要的時(shí)間。當(dāng)他刺激離肌肉較遠(yuǎn)處的神經(jīng)，肌肉收縮遲緩了。根據(jù)遲緩的時(shí)間。他測(cè)出了神經(jīng)沖動(dòng)經(jīng)歷這段額外距離所需的時(shí)間。

神經(jīng)沖動(dòng)的速度取決于神經(jīng)的厚度。神經(jīng)越厚，神經(jīng)沖動(dòng)傳遞得越快。神經(jīng)沖動(dòng)的速度還取決于神經(jīng)是否受到一個(gè)脂肪物質(zhì)的鞘的隔離。一根受到隔離的神經(jīng)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)的速度比未隔離的神經(jīng)快。

哺乳動(dòng)物的神經(jīng)是動(dòng)物中最細(xì)的神經(jīng)。而最好的哺乳動(dòng)物神經(jīng)運(yùn)載神經(jīng)沖動(dòng)的速度每秒約100米，或者說(shuō)，每小時(shí)360公里。

這種速度似乎低得令人失望。思考的速度并不大于舊式螺旋槳飛機(jī)的速度。但可以設(shè)想，神經(jīng)沖動(dòng)能夠從人體的任何一點(diǎn)傳遞到任何另一點(diǎn)并返回來(lái)，只需要用少于1/25秒的時(shí)間（不包括在中樞神經(jīng)系統(tǒng)處理過(guò)程中的延遲）。最長(zhǎng)的哺乳動(dòng)物神經(jīng)是在30米長(zhǎng)的藍(lán)鯨體內(nèi)，甚至在這里，神經(jīng)沖動(dòng)只需用半秒多一點(diǎn)就能完成在該鯨體內(nèi)的往返旅程，這已是夠快的了