反D膜物理与镜像神经元

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:38:46

反D膜物理与镜像神经元

曾富（四川绵阳，621000）

摘要：承不承认类似虚数性质的物质的研究价值，是与形式主义的物质第一性原则和逻辑自洽性原则长期争论的焦点，反D膜物理与镜像神经元的研究，给予了有力的回答。

关键词：反D膜、镜像神经元、形式本体论、虚数

【0、引言】

大国的崛起，说到底是数学竞争机制中的崛起。形式主义是与形式本体论对立的，但数理形式本体论的研究，从来都不是空对空的，它们最后都是要落实到石破天惊的技术运用上，甚至战争的对抗上的。例如，所谓希尔伯特20世纪提出的“桌子、椅子、啤酒瓶都可以视为几何学的点、线、面”的“公理化体系”思想的数理形式本体论研究，最后的目的就是要落实到电子计算机的应用、普及上。它成功的原因是，它运用的符号和代码，能把物质和逻辑推理中出现的大量矛盾和悖谬截止它限制的层次上。

【1、反D膜物理与形式本体论】

现代自然科学研究正处在一个充满机遇和挑战的黄金时期，形式主义与形式本体论的对立，使人文形式本体论一个“心有灵犀一点通”的佳句，已变成数理形式本体论一种大脑中镜像神经元的研究，进而还能联系到反D膜物理学，这是对自然科学研究必须服从所谓的“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个原则的最新解读。

有人认为，人类原则上不能说出比大自然更多的东西，不可能要求无穷无尽、充满差异的物质世界，服从人类创造出来的某一个方程或数学公式。在研究物质世界时，人们所能做的，仅仅是保持科学语言的严格统一和无歧义，从而对物质世界做出大概合理、有限真实，但是逻辑相容的描述。对于任何严肃的科学讨论，科学争论的双方必须使用统一的科学语言和科学概念，如果语言不统一，任何讨论将失去存在意义。而这个标准，就是牛顿时代为科学世界所开创和确立的自然科学研究需要遵循的“经验事实基础”和“严格数学语言表述”的理念。这就产生一种形式主义：自然科学研究的实际上是相当简单、有限论域的问题，即类似实数性质的物质问题。

如流动方程组采用的是伽利略时空，如果在伽利略时空描述的方程组上面搞一个拟洛沦兹时空的反变换，硬把普通的伽利略时空的流体关系放到洛伦兹时空来看，那么就会把牵连导数项变换掉一些，所以根据变换以后的结果来分析，需要给真空也加上不止一层介质背景。这个下层介质背景可以参照可压缩介质理论，或者干脆声速的理论，补上的介质附加项，方程在远小于光速时看来变化尽管不大，但越过光速时的奇点就变成了鞍点，数学上的无穷大就变成了物理上的有限大，超光速时的负质量就变成了正质量，这种实际上是把麦氏方程改变了性质，超过光速将被容纳，从而21世纪的物理学就会出现完全是另一个样子的曙光，即可建立可压缩介质一类的相对论。

这类形式主义近一二十年来，以对“相对论”的重新审视和批判，在我国掀起了“大众化”的热潮，被认为总体上看作是历史的一种进步，即被认为牛顿力学体系以后科学主流的发展，如电磁场理论、狭义相对论与广义相对论、规范场论、弦论、非平衡热力学、微分几何等一批现代自然科学存在大量矛盾和悖谬，鼓吹“自由思想”和“自由杜撰”，已背离逻辑和理性到“走火入魔”的程度。

在一些采用超光速方式消除相对论与量子力学不协调的矛盾的形式主义中，干脆连牛顿力学体系也给反了，如说牛顿以质点为研究对象时，指责牛顿的质点无大小；说牛顿力学建立的力学体系，从参照物到坐标系，根据点粒子力学的原则，物体自身的几何形象，及运动中形象的变化，都全部抽掉，没有了时空形象；这表明，牛顿力学中完全忽略了运动及观察中使用的场信息，对物体时空特征的影响。

例如，波函数描述微观客体“形”的变化规律所说的“形”，与哥本哈根学派所说的“质点出现的概率”是可以相互转换的；人们想象的那个不变“形”的电子，只是“自在实体”，而非“现象实体”，把“自在实体”等价于“现象实体”是牛顿力学的抽象。所以有人总结说：他们是主张不同时间地点有不同的物理规律，最后的结论将是没有物理规律。

1、以镜像神经元和镜像神经元为例

物像与镜像，是一种共形，一个类似实数性质的物质，一个类似虚数性质的“物质”；这样理解，也许所谓的“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个原则是不赞同的。然而牛顿力学体系以后科学主流的发展，已把类似虚数性质的“物质”快子这种超光速，作反D膜物理看待，并且逐步落实到类似“隐身衣”的神秘二维光学材料科学领域研究上──这�钟山鹗籼鹾涂诮鹗艋饭钩傻奶匾旖橹释饪牵梢缘家绱挪ㄈ乒枰淼奈锾澹怨鄄煺呃此嫡飧鐾饪羌澳诓课锾寰秃孟癫淮嬖谝谎蚨床坏剿恰�

隐身外壳可以实现很多重要应用，如防止物体被探测到；防止物体被电磁波损害，使障碍物不阻挡观察者的视线。它的军事应用如使飞机隐身等尤为重要。目前隐身所依赖的理论工具使得我们能够随意控制电磁波的流向，而当前正蓬勃发展的特异介质提供了物质可能，将来会有更多激动人心的新型应用出现。

