I. 形而上学与神经科学
形而上学，即 Metaphysics，字面意义是元物理学。现代语言对这个词有诸多解读，各家莫衷一是。与其武断地给出一个定义，不如先看一下历史会如何提供一些有益的线索。这个词来自于古希腊的 Aristotle，他将研究具体物质的性质的问题称为 Physica，比如小球为什么会最终停止滚动，而将思考更一般的问题称为 Metaphysica，比如物质的基本构成是什么—— Democritus 说是原子，Pythagoras 说是数；比如对 Plato 观点的批评——数学对象和逻辑对象是否居住在另一个世界；比如因果性的理论——起因的分类和区别。主题看似杂乱无章，Aristotle 却认为它们讨论了所有科学的共性，从而值得「第一哲学」这个称呼。但是，Aristotle 本人在使用这个词的时候，并不认为这些问题超过了科学方法或者与科学问题有本质不同，不像后世一样认为 Metaphysics 有自己独有的区别于科学的方法来得到自己问题的答案。
我们用「纯粹形而上主义*」来指称这一学派的观点，即认为形而上学答案超过科学方法和科学发现的能力范围，并且形而上学的任务就是要给一切科学建立稳固根基，形而上学的方法就是纯粹的推理和反思。在这一立场，科学的成真或者谬误，依赖于形而上学答案，进而依赖于超科学的方法。自此无害的「第一哲学」一词变成了超乎科学方法和原则的代名词。
*purism，或称纯粹主义。
在现代，形而上学的业务范围随着科学发展的成熟而缩小许多。天体物理学解释了恒星和星系的性质和起源、地理学解释了地球的起源和历史、生物学解释了物种的起源和历史；这些都是 Aristotle 意义上的形而上学问题，现在则早已主权移交给了科学。出于对科学发展的审时度势，哲学家们开始认为形而上主义是一种陷阱。美国实用主义哲学家 Peirce* 反对存在一切科学的根基这一观点，在他看来，没有比科学方法——观测、实验、假设、分析——本身更基本的东西了，我们所做的就是用理性和科学来得到对世界愈来愈好的理解。二十世纪后半， Quine** 与六十年代的哲学家一同为根本不存在第一哲学而辩护。没有比科学本身更坚固更基础的了！除了科学方法，人类不曾有过发掘现实性质的其他独立的方法！Quine 并没有无视常识***的地位，他将科学本身当作一种文化演进意义下常识。
*Peirce, Charles Sanders, 1839-1914.
**Quine, W. V. O., 1908-2000.
***Common sense，哲学上指所有人不消反思就共同拥有的知识和判断，是一切讨论得以进行的基础。
如果我们买实用主义者们的帐，那我们要么彻底放弃形而上学，要么驱逐形而上主义，将学科的对象修改成科学和实验暂且未取得充分进展、未得到一套解释范式的那些问题。换句话说「形而上学」只是学科发展途中的一种状态。
自我、意识、自由意志为什么可以用科学来研究？
即便在最近，神经科学和认知科学的发展仍然不够成熟，自我、意识、自由意志这三个传统的形而上学对象就算是实用主义者那个意义的也还处在所谓的「形而上学」状态，但是科学发展最终会把我们带向更知情的地方。这种将形而上学当作前科学状态的看法会给我们的表述带来深刻的改变，比如身-心二元论比起是一个推理和反思的先验哲学命题，不如说是有待实验检验的经验命题。而且，对脑和其演化了解得愈多，就愈容易觉得实用主义者方向是对的。首先，我们用脑来推理和思考，我们的脑之所以就像现在这样，也就是说，我们的认知器官之所以就像现在这样，是生物演化的结果。从而我们的认知功能必定为演化压力所塑造，被演化历史所标记。形而上主义若要赋予形而上学推理超然地位，必须也得有其生物学基础，如果人类真的有一个专门处理形而上学的器官或者说玄学器官，那这个器官理当跟演化生物学和神经发育相一致，然而并不。
神经系统在演化史上出现，是为了有机体协调行动以便于进食、躲避猎捕、存至繁衍，一句话，神经系统运行认知来为了决策而预测。预测的能力愈强，同等条件下有机体愈能生存，从而表征相关结构的基因在种群中愈能成功遗传。遗传过程中产生变异，好的留下，坏的死去，后代继承的结构是经过一代代修正的。
