《盜夢空間》背後的三大科學

心理學：睡眠與夢境　　人的一生大約有三分之一的時間是在睡眠與夢中度過的；《盜夢空間》這部電影自始至終講的也都是夢境。那麼什麼時候會出現夢境呢？　　當我們大腦處於清醒和警覺狀態時，腦電波中主要是頻率較高、波幅較小的β波（頻率為每秒14－30次）。在進入睡眠狀態時，腦電波則主要是頻率更低、波幅更大的△波。由清醒進入睡眠的整個過程中，腦電波與呼吸、心率、肌肉強度等一樣慢慢變得舒緩而放鬆。　　根據腦電波，睡眠可分為四個階段。首先是持續10分鐘左右的淺睡階段，腦電波頻率與波幅都較小，此時很容易被外部刺激驚醒；其次是持續約20分鐘的「睡眠錠」階段，頻率較低的腦電波中偶爾出現的一種短暫爆發、頻率高、波幅大的腦電波，被稱為睡眠錠。第三階段腦電波頻率繼續降低，波幅變大，出現△波，有時也出現「睡眠錠」，大約持續40分鐘。當大多數腦電波開始變為△波時，睡眠就進入了第四階段——深度睡眠階段。此時整個身體進一步放鬆，有時會發生夢遊、夢囈、尿床等。第三、四階段被合稱為慢波睡眠。如果睡眠模式異常，就預示著身體或者心理功能出現了失調。　　前四個階段的睡眠大約要經歷1個小時至90分鐘，之後通常會翻身，並且很容易被驚醒。然後似乎又進入第一階段的睡眠，不過此時不再是重複前面的過程，而是進入了一個新階段——快速眼動睡眠階段。這時腦電波迅速變化，△波消失，高頻率、小波幅的腦電波出現，與你在清醒狀態的腦電波非常相似。你的眼球開始快速運動，並且開始出現栩栩如生的夢境。若這時醒來，你通常會說自己在做夢。另外心律與血壓會變得不規則，呼吸變得急促，這與清醒或者恐懼時的反應十分類似，只是肌肉依然鬆軟。　　夢是睡眠中最生動有趣、又有些不可思議的環節。目前對夢的功能的解釋一直存在分歧。不過一些基本事實是可以肯定的。現實中身外的事情也會進入夢境；當志願者處於快速眼動睡眠時，將水灑到他身上，醒來時他會報告說夢到水了。電影中多層嵌套的夢境雖然可能性很小，但是相鄰兩層夢境間的關係卻符合這個特點：藥劑師約瑟夫（迪利普·勞飾）因為酒喝多了，在第一層夢境中便是天降暴雨；當第一層夢境中的汽車翻下去的時候，第二層夢境中的房間也跟著翻轉。　　影片中柯布的盜夢團隊在進入夢境後依然清醒——他們甚至會用一個圖騰來驗證自己是否在夢中。那麼這種「清醒夢」是否可能呢？斯坦福大學的心理生理學家斯蒂芬·拉伯格告訴我們是可能的。他開發了一種叫做「諾瓦夢儀」的睡眠面具。它可以探測睡眠者何時給出信號，測到信號後就閃亮燈光，既能刺激睡眠者的意識又不會讓人從夢中醒來。　　影片中利用自動夢素這樣的藥物進入夢境其實不可能，但有些藥物的確可以對我們的睡眠進行調解。比如藥品莫達非尼就可以使人一直保持清醒狀態，還有一些新型安眠藥會讓人進入「超級睡眠」。　　數學：無限的樓梯與迷宮　　電影中阿瑟與夢境設計師阿麗雅德妮（艾倫·佩吉飾）走過的那段回形樓梯，讓人印象深刻而且不可思議。阿麗雅德妮走了四段樓梯，一直往上走，但卻又回到了起點的地方。這其實是荷蘭錯覺圖形大師埃舍爾著名畫作《上行與下行》中的無限樓梯，畫中精巧的數學幾何圖形產生了一種視覺錯覺，但是現實中的「不可能世界」在夢境成為了可能。　　另一個令人深刻的細節是柯布為了考察阿麗雅德妮設計建築的能力，讓她在兩分鐘內設計出一個一分鐘內解不出來的迷宮。阿麗雅德妮前兩次設計的都是矩形的迷宮，柯布很輕易地就解開了；第三次她設計了一個環形的迷宮，這回她難住了柯布。而這個迷宮其實正是著名的環形蛇迷宮。這也是一個不可能圖形，是一個永遠也走不出來的真正的迷宮。　　