例如，通常我们说的光子是三维的光波，二维的光波是叫等离子──等离子通常沿着金属层表面形成波浪，金属层表面的液滴能够捕捉到等离子，就像黑洞能够捕捉光子一样。据报道，美国马里兰大学的电子工程师IgorI·斯莫尔亚里莫夫，根据时间机器物理学原理研究如何将光波由三维转变成二维，推导出电磁波的许多特性，这是目前物理教材知识难以想象的突破。与等离子光学相似，光学领域的另外一种热门超介质也受到科学家们的重视。

超介质是由人造原子组成，这些人造原子具有普通原子所没有的光学特性，超介质为人类开启了一扇神秘世界的大门。如伦敦皇家学院和美国杜克大学等学校的科学家分别推测认为，超介质能够重新调节一个物体周围的光线，让原本可见的物体“隐藏”起来，无法被看见。

杜克大学的研究人员还在10月份向人们展示了他们研究出来的“看不见的外衣”，让传说中的“皇帝的新衣”变成现实。现代自然科学不是它表面存在的大量矛盾和悖谬，而是它们背后存在的大国崛起的数学竞争。因为说到反D膜就要说到D膜，也要说到反德西特空间（AdS），这就要提到两位既是数学家又是物理学家的科学家。

2、从D膜与反D膜

最近几年引力理论的另一重大进展是阿卡尼-海姆德等人及兰德尔和森德拉姆分别于1998年和1999年提出的膜（brane）世界绘景。

在这一图像里，物理时空是高维的，宇宙是一个嵌入在这个高维时空中的三维膜。标准模型中的物质被禁闭在这一膜上，而引力可以在整个时空中传播。这一膜世界绘景对高能粒子物理、引力理论、宇宙学等具有深刻的影响，也是近几年引力和宇宙学界极其活跃的研究领域。D膜，D是Dirichlet（狄利克雷）的第一个字母，D膜是超弦/M理论组成部分，黏附其上的弦坐标满足垂直膜的狄利克雷边界条件。我们首先要提的是不稳定D膜与快子的联系，过去几年中出现的一个热门话题就是不稳定膜和快子。

快子就是以超光速的粒子。快子在相对论方程中是具有“虚质量粒子”性质的，这是形式主义的物质第一性原则和逻辑自洽性原则长期反对的。但印度科学家森（A.Sen)也没有回避这个问题，并且这个方向几乎是森一个人独力开发的。

快子是不不稳定的，对于一般D膜-反D膜系统及不稳定D膜系统，其共同特征就是不稳定，从而在这样的系统中就存在快子。在森研究这些物体之前，我们已经知道了一些不稳定的膜系统，一个最简单的例子是一个稳定的D膜和一个平行的反D膜组成的系统。在D膜和反D膜之间存在吸引力，所以即使当两个对象相隔比较远时，这个系统也是不稳定的。当两个对象之间的距离很近时，班克斯和沙氏金早就指出，端点分别搭在两个膜上的开弦中出现一个不稳定模，其质量的平方是负的，就是一个快子。和传统的相对论一样，快子的出现并不意味着因果律的破坏，只是说明系统不稳定，快子本身是不稳定性的表现：当系统出现扰动时，扰动增大的部分就是快子的激发。

在D膜反D膜系统中，当两个物体靠得很近时，快子被激发，快子激发的表现形式是两个物体互相湮灭。D膜和反D膜系统可以看成是弦论树图层次上的严格解，因为可以用两维共形场论来描述这个系统。森后来指出，当我们在超弦理论中研究D膜反D膜上的开弦时，格舍奥投射与两个平行的D膜不一样，所以快子就保留了下来。

虽然单独的D膜或者单独的反D膜都带有守恒荷，但整个系统的荷是零，所以守恒律不保证这个系统不湮灭。森的研究中出现一些新的不稳定系统，就是单个不稳定D膜。例如，在IIA弦论中，我们知道存在稳定的空间维度是偶数的D膜，这是因为理论中存在相应的反对称规范场，这些反对称场的阶是奇数，等于对应的D膜的时空维度。

可是，当我们在开弦微扰论中用边界条件来定义D膜时，边界条件本身的共形不变性与D膜的时空维数无关，从而，在IIA理论中我们可以定义空间维度是奇数的D膜。这些D膜由于不破坏开弦的共形不变的边界条件，所以是弦论中树图解。D膜的时空维度与超对称有关，空间维度是奇数的D膜在IIA理论中完全破坏超对称，所以不再是BPS态。同样，IIB弦论中存在空间维度是偶数的不稳定D膜。

即D膜的低能涨落，由超对称规范理论来描述；不稳定是与真空量子场起伏或涨落等价的，这就为刻画“虚质量粒子”的快子出场，打下基础。1982年，印度物理学家森把广义相对论引力场方程表述成简单而精致的形式。1986年，A.Ashtekar研究了森提出的方程，认为该方程已经表述了广义相对论的核心内容。一年后，他给出了广义相对论新的流行形式，从而对于在普朗克标度的空间时间几何量，可以进行具体计算，并作出精确的数量性预言。