光是这种逐代修正足够让形而上主义者感到不安，这种演化生物学意味着视觉系统之所以是现在这个样子不仅仅只是因为视觉认知是个好东西，而更是它总体上提高了也需要去提高生物体的存活率，否则考虑到处理速度和视觉成像精度是一个权衡取舍，视觉成像精而处理速度过慢反而会降低存活可能性。
回到 Darwinian 演化的视角，我们不禁要问，到底是什么演化压力导致了一个专门处理绝对的形而上学的真理的器官的出现？这样的压力真有吗？以我们目前对自然的理解找不出半点线索。另外，有人会认为一种在形而上学问题有所进步的感觉是值得重视的，从而这个进步是实在的。即便 Descartes 说「我思故我在」时基本也赞同了这个意思，但是对确定性的感觉绝不能等同于对真理的保证！历史迷途族繁不及备载：人们曾真诚地相信地球静止不动、空间一定是 Euclidean 的、原子是不可分的、非理性是被魔鬼引诱、人能看见未来、也能跟死者交流。确定性，说到底只是脑的一种认知-情感状态，与其他脑的认知-情感状态别无二致。
接受实用主义观点会让我们的自然不够浪漫，但是为了我们最终能够理解意识、自我、自由意志，这是值得的。
II、心智
如果存在灵魂与脑的相互作用，那理当存在证据。一种非物质的精神导致了物质层面上的后果，理论上将会打破物理学要求的能量-质量守恒，然而人类从未在神经系统中观察到这种打破。有人会假设灵魂有一种害羞效应*，意思是它们躲避一切实验探测。但我们不应该为这种没有独立证据的假设所骗，没有独立证据就意味着这只是一种不愿意面对正面证据缺乏的借口。
*Shyness effect.
反过来，我们却有许多证据可来质疑物质二元论。Alzheimer 病*以及其他痴呆症患者中，认知功能的退行与神经元退行紧密相关。感受恐惧的能力的失去和看见视觉移动的能力的失去被动物和人类一些高度特定的脑结构缺陷所关联。清醒到睡眠的变化也被跨脑区神经活动的一些高度特定的模式变化所捕捉。戴上颠倒眼镜**的眼球运动的适应活动也被小脑和脑干中特定且协调的区域的高度可预测的变化所解释。凡此种种。
*阿兹海默病，又称老年痴呆症，是神经退行性疾病。
**reversing spectacles，或称 upside down goggles，在眼镜上装棱镜使得视野上下颠倒。
其中最有形而上学趣味的实验当属「裂脑」。1960年代 R. Sperry 医生*和 J. Bogen 医生**将癫痫病人们连接左右半脑的神经束切断***，观察到每个半脑都产生了独立的知觉经验和独立的运动决策。切断效应****可以用实验来显示：给右半脑看雪景，给左半脑看鸡爪，然后有一组相关图片摆在裂脑主体的面前等待指认。实验观测到裂脑主体用右手（左半脑控制）指向鸡头和用左手（右半脑控制）指向雪铲。这个结果高度提示了每个半脑与常人无异的知觉和选择。另一个例子中，J. Bogen 医生*****报告说观测到裂脑主体坐在椅子上，右手拿起报纸要读，却被左手拿开丢到地上。右手捡起来报纸继续读，左手却又拿开丢到地上。这个结果高度提示了每个半脑都有自己统合且协调的感识。
*Sperry, R. W. 1974. Lateral specialization in the surgically separated hemispheres. In F. O. Schmitt and F. G. Worden, eds., The Neurosciences: Third Study Program, pp. 5-19. Cambridge: MIT Press.
**Bogen, J., and P. J. Vogel. 1965. Cerebral commissurotomy in man. Bulletin of the Los
Angeles Neurological Society 27: 169–172.
