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虽然笛卡尔声名卓著，但是从19世纪中期开始，医学和新兴的神经科学领域内越来越多的证据表明笛卡尔的二元论站不住脚。其中最有名的神经学案例是菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）的案例。盖奇在佛蒙特州的铁路建设部门当工头，一次用炸药清理一堆石头，盖奇将炸药塞到一个洞中，没想到炸药提前爆炸了，他手中的铁夯像子弹般飞出来。这根吓人的铁夯宽3厘米，长超过1米，重约6公斤。铁夯穿过盖奇的左脸颊，击碎脸部骨头，再射穿左半脑前额叶，很可能毁坏了大部分的前脑（见图1），最后穿过头盖骨顶部，落在25米开外的地上。盖奇被吓坏了，还流了一些血，但令人惊奇的是，他仍有意识。在开头几分钟他还能讲话，甚至能自己行走，不用人扶着。在去医院的一段短距离路途中，他还能笔直地坐着。盖奇后来康复得极好，除了一个特殊情况。
盖奇的医生约翰·哈洛（John Harlow）写了一份报告，影响很大。据报告称，盖奇在事故发生之前是一个稳重、机灵、随和、有责任心、受人尊敬的人。然而事故发生后，他变得不成熟，经常说脏话，傲慢无礼，反复无常，而且他总是制订很多计划却不能坚持完成。简而言之，他的朋友都认为“他不再是原先的那个盖奇了”。社会上开始流传一种说法：人的大脑受损会导致性格剧变，这种传言给人们带来一定的精神冲击。虽然对这个案例的细节仍存在相当大的争议，但接下来的几十年中相继出现了几十个相似病例，都是脑损伤导致性格或智力上的变化。科学使这座概念化的“巨轮”慢慢调转方向，开始接受另一种观点，即思想只是大脑活动的结果。
到了20世纪中期，笛卡尔的二元论遭到最猛烈的攻击，产生很大影响。英国哲学家吉尔伯特·赖尔（Gilbert Ryle）于1949年出版了著作《精神的概念》（The Concept of Mind），在业内引起巨大反响。在这本书中，赖尔将笛卡尔的二元论称作“哲学家的神话”。赖尔指出，笛卡尔认为心灵独立于身体存在是犯了“范畴错误”。为了说明何谓范畴错误，我举一个例子。一个外国朋友来剑桥大学找我，让我带她走走，参观一下校园。我先带她来到圣约翰学院—我是这个学院的博士生，叹息桥横跨康河，河面荡漾着几艘平底船，庄严雄伟的新院看上去像个结婚蛋糕。接着又去了其他几个学院和系所，但是过了一会儿她不耐烦了，说：“行了，我已经参观了校园的生活区、实验室等，但是我原本以为你会带我逛剑桥大学呢！”她不明白剑桥大学是由这些建筑物和人员构成的。这些建筑和人员不是完全独立的，而是剑桥大学这个大范畴下面的子范畴。
赖尔认为，笛卡尔在精神与大脑的关系这一问题上犯了同样的范畴错误。笛卡尔可能认识到各个脑区负责处理不同的感觉，但同时他又认定大脑与精神活动无关。正如赖尔指出的，笛卡尔相信“机器中的幽灵”（the dogma of the Ghost in the Machine）这一教条。笛卡尔认为，一个人的思想是某个“神秘的幽灵”，生存在人这一生物机器的大脑里面。但是，机器是不需要幽灵的，意识的产生仅需要大脑这个机器就够了。
在结束对赖尔的讨论之前，我想回到刚才提到的剑桥大学的类比。这个类比有一个细微之处很有意思。虽然我的外国朋友错误地认为，各个学院与研究所和剑桥大学不相关，但是她可能并非完全错误。如果我说“剑桥大学等于校园内每座大楼、大楼内的学生和工作人员，以及曾在大学学习或工作过的人相加的总和”，有人就会说我看问题太简单化，太不浪漫了，竟然把一座有着800年历史的大学说得像由一组零件组成似的。“剑桥大学”这个词汇的意义不是一张零部件清单所能涵盖的。人们对这个学校的印象可以来自文学作品和电影，有着传统、尊贵的光环。学生的表现使这所大学具有浓重的学术气息，甚至有点书呆子气。仅仅通过参观校园的各个部分是无法准确解释这种氛围的。简而言之，“剑桥大学”这个概念具有某些突发特性，不是一张“购物清单”就能说清楚的，而赖尔则会把购物清单上列的物品称为这所大学的子范畴。
在很多领域，低一层次的错综复杂的思想集合可以产生令人惊讶的、深奥微妙的知识，而这些知识要大于低层次思想的总和。钱就是一个明显的例子。细致入微地研究信用卡或硬币的每一个特性，并不能让你了解多少世界金融体系的运作方式。相反，很多经济规则是从那些希望买卖商品或者服务的人的相互活动中产生的。有些经济规则异常复杂，所以很少有人能预测2008年的信贷紧缩，几乎没人知道引起那次信贷紧缩的原因。另一个很有意思的例子是蚂蚁。一只蚂蚁其实很蠢，只具备一些基础知识。所以我们可能会认为一群蚂蚁不过是许多愚蠢生物的集合而已。但是，蚂蚁如果相互交流（主要通过发送化学信号），会发生不可思议的情况—它们能做异常复杂的事情。蚂蚁能耕作（在近5 000万年中，最先学会耕作的物种不是人类），能筑造复杂的蚁巢，能在看起来完全相同的个体之间进行复杂的劳动分工，还能教导同类。蚂蚁是至今已知的唯一能教导同类的非哺乳动物：当一只蚂蚁领着另一只蚂蚁寻找食物源时，第一只蚂蚁会不时地停下来等另一只蚂蚁跟上。因此有人建议不应该把蚂蚁群看作蚂蚁的集合，而应是超个体（superorganism）。遍布全球的人类群体，通过互联网紧密相连，也许是另一种超个体。
突发特性并非生命体所特有。万有引力定律相对简单，但在万有引力的作用下形成了银河系令人眩晕的漩涡形状。分形方程式只是少量的长度符号，但能衍生出无比复杂的形状（见图2各种表现突现论的图片）。
以人类大脑这一已知世界中最复杂的物体为研究对象，很可能会出现各种突发特性。我并非赞同笛卡尔的非物质幽灵，反而对这个幽灵不科学的宗教内涵不寒而栗。但是在一个科学的、以物质为基础的框架中，我赞同这样的想法：大脑的功能比它各部分功能相加的总和要大得多，而意识可能是大脑最耀眼、最让人着迷的产物。