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:41:52

同年，T.Jacobson和L.Smolin在此基础上求出威尔逊圈解。此后，他们又找到了即使在圈相交情况下的更多解。1990年代以来，基础物理理论和天文观测方面都取得了长足的进步。从D膜与反D膜到德西特时空与反德西特时空，人们发现引力不同于其他相互作用的最重要本质是它具有全息性。所谓的反德西特时空（AdS）就是一类全息原理能成立的具体例子。1997年马尔代森那提出的反德西特/共形场理论(AdS/CFT)对偶性，即一种AdS空间中的IIB型超弦及其边界上的共形场论之间的对偶性假设，这种对偶性对于建立量子场论和超弦/M理论的统一，起作奠基性的作用，人们称为马尔代森那猜测。

这一猜测说，AdS空间上的弦理论或M理论与在此AdS空间边界上的共形场论等价。这个猜测对于我们世界的兰德尔·森德鲁姆膜模型的提出及霍金确立果壳中宇宙的思想，都有不少的启示。时至今日，马尔代森那的文章已成为弦论中引用率最高的文章。其实，马尔代森那猜测中的量子重力，就是弦论。他的猜测基于1998年前弦论中的许多重要发展，如D膜，用D膜构造的黑洞以及矩阵理论。标准模型中的物质被禁闭在这一膜上，而引力可以在整个时空中传播。

3、德西特时空与反德西特时空

原始的德西特时空是荷兰天文学家威廉·德西特于1917年根据爱因斯坦方程式导出的。对于全息概念来说，反德西特时空的重要性就在于它拥有一个位于“无限”处的边界，这一点和我们的日常时空非常相似。从实现全息性原理的反德西特/共形场理论说，1995年科学家们引入的D膜，亦可称德西特空间；反D膜亦可称反德西特空间。

全息论指出，我们周围的物理事件都可以完全通过定义在更低维世界的方程来说明。这是因为反德西特空间背景与共形场论的对偶性，在规范理论-引力等价性、规范理论-弦理论等价性、体积-边界面积对应等方面都能应用，也能联系非对易几何蕴涵着一类特殊的指数正规化方案，即导致非对易几何体系的世界熵，远远小于通常几何体系的世界熵。反德西特空间，即为点、线、面内空间，是可积的，因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零，到这里是一个可积系统，它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。也就是说，由于反德西特空间的对称性，点、线、面内空间场论中的对称性，要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性，这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。

当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性，从而使得等价的场论没有共形对称性。这可叫新共形共形。如果把马尔代森那空间看作“点外空间”，一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。反德西特空间，即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。“点内空间”的经典引力与量子涨落效应，其弦论的计算很复杂，计算只能在一个极限下作出。例如类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率，是光速的8.88倍，就是在一个极限下作出的。

在这类极限下，“点内空间”过渡到一个新的时空，或叫做pp波背景，可精确地计算宇宙弦的多个态的谱，反映到对偶的场论中，我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。即把“点内空间”与“点外空间”的相对，与D膜和反D膜的相对映射，如果把我们处在的“点外空间”看作是一个环量子膜，“点内空间”自然是一个反环量子膜。把环量子膜和反环量子膜，与D膜和反D膜的映射，并认为它们是等价的，那么，即使“点内空间”、“线内空间”，也是多维的，并能证明“线内空间”与D膜和反D膜可垂直。

D膜和反D膜充满了我们的三维空间，即“点外空间”，但可能和其余空间垂直，如“点内空间”或“线内空间”垂直。这把“黎曼切口”连通处的“喉管”拉长，就可类似演示证明。以此为基础，加上宇宙暴胀光锥模型、真空撕裂质量轨道圆的物质族质量谱计算公式，我们生存的宇宙是可以精确计算的。这是把宇宙人择原理转换为宇宙人测原理的双向计算。

【2、数学崛起竞争中的狄利克雷和德西特】

狄利克雷（1805～1859），德国数学家、力学家，生于迪伦的一个法兰西血统家庭。狄利克雷是黎曼的老师，中学时曾受教于物理学家欧姆；在巴黎大学求学深受数学家傅里叶的影响。回国后先后在布雷斯劳大学、柏林军事学院和柏林大学任教27年，对德国数学发展产生巨大影响。1839年任柏林大学教授，1855年接任高斯在格丁根大学的教授职位，并先后当选为英国皇家学会会员、法国科学院和柏林科学院的院士。

1、狄利克雷的贡献

狄利克雷对数论、数学分析和数学物理有突出贡献，是解析数论的创始人之一。在分析学方面，他是最早倡导严格化方法的数学家之一。1837年他提出函数是x与y之间的一种对应关系的现代观点。在数论中，他是高斯思想的传播者和拓广者，创造了狄利克雷级数，证明了首项与公差互素的算术级数中包含着无限个素数。

另外，他建立了“若在n个抽样中，存在n+1个事件，那么至少在一个抽样中包含两个以上事件”的狄利克雷抽样法（也称抽屉原理）。他阐明了代数数域中单位数的阿贝尔群的结构。在位势论里论及关于调和函数的狄利克雷问题，又在三角级数论方面给出了关于三角级数收敛的狄利克雷条件。在数学物理方面，他对椭球体产生的引力、球在不可压缩流体中的运动、由太阳系稳定性导出的一般稳定性等课题都有重要论著。1850年发表了有关位势理论的文章，论及著名的第一边界值问题，现称狄利克雷问题。

这些都使他与D膜的数学贡献联系在一起。他的许多著作，包括《数论讲义》（1839）、《定积分》（1871）等，对后来的一些数学家，如黎曼、克罗内克、艾森斯坦等都有很大影响。