阿瑟的樓梯和阿麗雅德妮畫的迷宮，並不複雜，但它們卻並不存在於現實世界。用數學上的語言來說，真實的世界是歐式空間（歐幾里得空間），而夢中的迷宮則是建立在非歐式空間（非歐幾里得空間）之中的。　　而後柯布教授阿麗雅德妮時，把世界折成了一個盒子狀的結構。大地變成了盒子的內表面，天空位於盒子的中心，世界變得像萬花筒一樣顛來倒去，同樣是一種非歐氏空間。　　如果我們為每一個空間都設置坐標系的話，歐式空間的坐標系是直線，而非歐式空間的坐標系會彎曲成一個圓圈。在一維上，歐式空間是直線，非歐式空間可以是圓圈。在二維度上，歐式空間是平面，非歐式空間則可以有多種。　　柯布所展示的盒子世界，其實就是球形的非歐式空間。如果我們要構造一個阿麗雅德妮所走的埃舍爾樓梯，在那個空間的高度方向一定是彎曲成了一個圓。這樣樓梯的最高點和最低點具同一高度，所以才能連接上。在這個空間中，依然有向上和向下的方向，但意義已不同。向上和向下不代表高度的增減，而是指從兩個不同的方向畫圈。　　好比從一個方向上看，向上走是順時針，向下走是逆時針。所以當你向上走和向下走時，一直都在不斷重複。生活中這樣的樓梯是沒有的，但時鐘等許多事物的工作方式卻具有這樣的性質。　　在電影的迷宮設計中，造夢師如果想把一個人困住，就要給他一種無限的錯覺。把被騙的人想成是一隻小蟲子，在二維世界裡，如果是歐式空間，就是一個平面，你只能設計一個很大的圓，但小蟲總有一天還是會跑出去。但如果這是一個非歐式空間，如球面，小蟲怎麼都跑不出去，這樣，造夢者就可以將敵人永遠困在自己設計的夢中。　　柯布設計的迷宮，核心思想就是將敵人困在一個圈中。但故事的複雜性還遠超於此。阿麗雅德妮展示了一種不同於柯布設想的迷宮結構，那就是鏡子中產生無窮多的人像。　　阿麗雅德妮把柯布帶到一個地方，關上門，弄出兩面鏡子，兩面鏡子之中出現了數不清的人像。因為鏡子可以在鏡子中成像，於是就有了鏡中鏡中鏡中鏡??隨著鏡子層數的加深，鏡中像會越來越小。但即使是極小的一個像，經過放大，裡面還是有鏡中鏡中鏡中鏡??這便是幾何上被稱為分形（fractal）的結構。我們可以將鏡中鏡看成《盜夢空間》故事結構的一種比喻。因為鏡中可以有鏡，所以就有鏡中鏡中鏡中鏡??同樣，因為夢中會產生夢，所以有夢中夢中夢中夢???　　分形結構對應著無窮的遞歸的邏輯。物理學上的觀點「基本粒子可以再分」正是如此，分子分解成原子，原子分解成電子、質子和中子，現代物理學在進一步分解電子、質子和中子。但每得到一種基本的粒子，就要將其分解成更基本的粒子，這種邏輯就決定了世界的最基本的粒子是找不到的。　　夢中夢也是這樣一種分形似的邏輯，而電影的開篇和片尾，柯布和齊藤出現在同樣的場景中，構成了一個循環，到這裡，《盜夢空間》己經打開了不可知論的魔盒。　　神經科學：電影與夢　　《盜夢空間》中，盜夢者們使用一種叫做自動夢素的藥物和一台盜夢機將設計好的情境上傳到他人的夢境之中，然後若干名連入機器的盜夢者也進入夢境，並且進入對方的夢中。　　在現實中，最接近這種想像的設備，便是磁共振掃描儀（MRI）。　　這種儀器可以對腦部活動進行成像，然後再通過處理軟體以及「多體素模式分析法」（MVPA）可以預測受試者所看到的圖像與辭彙、當時的心理狀態以及容量很有限的記憶。這也被稱為「讀腦」（mind reading）。　　加利福尼亞大學伯克利分校的神經系統科學家傑克·格蘭特採用功能磁共振成像技術，在受試者在觀看一些圖片時掃描他們的大腦。他使用大部分的掃描數據去訓練一個模型，然後通過這個經訓練的模型去預測未參與訓練的數據，比如預測受試者當時看到的是一個像愛因斯坦的人還是像綿羊的動物。　　