***那个时间的神经科学认为癫痫的病因是神经元异常放电，为了保护正常的脑区不病变，施行神经外科手术是当时的标准临床手段。
****Disconnection effect.
*****Bogen, J. 1985. Split-brain syndromes. In J. A. M. Frederiks, ed., Handbook of Clinical
Neurology. Vol. 1 (45): Clinical Neuropsychology, pp. 99–105. London: Elsevier.
这些结果佐证了统一、自治的精神生活依赖于脑成分的解剖学联系，让我们可以合理假设一切的精神生活无非是脑活动！否则，如果精神生活依赖于非生理活动且没有任何生理性质，那为何分裂脑导致了分裂精神？目前没有人可以找到一个精神的非生理理论能跟一切实验证据相合。
物质二元论凭什么跟生理论对抗？答案是物质二元论一直都缺乏对精神物质性质的正面描述，以及生理和非生理联系的正面描述。物质二元论只是说了精神不是什么：不是生理的，不是电磁的，不是因果的，什么都不是。否定式定义有些时候有用，至少可以作为研究的起点，但没有正面细节的话，就无法作为可验证的假设，我们需要的是这个预期的相互联系是什么、在哪里、何种条件下。人不可能只说「光不是电磁辐射」就有办法去验证。物质二元论要作为严肃的科学立场就必须提出正面描述以供检验。生理论可以将 Alzheimer 病解释为皮质神经元的的进展性失去，物质二元论却从没告诉我们任何说法。
神经科学家 J. Eccles 曾短暂提出过一个构想，精神和脑的相互作用由心灵子*介导。但是如何介导？化学方式？还是电学方式？心灵子有实体吗？对突触信号怎样产生影响？心灵子纲领至今都没有回答。
*Psychon.
之前提过 Descartes 的「我思故我在」，也就是说 Descartes 其实认为心智就是有意识的心智。所以如果存在无意识的心智，那么 Descartes 的判断就是成问题的。其实直观上我们都知道视觉模式认知很可能是无意识的：我们从没想过要去看什么，我们却就是看到了。其实我们有很多证据说明无意识心智的存在，而且涉及的是正常主体而非临床主体。第一个例子是我们说话并没有意识到接下来要说什么字什么词什么表达。在无意识中是脑的决策掌管了用词选择甚至是内容自身。第二个例子是人们在无意识中会用瞳孔大小来判断他人的可亲近程度。但我们却从来没意识到我们在看瞳孔，甚至是在做这个判断。
在另一个实验中，受试者被要求盯着画着十字的屏幕看，并判断哪条线更长。突然间会有一个单词从交叉点附近闪现。虽然九成受试者报告说没有看到这个单词，但这个单词的出现时间已经超过了感觉/知觉阈值。尽管没有意识到看见，这个单词还是有认知效果。受试者们之后被要求进行单词填空，前两个字母跟闪现单词一致。在对照组只有4%写出同个单词的情况下，实验组的写出率是40%。这说明了有显著的认知过程在进行，即便对看见本身没有意识。这被称为无注意盲视*。
*inattentional blindsight.
心理学很早就发现人们在做选择时倾向于选择之前被已经展现过自己面前的一项，这被称为多看效应*。心理学家 R. Zajonc 想知道受试者能够在展现仅仅 1 ms 的情况下也存在这个效应。1 ms 并不能让人意识到自己看到了什么，但是却仍然可以探测到模式识别正在运行。一句话，仅仅多看即可偏移选择。这给我们的教训是偏好能被无意识的暴露所生成。（TODO：美国为此立法禁止可能导致多看效应的广告，……）
*Merely exposure effect，或称重复曝光效应，也称 familiarity principle.