3、德西特的贡献

德西特(1872—1934)，荷兰天文学家和宇宙学家，是应用爱因斯坦的广义相对论方程式建立宇宙数学模型的首批人物之一。他出生在荷兰的斯尼克，在格罗宁根大学学习数学和物理学时，就对天文学产生了兴趣。1908年德西特被聘为莱顿大学天文学教授，1919年起(直到去世)兼任莱顿天文台的台长。德西特的观测工作是扎实的，当爱因斯坦于1905年发表狭义相对论时，德西特是立即懂得其重要意义的少数几位天文学家之一；1911年他还写了一篇论文阐述狭义相对论对行星轨道运动的可能含义。

1916年广义相对论发表时，德西特即对它进行了评论，并在寄给伦敦皇家天文学会的三篇系列论文中发展了他自己的思想。这些论文的第三篇就讨论了可能的宇宙模型──包括膨胀宇宙模型(这是最先提出的膨胀模型)和振动宇宙模型两类。即1917年德西特继爱因斯坦之后提出的一个宇宙模型，它与爱因斯坦静态宇宙模型一样，认为宇宙的空间不随时间而变，故称德西特静态宇宙模型。

德西特对爱因斯坦方程式的解，似乎描述一个空虚静态宇宙(虚无时空)。但是，它又认为宇宙的物质有运动，不过物质的平均密度趋近于零。在这些条件下，求解爱因斯坦引力场方程，得德西特静态时空度规，由此而得的静态模型为一封闭宇宙。宇宙半径R是宇宙常数。在此宇宙内，存在著由R决定的德西特斥力。在斥力作用下，河外星系普遍退行，产生星系光谱的红移。

同一年，德西特建立了一个完全不同的静态宇宙模型．模型同样也引入了宇宙学常数，但不包含任何物质。由于压强与能量密度正好大小相同而符号相反，因此宇宙学常数在爱因斯坦场方程中起一个“反引力”的效果，可以导致一个加速膨胀的宇宙。

即在1920年代初叶他已经懂得，如果给模型添加少量(散布在整个时空的粒子形态)物质，粒子将因宇宙膨胀而按指数加速互相退离。这表示两个粒子之间的距离将以同一时间尺度重复地加倍。也就是说，某个宇宙钟滴答一声之后距离增加到2倍，滴答两声之后距离增加到4倍，滴答三声之后距离增加到8倍，滴答四声之后距离增加到16倍，等等。这好像你在路上走的每一步，都比前一步长一倍。但即使在1920年代末发现了宇宙的膨胀，膨胀也比这要平静的多。

然而到1980年代暴涨理论的提出，宇宙在诞生后的最初瞬间确实经历过指数膨胀阶段，这种暴涨式的指数膨胀，正好能用德西特模型来描述，这是1917年出现的对爱因斯坦广义相对论方程式第一个成功的宇宙学解。1920年代哈勃和其他人的观测证明了宇宙确实在膨胀之后，爱因斯坦和德西特于1932年联合发表了另一个基于爱因斯坦方程式的宇宙模型，这个爱因斯坦--德西特模型，是用广义相对论方程式能够构造出来的最简单的模型。它像方程式要求的那样膨胀，但速率平缓以符合观测；膨胀的空间是平坦的，因而实质上是狭义相对论所描述的空间。该模型要求宇宙在某个确定的时刻诞生于一个奇点，并且同德西特原始模型一道与现实宇宙的外貌和1980及1990年代基于暴涨理论发展起来的标准宇宙模型十分符合。1932年的这篇论文甚至还提到了宇宙中存在暗物质的可能性。

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:47:41

1、以镜像神经元和镜像神经元为例

物像与镜像，是一种共形，一个类似实数性质的物质，一个类似虚数性质的“物质”；这样理解，也许所谓的“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个原则是不赞同的。然而牛顿力学体系以后科学主流的发展，已把类似虚数性质的“物质”快子这种超光速，作反D膜物理看待，并且逐步落实到类似“隐身衣”的神秘二维光学材料科学领域研究上──这种由金属条和开口金属环构成的特异介质外壳，可以导引电磁波绕过需要隐身的物体，对观察者来说这个外壳及内部物体就好像不存在一样，因而看不到它们。

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:49:18

【3、镜像神经元与形式本体论】

上面关于D膜与反D膜到一般的D膜--反D膜系统及不稳定D膜系统，联系到在相对论方程中具有“虚质量粒子”性质的快子，即人们常说的超光速粒子，都主要用的是大国崛起的数学竞争机制方法，这是形式主义的物质第一性原则和逻辑自洽性原则难以接受的。

也许以科学实验方法为主的镜像神经元研究，容易理解一些。但物像与镜像、D膜与反D膜，都包含有实数与虚数类似非对易几何体系的违反形式主义的物质第一性原则和逻辑自洽性原则的性质。

1、镜像神经元研究

镜像神经元研究中的假设、假说不是独断论、纯粹杜撰。

1990年代，科学家研究猴子，发现了跟踪其他猴子运动的神经元。这些神经元位于控制手臂运动的大脑区域。但是，当一个猴子看到另一个猴子或者一个科学家，去拿一片水果，这些神经元也会发出电脉冲。使用功能磁共振成像（fMRI）和其他技术，科学家在人类大脑中发现了类似的“镜像”神经元。即把科学研究中的假设、假说方法论运用于此，可以假设人类大脑有若干镜像神经系统来专门传输和了解别人的行动和意图，以及别人行为的社会意义和他们的情绪。

