“当我们思考时,我们脑子里到底在‘操作’什么?”

这个问题的答案经历了从哲学思辨到科学实证的漫长演变,我们可以从以下几个层面来理解它:
核心概念:什么是“表征”?
在认知科学中,“表征”(Representation)是一个广义的术语,指代任何能够代表、指代或编码关于世界、其他心智或自身信息的心理结构或状态。
一个有效的表征通常具备三个要素:
- 它代表的是什么?(一个表征的内容是“我的狗”)
- 媒介:它是由什么构成的?(是大脑中的神经元激活模式,还是语言中的词语)
- 指称:它指向现实世界中的什么?(它指向我现实中的那只名叫“旺财”的金毛犬)
思维的表征,就是指思维活动所依赖和操作的那些“心理表征”。
主要的思维表征理论
历史上和当代科学中,主要有几种关于思维表征的理论,它们从不同角度解释了思维是如何进行的。
符号主义/计算理论
这是认知科学中最早也最具影响力的理论之一,其核心思想是“心智即 computation(计算)”。
- 核心观点:人类的思维类似于计算机的运行,我们的大脑中存在着一套类似编程语言的心理语言,思维就是对这些“符号”进行操作、组合和转换的过程。
- 表征形式:离散的、抽象的符号,当你思考“所有的人都会死”和“苏格拉底是人”时,你的大脑里可能就激活了类似
(所有 x)(人(x) -> 会死(x))和人(苏格拉底)这样的心理符号或“命题”,通过逻辑推理(肯定前件式”),你得出结论“苏格拉底会死”。 - 经典例子:心理逻辑,认为人类像形式逻辑学家一样,遵循推理规则来操作心理命题。
- 评价:
- 优点:很好地解释了抽象、逻辑和序列性的思维活动(如数学、规划)。
- 缺点:无法解释一些更灵活、快速的直觉思维(比如如何识别一张复杂的脸,或如何骑自行车),这些活动似乎不是一步步按符号规则进行的。
联结主义/神经网络理论
这是对符号主义的一种挑战和补充,其灵感来源于大脑神经元的连接方式。
- 核心观点:思维不是对离散符号的操作,而是大量简单处理单元(类似神经元)之间并行激活和连接权重调整的结果。
- 表征形式:分布式的、亚符号的模式,信息不是存储在某个单一的“符号”里,而是分布在整个神经网络连接的权重中,表征“苹果”这个概念,不是激活一个叫“APPLE”的节点,而是同时激活一组与“红色”、“圆形”、“水果”、“甜味”、“脆”等相关的神经元,它们的激活模式共同构成了“苹果”的表征。
- 经典例子:并行分布式处理,当你看到一只狗,大脑中所有与“狗”相关的特征(四条腿、毛茸茸、有尾巴等)的节点会同时被激活,形成一个复杂的激活模式,这个模式整体上就代表了“狗”的概念。
- 评价:
- 优点:更符合大脑的生理结构,能很好地解释模式识别、学习和直觉等快速、整体的认知过程。
- 缺点:难以解释符号操作和抽象推理,因为它的表征是模糊和分布式的,不像符号那样清晰、可解释。
模拟理论/具身认知
这是近年来非常热门的理论,它强调身体和经验在思维中的核心作用。
- 核心观点:思维不仅仅是抽象的符号操作或神经网络计算,它深深植根于我们的身体经验和与物理世界的互动中,理解一个概念,就是在我们的大脑中“模拟”或“重演”与这个概念相关的身体动作或感知体验。
- 表征形式:知觉、运动和内感受的模拟,这些模拟是具体的、情境化的。
- 经典例子:
- 运动模拟:当你读到“拿起杯子”这句话时,你大脑中控制手臂和手部的运动皮层会被轻微激活,就好像你真的在执行这个动作一样。
- 知觉模拟:当你想象“柠檬”时,你的视觉皮层(看到黄色)、味觉皮层(尝到酸味)和嗅觉皮层(闻到清香)可能会被激活。
- 空间模拟:理解“上方”、“下方”等空间概念,依赖于我们身体与重力互动的经验。
- 评价:
- 优点:为理解抽象概念(如时间、情感)提供了具身的解释,更符合我们的直觉,也解释了为什么身体状态会影响情绪和认知(身体舒展会让人感觉更自信)。
- 缺点:可能无法完全解释高度抽象的、脱离具体经验的纯逻辑和数学思维。
思维表征的不同层次与形式
除了上述理论,我们还可以从不同层面来描述思维的表征形式:
| 表征层次 | 形式描述 | 特点 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 意象 | 心理图像 | 视觉、空间、类比性、整体性 | 在脑海中“看”到一张脸的轮廓;想象一个物体的旋转。 |
| 命题 | 抽象的语言/符号 | 离散、线性、逻辑性、抽象性 | “天在下雨。”;“如果A则B。” |
| 心智模型 | 对世界、情境或系统的简化模拟 | 动态、结构化、基于经验 | 在脑海中规划一条去超市的路线;理解一个机械装置如何运作。 |
| 图式 | 知识的组织框架 | 抽象、结构化、用于分类和理解新信息 | “餐厅图式”:知道去餐厅会有服务员、点餐、吃饭、结账等环节。 |
| 类比 | 基于相似性的映射 | 跨域、创造性、启发式 | 用“心脏是水泵”来理解心脏的功能。 |
总结与展望
思维的表征是一个多层次、多模态的复杂系统,而不是单一的、固定的模式。
- 没有单一理论能完全解释:符号主义、联结主义和模拟理论可能分别解释了思维的不同方面,人类的思维很可能是混合系统,既包含快速的、分布式的模拟过程,也包含需要努力的、序列性的符号操作。
- 具身化是关键趋势:越来越多的证据表明,我们的身体和感官经验并非只是被动接收信息,而是主动塑造了我们的思维方式和概念结构,我们不是“大脑中的幽灵”,而是“身体中的智能体”。
- 动态与交互:思维的表征不是静态的存储,而是动态的、交互的过程,不同的表征形式(如图像、命题、身体感觉)会相互激活、竞争和整合,共同完成一次思考。
“思维的表征”是连接无形心智与有形世界、连接内在体验与外在表达的桥梁,理解它,就是理解我们如何思考、学习、创造和成为我们自己。