人们的眼球运动同样是无意识的。但是对眼球进行长期跟踪时，却可以发现眼球的扫视运动围绕辨别目标而组织以解决视觉歧义，这个运动对注意力需求和任务复杂性敏感。比如在相关性最高的区域会在扫视的早期就被注视，并被重新访问。行走时，视线转移会提前几步。在变曲率道路上行驶时，视线会在适当的时候移动到视线与曲线内侧的相切点，在视线范围内以常曲率也就是圆弧行驶，但在结果上完成了变曲率路径。如果心智真的是感知、识别和解决问题的智能，那这就绝不只是有意识的经验。我们的结论是 Descartes 的判断从一开始就错了。
III. 因果性
对因果性进行思考也是形而上学的传统课题。在神经科学中，我们的问题一是神经科学这个学科如何从相关性中确认因果性，二是什么神经生物学机制让包括人在内的有机体得到自己所在环境的系统因果图，需注意背景知识对从相关性中识别因果性至关紧要。第二个问题或者这么问：神经系统怎么从背景知识出发得到一个在预测上有力的因果映射？
第一个问题是方法论问题，我们需要可靠的分析和统计工具来做一切科学，包括神经科学。第二个问题完全不同，是因果推断的认知神经科学。
因果用来解释为什么事情会如这样发生。我们想要知道人为什么会得癌症，池塘的酸碱度会不会影响鱼群数量，鸟群为什么会迁徙。因果性称为形而上学两千多年的主题之一就是因为区分因果和相关太过困难。原因是宇宙的一部分，但这并不是说它像兔子一样是实体。一只兔子可能是某件事的原因，比如某个脚印，但把宇宙的每一个实体列出来的名单不会有任何一个东西叫原因。但这并不是说原因是虚构的，它跟其他事情一样真实，当牙医要对你做根管治疗时，你希望他成为这个东西的原因：打麻醉。
原因分为三种，一曰起因*，一曰诱因**，一曰维持因***。闪电气象导致接下来的森林火灾，这是起因。高血压导致中风，这是诱因。处在大陆东部接近海洋导致广东的季风性气候，这是维持因。这三种因都既有可能促进事件，也有可能阻碍事件。依据兴趣点、已知点、未知点和操控与介入的可行性，其中一个种类的原因会被视为具有突出地位，而默认为讨论的主题。
*precipitating cause
**predisposing cause
***sustaining cause
原因区别于相关是自明的吗？完全不是。只消回头看一下科学史的血泪，一个例子：以往人们相信胃溃疡主要是压力导致，伴以咖啡、啤酒之类的食物刺激。这并非没有道理，因为许多患者确实有压力，并且咖啡啤酒的饮食习惯导致症状更差。1980年代，澳大利亚生理学家 R. Warren 和 B. Marshall 在幽门溃疡患者的胃组织中发现了幽门螺杆菌*。由于胃的高酸环境，生理学家们自然认为这是无菌的，这也正是为何这个发现如此不可思议。但即便是之后几年，许多生理学家还是相信幽门螺杆菌与胃炎同时出现只是巧合，或者是非因果性地相关。为了证明幽门螺杆菌确实导致了幽门溃疡，Marshall 让幽门溃疡患者服用抗生素，发现溃疡很快消失。他还用自己做小白鼠：他在实测幽门螺杆菌阴性后接种了幽门螺杆菌，马上他就发生了胃溃疡，然后用抗生素给自己治疗。这个实验高度提示了幽门螺杆菌导致了胃溃疡，焦虑和压力并不起因果作用；虽然溃疡导致的不适确实会带来焦虑。经常发生耳部感染的人很少有胃溃疡，因为他们使用的抗生素正好阻止了幽门螺杆菌出现。在这里要提请读者注意，耳部感染并不导致对胃溃疡的阻止，它们相关于一个共同的原因：抗生素。这个例子足以告诉我们从巧合的相关性中区分出原因并不总是显然的。
*Helicobacter plyori
到底事件间怎么样的关系才算得上因果？什么一般准则区分了相关和因果？第一个尝试可能是认为原因和后果有「必然」的连结，而相关事件只是偶然的连结。也就是说，我们认为有一种「因果力」使得后果发生了。这个方案看起来可行，但是 Hume 在18世纪指出，必然性就跟因果性一样扑朔迷离：什么性质算得上必然性？如果必然性只是事件因果的性质，那这就是原地转圈。更甚之，Hume 继续说，必然性就不见得可观测，而谁更重谁旁边有谁这种性质才是可观测的。我们能观测的只有一个事件的发生先于另一件，除非我们能解释清楚什么是必然性，否则诉诸必然性就是形而上学诈骗。