如果人类有一群被称为“镜像神经元”的神经细胞，那么也就能激励我们的原始祖先逐步脱离猿类。因为镜像神经元的功能正是反映他人的行为，使人们学会从简单模仿到更复杂的模仿，由此逐渐发展了语言、音乐、艺术、使用工具等等。这是人类进步的最伟大之处之一。

因为人类是非常社会化的动物，我们的生存就是建立在明白其他人的行动、动机和情绪之上的。镜像神经元是一种特别的神经细胞，通过研究这类细胞，科学家可能会发现，大脑如何让我们领会他人的想法。形式主义的物质第一性原则和逻辑自洽性原则，把科学研究中的假设、假说方法论，一概视为人为假设、独断论、纯粹杜撰，说来也符合这种形式主义假设的逻辑，例如虚质量粒子性质的反D膜或镜像，难道不违反形式主义的物质第一性的逻辑──它们能归类“物质”吗？但镜像神经元却被意大利科学家贾科莫·里佐拉蒂和美国科学家马尔科·亚科博尼及其同事等研究得津津有味，没有一点背离数理形式本体论的物质第一性原则和逻辑自洽性原则。

2、镜像神经元的意义

镜像神经元在心理学上的意义，就像DNA在生物学上的意义一样，它们将提供一种统一的架构，并有助于解释许多心智能力；这些能力至今仍非常不可思议，而且也难以给出实验检验。此假说触动了许多科学规则，改变了对文明、移情作用、哲学、语言、模仿、孤独症和心理疗法的理解，第一次为人际关系的形成提供了神经学基础。

而正是在这些人际关系的基础上，才形成了更加复杂的社会行为。他们的结论是：

A、由“镜像神经元”产生的直接的内在体验，让我们能够理解他人的行为、意图或情感。

B、镜像神经元也许是模仿他人动作以及学习能力的基础，从而使得镜像机制，成为人与人之间进行多层面交流与联系的桥梁。

C、镜像神经元已涉及到猴子一类动物，当人类和猴子在执行某个动作或观看其他个体执行同样的动作时，大脑中的一部分神经元就会有所反应。直接领会同伴思想的这种能力，将灵长类同其他动物区分开来。通过研究镜像神经元，科学家可能会揭开人类撒谎、欺骗和模仿他人等行为的秘密。

【4、镜像神经元研究的历史与科学实验】

镜像神经元是神经科学家偶然发现的，故事始于1995年。当时，大多数神经学家和心理学家都认为，我们对他人行为，特别是他人意图的理解，是通过一个快速的推理过程完成的。这个推理过程类似于逻辑推理。也就是说“心心相印”，大脑中有一些复杂的认知结构，它们能详尽分析感官采集的信息，并把这些信息与先前储存的经历相比较，一方就知道另一方在做什么，以及为什么要这样做。

以宏观思辩的方式来看待镜像神经元，将基本的肌肉运动与复杂的动作意图一一对应起来，构建起一张巨大的动作-意图网络，使个体不需要通过复杂的认知系统，就能直接了当地理解其他个体的行为，似乎完全没有必要。但意大利帕尔马大学里佐拉蒂实验室，在测算短尾猿大脑运动前区皮质脑细胞的电活性中，研究人员发现，当短尾猿捡花生时，一些特别的神经细胞变得活跃起来。当短尾猿注意到一名研究人员伸手捡花生时，它们的这些细胞再度活跃起来。

这一研究显示，当我们看到某人在做某件我们要做或做过的事时，我们大脑中的同一区域也被激活，就像我们自己正在做这件事一样，这就是关键所在：我们其实不需要思索和分析，只需要激活我们大脑中的同一区域，就可以实时领会他人的思想。

鉴于人类和猴子都是群居动物，我们不难看出这种机制带来的潜在的生存优势。然而在社会生活中，理解他人的情感同样重要。实际上，情感通常也是一个能够反映动作意图的重要环境因素。由此，科学家们就一直在对那些发现作进一步的深入研究。例如，这些研究人员已经了解到，镜像神经元不只是在动物观察别人执行某种动作时才会被触发。当猴子听到某人在做某件它经历过的事──撕一张纸──发出的声音时，镜像神经元也会被触发。而且，当这些科学家开始使用大脑成像技术而非电极研究人类时，他们发现，较之猴子中的镜像神经元，人脑在更多部位具有更多的镜像神经元类别。

镜像神经元散布于我们大脑的一些关键脑区──运动前皮质和负责语言、移情和疼痛的中央脑区，它们不仅在我们执行某种动作时被触发，而且在我们观看别人执行那个动作时，也会被触发。

镜像神经元的作用是领会一个动作的含义，还是只是直观地记录这个动作呢？为了弄清楚这个问题，研究人员需要找到一些办法，如使恒河猴在没有真正看见动作的情况下，也能够理解某个动作的含义，然后在此过程中，观察猴脑中神经元的反应。假如镜像神经元真的促成了对动作含义的理解，它们的活动就应该反映了动作的含义，而不是动作的视觉特征。在生物学研究中，要确定一个基因、一种蛋白或者一类细胞的功能，最直接的办法就是把它们从体系中去除，然后再看生物体的健康或行为产生了什么缺陷。不过这种方法无法用于确定镜像神经元的功能，因为科学家们发现镜像神经元分布十分广泛，在两个大脑半球的重要区域都有分布，包括运动前皮质和顶叶皮质。