他還曾給受試者播放電影，一種經過運動增強處理的視頻片段，同時掃描他們的大腦活動，他試圖從大腦掃描圖像中重建出大腦儲存的電影影像。　　日本高級電信國際研究所的計算神經科學家神谷之康，相信他能夠將該技術再推進一步，進而可以解夢。他計劃通過功能磁共振解讀熟睡中的人的大腦信號，像格蘭特一樣，再重建夢境。　　不過目前做到這一點還是存在很大困難的，而且實驗條件下的情景與現實生活中的真實複雜情景相比也太過簡單。　　我們雖然離能夠解夢還存在相當的距離，不過現實中我們能夠接觸到一種非常類似夢境的東西，這就是電影。而《盜夢空間》這部電影講的也正是夢境，美國電影新聞網站CHUD.com的戴文·法拉西甚至認為《盜夢空間》里全都是夢境，連共享夢境本身也是夢境。「柯布並不是一個盜夢者，他無法進入他人的夢境。他也並非在逃離柯伯爾公司的追殺。曾經一度他這麼告訴自己，雖然是通過妻子梅爾（瑪麗昂·歌迪亞飾）的話來間接表達的，梅爾是他自己潛意識的一種投射。她質問他：在他的世界裡，他被柯伯爾公司的一群暴徒全球追殺，這樣的世界究竟能有多真實？」　　電影與夢的這種關係從神經科學上也講得通。從大腦激活的角度來看，做夢與看電影是不可思議的兩個平行經驗。實際上有研究認為，一個坐在漆黑的電影院凝視著大銀幕的觀眾，與睜開眼睛進入快速眼動睡眠的人最為相似。　　以色列希伯來大學的烏里·哈森曾在上個月在北京舉行的第七屆國際認知科學大會上報告了他所做的研究。他的實驗非常簡單：他們給被試者觀看一部克林特·伊斯特伍德的老電影《地獄三鏢客》，並且在磁共振掃描儀中觀察被試者的大腦皮層上發生了什麼。　　科學家們發現，當成年人觀看電影時，他們的大腦呈現出一種特殊的激活模式，這一現象非常普遍（這項研究的名稱是「在觀看自然視象其間，大腦激活的被試間同步性」）。尤其對包括視覺皮層（這不足為奇，因為視覺刺激肯定會激活視覺皮層）、梭狀回（當攝影機放大一張面孔時，這個腦區就會激活）、加工觸覺相關的腦區（當電影場景涉及到身體接觸時，這些腦區就會激活）以及其他腦區的激活而言，不同的被試者之間顯現出了明顯的相似性。　　還有一些腦區在電影院里並非「一起激活」。這些「非同步的」腦區中最主要的是前額葉皮層，一個與邏輯、審慎分析以及自我意識相關的腦區。哈森及其同事隨後的研究發現，當我們正忙於進行強烈的「感覺運動加工」時——不過強烈的感覺也只是一塊快速活動的大銀幕以及立體環繞聲——我們實際上抑制了這些前額葉腦區的激活。科學家們宣稱，這種「不激活」使得我們能夠沉浸在電影當中。　　這些實驗揭示的是觀看電影時的基本心理過程。在這個過程中，你的感覺極度活躍，但是你的自我意識卻不可思議地削弱了。當我們進入睡眠狀態時，大腦經歷的全腦激活模式與平常清醒時類似，雖然前額葉皮層會保持沉寂，而視覺皮層比平常甚至更加活躍。這種神經機制也與做夢時的生理反應非常吻合。但是令我們的視覺皮層興奮的不是通常的現實：而是一種半隨機而且不可預測的活動，同時也不受感覺約束的限制——也就是夢。這通常被歸結為乙醯膽鹼的噴射，乙醯膽鹼是一種興奮性的神經遞質，從腦幹開始自下而上滲透。就好比我們的大腦皮層用超現實主義的電影來招待我們，用任何碰巧在我們周圍的多餘細節來填充我們奇怪的夜間故事。而且，睡夢狀態還伴隨著大範圍的「邊緣」腦區的激活的增強，這些腦區與情緒的產生有關。這也就是為什麼即使最荒謬的噩夢（越荒謬就越不容易信以為真），也會使我們被嚇醒時冒出一身冷汗。　　