Hume 的攻击十分致命，因为倘若我们理解不了因果性，我们又如何理解科学。如果因果性不是客观世界的性质，那又怎么能真的成为一个解释？怎么能拿来预测和操作其他事件？
第一种补救方法是在现实世界中真的找出必然性，比如自然定律。幽门螺杆菌在自然上就是溃疡的原因，所以必然有自然法则连结幽门螺杆菌和溃疡，也就是说如果幽门螺杆菌在一个人胃部，那就导致这个人溃疡。并且这种自然法则蕴含一个反事实陈述：要是某甲胃部不曾有幽门螺杆菌，他就不会得溃疡了。但如果是独立因素比如压力，反事实陈述就不会成立：要是某甲没有压力的话，他就不会得溃疡了。必然性从而还原到客观的自然规律，比如细菌导致溃疡、铁和氧发生反应成氧化铁、铜加热时延展。这个思路总结起来就是因果性被自然规律掌控，而偶然联系则不会。
要批判这个思路，只需注意到自然规律反而是因为先有对象的因果性而存在的。到底为什么「铜加热时延展」是自然规律，但是「宇宙的所有金方块每边长都小于1000米」却不是自然规律？他们都是足够广义，足够可验证，足够可支持反事实陈述。
要回应这个批判，或许我们可以说加热确实__导致__了铜的延展，但没有任何关于金的性质__导致__它不能达到边长100米。这个回应的漏洞已经被下划线标记了，哎，原地转圈不会带来任何智力上的进步。
其实很少有人对自然规律的存在进行严肃的质疑，但进行一番合适的、非循环论证的把握却如此困难。只需用一些自然法则教导学生便可以理解存在因果和偶然之分，因为它们自己能在原型上推广。但形而上学家的问题其实就是到底是什么共通的原型使得学生们真能去推广，也就是说，自然法则到底意味着什么。
第二种补救方法是认为必然性不存在于世界，而存在于心灵。但是恐龙灭绝或者地球气温上升看来确实存在于世界，而不是心灵。并且，在人开始进行因果思考之前，世界似乎也已经存在了。用一句话来批判就是，因果陈述的不是我们的事情，而是世界的事情。
Kant*试图调和两种方法，但最终也没有成功说出一些什么。他不想把因果退回完全的主观领域，但也明白 Hume 论证的难缠。在初步尝试中他意图指出必然性可以既是事件的性质，又在主观之中。如果这看起来就不太可能论证成功，那是因为它确实就没成功。即便 Kant 花了强大的智慧写作了许多，这个纲领也没有任何进展。
*Kant, I. 1724-1804.
半-Kant策略似乎反而好使一点，意思是说我们利用演化生物学，假设脑在演化中得到了在经验的特定模式中推断因果的能力。因为愈能对事物、捕猎者相关的事件推断因果，愈有存活的机会。因为这是一个可供实验检验的经验命题，被一些形而上学家完全斥为 not even wrong，因为他们想知道的是脑能探测的世界规律到底共享什么性质。
总结起来，对 Hume 问题人类至今没有令人满意的答案。虽然有一些进展，但因果性的本体至今仍然是未解的形而上学谜题。即便没有成功，我们也仍然应该设立里程碑记载人类在探索因果性时取得的进展，两千年来，一共四点：两千年前人们知道了一个事件可能有多种原因、若干事件可能相互独立但却有共同原因；两百年前人们知道了统计学分析对处理因果和相关因素十分必要；一百年前人们知道了采样技术能帮助消除干扰因素。
形而上学到此为止。实用主义建议我们采纳如下立场，假设存在一般的因果规律，并且假设当我们发现这样的因果规律之后能够对自然进程做出更好的预测。在这个立场下，我们可以集中精力识别因果关系，判断某个事件在某个条件下的拒绝概率，找出脑如何进行合理的因果推断。幸运的话，这些科学结果会让我们解决形而上学问题，至少也能帮助我们理解该怎么重新表述形而上学问题，以及为什么形而上学问题如此迷人。
A. 重要术语对照
mind 心智
mental 心理
psycho 心灵
soul 灵魂
awareness 感识
consciousness 意识
perception 知觉 percept 感知
attention 注意