如果破坏整个镜像神经系统，就会造成巨大的影响：恒河猴的认知能力严重下降，以至于无法对研究人员的刺激作出反应，研究人员也就不可能看出去除了特定细胞后，恒河猴到底缺失了哪些功能。

20世纪90年代末，成像研究一直表明人类的镜像神经元涉及许多脑区和功能。1998年里佐拉蒂和阿比布发现，特别富含镜像神经元的脑区是著名的白洛嘉区（运动语言区）──这是保罗·白洛嘉在19世纪50年代发现的──对于语言加工处理极为重要。

从此，镜像神经元理论开始与现有的语言理论融为一体。大脑中大多数神经元比较呆板。许多只是来探测外面世界的一般特征的。有些遇到水平线时就会兴奋，有些则只认垂直线，其它的负责探测单频声音或运动方向。在更高级的大脑中，科学家发现成群的神经元能探测更远为复杂的特征，如脸、手和富有表现的肢体语言。

此外，其它神经元会帮助设计身体动作，设想复杂的姿肢。在大脑中的前区皮质、后顶页、颞叶上方的沟回区域和脑岛处发现的镜像神经元，会对一系列与意图相关的行动有兴奋反应。而有语言理论认为，动作行为具有类似于口头语言或手势语言的语法。对镜像神经元来说，“手抓球”无论是一个动作还是以手势语言或口语来表达，都是一回事。因此，语言形成于我们的镜像神经元产生的语法理解。

这种观点在2005年得到证实：包括加勒塞和里佐拉蒂在内的一个国际研究小组发现，人们倾听描述剧情的台词时触发的镜像神经元，与演绎这些剧情的对象本身，或目睹这个对象的表演触发的镜像神经元完全相同。很明显，这些细胞对一种过程的抽象表征起反应，这个过程看起来似乎是完全直观并发自内心的。

2005年亚科博奈描述的一种观点证明，我们的镜像神经元以一些精心的组合方式工作。对应某个最基本的动作，例如伸手，我们具有一套镜像神经元的基本组合与之对应。根据这个动作的感知意图，有选择性地被触发的其他一些镜像神经元组合，会对其加以补充。

因此，镜像神经元看起来似乎在感知别人意图中起着一种关键性的作用──它在理解其他人方面，以及建立社会关系和感受同情方面迈出了第一步。

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:51:02

【5、模仿体验的形式本体论争辩】

镜像神经元不是通过概念推理，而是通过直接模仿来让我们领会别人的意思。也许“镜像神经元”可能是动作通讯的一个关键，而动作通讯可能导致了人类的口头语言。镜像神经元直接吸收了文明，通过社会分享、模仿和观察，一代代传授下来，镜像神经元为文明的进步提供强大的生物学基础。

1、镜像神经元的激活

在生活中，看到别人在吃东西，自己的口水就来了；看到别人踢球，你自己的大脑就会自动模仿此动作。当我们看到别人的表情或者经历过的情感状态，镜像神经元就会激活，让我们体验到他人的感受，走进别人的情感世界；感同身受的八大生活现象：

A、学习现象：镜像神经元还提供孩子如何学习的线索。几个月大的婴儿在大人伸舌头时，他们也会这样。儿童是硬邦邦的模仿，他们的镜像神经元能观察到别人在做什么，然后自己也做什么。当人们面对面时，镜像神经元在实际生活中工作最好；虚拟现实和视频替代效果不佳。

B、移情现象：移情作用大的人有特别活跃的镜像神经元系统。当你看到别人感到疼痛时，你自己会觉得痛。当你看到蜘蛛在一人大腿上爬时，你会觉得有东西爬似的，因为镜像神经元正兴奋着。

C、孤独现象：孤独症与镜像神经元坏了有关。许多孤独症患者能识别别人脸上的表情，如悲伤，并能在自己脸上露出这一表情，但他们不知道这表情模仿的意义是什么：悲伤、生气还是厌恶和压抑？

D、交往现象：社会情感如内疚、羞耻、自豪、困窘、反感和渴望都是基于大脑脑岛中独特的镜像神经元系统。当人们看到一只手爱抚别人，之后另一只手粗暴地推开时，脑岛记下了此拒绝的社交疼痛。

E、治病现象：精神治疗医师被镜像神经元的发现所深深吸引。临床医生使用自己的镜像神经元系统来理解病人的问题，并产生移情作用。他们能帮助病人理解他们从其他病人的言行中所得到的许多经验。这为移情与反移情心理机理提供了可能的神经生物学基础。

F、艺术现象：艺术开发镜像神经元。当你读小说时，你能记住来自讲述者观点的目标位置。

H、运动现象：经常使用智力练习和比喻的专业运动员和教练，在不知道其生物学基础下，长久以来一直在开发其大脑的镜像特性。同样，数百万观看他们喜欢的体育节目的球迷们被镜像神经元激活所着迷。