網上有很多人在討論電影結束之後還有一個彩蛋，也就是柯布的圖騰——陀螺最終是否會倒下，將會在結尾的字幕之後見分曉。最終，彩蛋是有的，不過沒有那麼令人驚喜，彩蛋只是一段影片中將柯布的團隊從夢中喚醒的音樂；當這段音樂在字幕結束之後響起時，正是在提醒正在做著電影之夢的觀眾們，到了夢該醒的時候了。（高斯控對本文亦有貢獻）　　搶答Q+A　　Q：夢的功能是什麼？　　A：弗洛伊德認為夢是我們表達壓抑慾望的方式之一，在某些時候，夢的確行使了這樣的功能，但越來越多的現代研究表明，夢境還會有助於信息加工和記憶存儲。　　在快速眼動（REM）睡眠期和非快速眼動睡眠期都會有夢境生成。快速眼動睡眠期的夢境更有故事情節，充滿了感情和衝突；而非快速眼動睡眠期的夢境通常只會涉及友善的社交互動。那些情緒沮喪的人通常會經歷更多的快速眼動睡眠期。　　Q：有可能直接進入他人的夢境之中嗎？　　A：實際上，這樣可以讀取他人思想的裝置已經被發明了出來，它就是核磁共振掃描儀（MRI scanner），這種儀器可以抓拍腦部活動的照片，然後再通過某種軟體就可以將受試者所看到的圖像還原出來。　　研究者們表示，有朝一日可以利用這種技術對受試者的夢境進行記錄，完全不需要像電影中那樣去共享夢境，搞得既麻煩又危險（或者說是滑稽）。　　Q：怎樣才能控制自己的夢境？　　A：要經歷清醒夢（lucid dream）最簡單的辦法莫過於訓練自己在入睡時對自己發問說，「我正在做夢嗎？」一些狂熱的視頻遊戲迷們特別擅長做這種清醒夢，因為他們經常一整天都在集中精力去完成某個遊戲任務。　　Q：夢境中的一切必須遵守物理法則嗎？　　A：這是個頗為值得一辯的話題，《盜夢空間》對正反兩種情況都有所展示。電影中會展示一些不可思議的事情，比如在某一段夢境中，巴黎就像一張巨大的紙張一般摺疊了起來；而且某些光學幻象還會變得「真實」起來，例如在《盜夢空間》中就出現了M.C.埃舍爾（M. C. Escher）創作的無限樓梯，它就是利用在三維虛擬環境下的操作方式實現的。　　但是，夢境也會遵循一些「現實生活」規則。身為作家兼製片人的傑夫·沃倫（Jeff Warren）就曾在一份夢境調查報告中這樣寫到：在沒有感官輸入時，意識似乎以某些可預測的方式在運作。夢境可以演繹出一些非正式的定律，如「自我實現預期定律（law of self-fulfilling expectations）」（你期望發生的事情發生了）和「敘事動力定律（law of narrative momentum）」（在某個地方徘徊太長時間，夢境就會開始變得焦躁）。　　Q：夢境中的主觀時間是如何流逝的？　　A：影片中，夢境中的時間比現實世界要慢得多，而且這裡還存在一個尺度效應（scaling effect），即如果你在夢中做夢，時間流逝的速度會更慢。原本五分鐘的現實時間等於一小時的夢境時間，而五分鐘的夢境時間又和二級夢境中的一個禮拜時間相當，如此類推。　　這一點應該算是這部電影的最高明之處，但是除了驚嘆於電影精巧的構思之外，似乎並沒有太多的現實證據證明這一點。實際上，至少在清醒夢中研究者們已經發現了一些證據，當做夢者處於意識清醒狀態時，對時間的認知的確會發生類似的變化。　　對研究者們來說，一個更為緊迫的問題在於：當我們大腦的時間感知變得不正確時，究竟我們的腦子裡發生了什麼。實際上，雖然時間幻覺是大腦自身產生的，但正如《盜夢空間》的情節一樣，這種幻覺也是個令科學家感到費解的難題。
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