G、性感现象：镜像神经元可被性感强烈激活。

“感同身受”通过感觉而非思想，是什么操纵了潜移默化？如果是一种叫做镜像神经元的细胞在起作用，那么它和早先生物学家发现的“敏因”是什么关系？因为“敏因”学家认为，“学习”、“模仿”类似“基因”功能的物质基础，就叫“敏因”。如果说我们要靠模仿来学习全新且复杂的动作时，镜像神经元又扮演了什么角色呢？为了回答这个问题，研究人员先让受试者观察有经验的吉他手弹奏和弦，再让他们模仿弹奏，同时并利用fMRI来研究。当受试者观看熟手弹奏时，其顶叶及额叶的镜像神经元系统会活化起来；当他们自己模仿弹奏和弦时，同样的区域变得更为活化。有趣的是，在观察熟手弹奏后、受试者自己尝试模仿弹奏吉他和弦时，脑中另外有个称做前额叶46区的部位会活化起来，这是传统上认为与动作筹划及工作记忆有关的脑区；因此，受试者在整合一些基本动作，来模仿某项行为时，该脑区可能扮演了枢纽的角色。

2、镜像神经元的模仿

对人类以外的灵长类动物而言，模仿并不是牠们特别发达的技能。猴子很少模仿，而包括黑猩猩及大猩猩在内的大猿，模仿力也有限。相反的，就人类来说，在学习以及传递技能、语言和文化上，模仿是一个非常重要的途径。比起灵长类近亲来，人类的这项进步，是不是因为演化出镜像神经元系统的神经构造而造成的？对此假说，有科学家使用fMRI来监测正在观察并模仿手指动作的受试者；这两项活动都活化了镜像神经元系统的额下回这块脑区，如果手指动作带有特别目的时，神经元活化的情形还特别明显。

模仿的许多层面，长久以来就让神经科学家困惑不已，好比说下面这个基本的问题：我们的脑子如何接收视觉的资讯，将其转译成动作的语言，然后重现出观察到的动作。与猴子不同，人类还使用镜像神经元，来直接模仿动作和理解它们的涵义。看起来，似乎我们使用镜像神经元来学习每一个动作──从我们的第一次微笑和走路，到我们最文雅的举止和最优美的舞姿。我们还使用它们来体会这些动作，感受微笑背后隐含的意义──从某种意义上说，这些动作都是在一种运动前神经水平上进行的。如果镜像神经元系统在这个转换过程中扮演了连接的角色，那么这个系统除了帮助我们理解别人的动作、意图以及情绪之外，还可能演化成为一项重要的组成，使得人类能够经由观察而习得复杂的认知技能。过去人们一直在研究这些神经元在运动中的作用和其他功能；而现在研究人员可以认真检查它们，以确定是否存在一种看似额外的功能──它们对观察到的东西是如何作出反应的。在更深层次上，它提出了一种生物学动因，使我们了解他人，了解被称为文化的复杂思想交流，了解从缺乏同情到自闭症的心理社会机能障碍。弄清楚镜像神经元可以帮助我们了解，为什么打哈欠具有感染性。

与理解他人行为一样，人类理解他人情感的方式也绝对不只一种。看到他人表现出来的情绪状态，观察者就会对这些感官信息进行精细分析，最后通过逻辑推理，推断出别人的感受。还有一种可能就是，观察者将这些感官信息投射到运动原结构上，直接创造出类似的情绪体验。这两种情感认知方式有着天壤之别：在第一种方式中，观察者只是推断出了别人的感受，但无法体验这种感受；而在第二种方式中，观察者直接体验了这种感受，因为镜像机制使观察者产生了同样的情绪状态。一个典型的例子就是厌恶情绪，它是一种基本反应，对于一个物种来说，厌恶情绪具有重要的生存价值。恶臭的气味和难吃的味道往往意味着危险，它们都会让人表现出厌恶情绪，这是厌恶感最原始的表达方式。

有人认为，镜像神经元在建立精巧复杂技能、社会网络和被我们称为文化的知识基础结构──从使用工具到着迷于迷的文艺作品方面关系重大，这正是对它们更深层次要求的核心所在。考古学记录指出，人类文化的开端始于约5万年前，但人的大脑从那时起并未经历发育冲刺；实际上，在长达约20万年间，它们的大小变化不大。那么，什么东西发生变化了呢？有人推测，这种变化是一种遗传适应，这种遗传适应赋予了一些关键神经元目前具有的镜像反映能力，为理解、沟通和学习方面加速进步铺平了道路。信息第一次能够被传播、建立和修改，来产生人类文化中的智力和社会动力。

王德奎 · 发表于: 2021-3-30 10:51:32

【5、镜像神经元的医疗应用与问题】

镜像神经元不只是因为问题本身有趣，也因为其潜在的医疗应用。整个来说，人类可能经由直接投射的机制、活化引起本能动作反应的脑区，来理解至少是强烈的负面情绪。镜像机制也许是让我们对他人感同身受的基础；这种镜像系统的缺失，也可能导致同理心的缺乏，就好比在自闭症儿童身上所看到的情况。

当然，这种理解情绪的镜像机制，不可能解释所有我们对人际关係的认知，但这至少有个可用的神经基础来了解某些人际关係，如此也才能进一步了解更复杂的人际行为。

自闭症患者可能缺乏镜像神经元，这引起了人们特别的兴趣。自闭症的病因，乃至这种不可思议的症状特性，已经困扰研究人员数十年之久，使患者及其家庭和医护人员对这种行为的成因知之甚少，更别说对他们进行治疗。假设镜像神经元对理解是如此重要，那么人们还不知道如何利用这些发现去研发一些治疗方法。

可是，如果这些发现仍然有效，它们当中的失误可能会引发一些严重的问题就不难理解，例如辨认这种明显的缺陷，可能是弄清楚自闭症神经性根源的一个重要进展。最新的研究表明，一种无活性的镜像神经元系统可以解释一些语言、学习和移情上的深层次问题，这些问题在研究自闭症患者为何自我孤立方面有很大的作用。

有些发现表明，基本和复杂的镜像神经元活动存在一些缺陷：正常儿童看到他人无目的的手指运动时被触发的镜像神经元，很少在自闭症儿童的身上被触发。这种响应缺失可能反映了镜像神经元最基本的功能，即认识他人动作的一种缺陷。在另一项研究中，研究人员将一些具有独特面部表情的人像，给患自闭症和没患自闭症的青少年看。两组受试对象能模仿这些表情，并说出它们所表达的感情。但是，这些非自闭症患者的镜像神经元表现出健全的活性，而自闭症患者的镜像神经元却没有。他们在认知上能理解这些表情，但却无法感知情感。看起来似乎一些缺陷，有助于解释从过度拘谨到自闭症的各种难题。自闭症患者可能缺乏镜像神经元，这引起了人们特别的兴趣。

镜像神经元有许多问题还没有答案，例如对于语言这种复杂的人类认知技能，镜像神经元可能扮演的角色？人类的镜像神经元系统确实包括布罗卡区在内，那可是大脑皮质最基本且重要的语言中枢。如果事实确如某些语言学家所言，人际沟通最早是从脸部表情及手部动作开始，那么镜像神经元很有可能在语言的演化上扮演了重要角色。

事实上，镜像机制解决了“对等了解”与“直接了解”这两个在人际沟通上的基本问题。对等了解要求的是：讯息的收发双方对于讯息的含意有相同体认。直接了解则代表人与人之间不需要什么事先协议（好比说针对任意选取的符号），就能够彼此了解；因为这种一致性原本就存在收发双方的神经结构当中。因此，这种内在镜像让双方不需要开口，就能够心领神会，也让人类得以在许多层面彼此沟通。

【6、结束语】

目前，科学家还不清楚，究竟镜像神经元系统属灵长类所独有，还是其他动物身上也找得到。有科学家在大鼠身上测试，想看看这种动物是否也具有镜像神经元的反应。这种脑中的镜像机制，有可能是演化晚期发展出来的能力，如此才能够解释，为什么人类会比猴子拥有更广泛的镜像反应。不过，由于刚出生的婴儿及仔猴就能够模仿伸出舌头一类的简单动作，因此，针对看到的行为建立镜像模组的能力，可能是天生的。又由于缺乏情绪感受的镜像能力似乎是自闭症患者的重要特征，因此他们也在自闭症孩童身上做研究，看看是否表现出可让人察觉的运动缺失，这是镜像神经元系统功能不彰的常见问题。

其次，镜像神经元并不总是给我们带来好的作用。例如，它们可能与暴力电视游戏的影响扯上关系。在一种基础神经水平上，这类游戏使愉悦感和成就感与施加伤害的融合进一步增强──这是社会不会鼓励的一种推动力。如果这种融合得以进一步增强，那么镜像神经元模仿暴力行为的强度，可能比我们预料的更难控制。镜像神经元的这种力量表明模仿暴力行为可能并不总是一种有意识的中介过程，也就是说，它们并不能如此轻而易举地受到我们的控制。

镜像神经元似乎与大脑中储存记忆的神经回路相似，也为特定的行为“编写模板”的这种特性，使人们可以不假思索地做出基本动作，在看到这些动作时，也能迅速理解，而不需要复杂的推理过程。以前哲学家认为一个人，要真正理解一件事，就必须亲身经历，现对于神经学家来说，在镜像神经元中为这种哲学观点找到物质基础。

镜像神经元的这个重要发现，是否与沃森和克里克1953年发现DNA一样重大，还将有待证明。然而镜像神经元已经在智力上和实验上构成了神经科学中最丰富的领域，如果它们巨大的解释性力量能得到更完善研究成果的支持，那么它们的确会被视作为神经科学的DNA。

参考文献

[1]王德奎，三旋理论初探，四川科学技术出版社，2002年5月；

[2]孔少峰、王德奎，求衡论──庞加莱猜想应用，四川科学技术出版社，2007年9月；

[3]王德奎，解读《时间简史》，天津古籍出版社，2003年9月；

[4]叶眺新，中国气功思维学，延边大学出版社，1900年5月；

[5]王德奎、林艺彬、孙双喜，中医药多体自然叩问，独家出版社，2020年1月；

[6]叶眺新，大脑思维功能与人体功能态，延边大学学报，1987年第4期；

[7]王德奎，与李淼教授讨论弦宇宙学──读《超弦理论的几个方向》，AcademArena,Volume 12 , Number 10 , October 25, 2020；

[8]平角,“色电宝”芯片是“核电宝”芯片的极致 ──“色电宝、核电宝”芯片原理初探，Academ Arena,Volume12 , Number 11 , November 25, 2020；

[9]平角, 学自然学科学与振兴双循环，Academ Arena,Volume 13, Number 1 , January25, 2021；

[10]薛晓舟，量子真空物理导引，科学出版社，2005年8月；

[11]杨本洛，量子力学形式逻辑与物质基础探析，上海交通大学出版社，2006年9月；

[12]陈超，量子引力研究简史，环球科学，2012年第7期；

[13]贾科莫·里佐拉蒂等，镜像神经元大脑中的魔镜，环球科学，2006年第12期。

帐号		自动登录	找回密码
密码			免费注册

[自然科学] 反D膜物理与镜像神经元