0059 黑暗之眼

    眼睛是“心灵的窗口”。这个器官的精巧、复杂，是不用多说的。但人类的眼睛其实设计得并不好。晶状体易变形，让我们得近视或远视，这就不说了。即使视力完好的眼睛，也有一个重大的缺陷——盲点。

    什么是盲点?盲点，是指视野中的一块区域，它几乎就在我们面前，但我们却对它“视而不见”。

    要想知道你眼睛的盲点所在，有一个简单的办法：闭上一只眼，用另一只眼看纸上的一个字。把字左右移动，当它消失时，说明它已移入你的盲点;再移动，又复现了，说明它已经移出你的盲点。

    为什么我们的视野中会留下这么一个“死角”呢?要了解这一点，需要知道眼睛是怎么工作的。把我们的眼睛想象成一个仅有一扇小窗的房间。房间里有一群孩子紧靠窗对面的墙站成一排。每个孩子透过窗洞，只能看到外面的一小块风景，而且由于视角不同，所看到的风景也不尽相同。

    在这个比喻中，每个孩子都是一个感光细胞，捕捉它所感受到的光线。人类的眼睛包含大约1.26亿个感光细胞。这意味着房间里有1.26亿个孩子，每人都尽责地看着外面，并记下他所看到的一切!

    但是，把所有这些单独的观察整合成一个画面，这是大脑要做的事情。每个感光细胞必须通过神经元向大脑传递信号。这些神经元汇集在一起，形成视神经束，就像一束数据线，从眼睛后面开一个洞穿出来，连接到大脑。

    眼球上的盲点区域，还是用上面的比喻。这就好比给每个孩子都连了一根电话线，用来向中心汇报他们看到了什么。遗憾的是，这些电话线并不是一根根单独从孩子身后的墙壁上钻孔连出来的，而是汇总之后合并成一束通往后面的。这就需要在墙中央开一个洞;为此，中间的孩子将不得不为这个洞腾出空间。

    这就带来一个问题：这个洞的位置上没有小孩传递信息，也就说没有任何感光细胞。这意味着，外面景色中有一块区域，它的光线虽然到达了你的眼睛，但没有被你的任何感光细胞记录，你对它“睁眼瞎”。

    盲点，就是视网膜上没有感光细胞的地方，因为它正是视神经束通向大脑的地方。

    其他生物也有盲点吗?

    事实证明，眼睛的这种设计，存在于大多数动物中。所有脊椎动物——包括哺乳动物、鸟类、鱼类、爬行动物和两栖动物——的眼睛，都有盲点。

    对于大多数眼睛朝前的动物，存在盲点不是个问题。我们左右眼的视域部分重合，左眼可以补偿右眼的盲点，反之亦然。但是对于眼睛位于头部两侧、左右眼视域没有重合的动物来说，盲点会带来风险。

    如果你在野外观察动物，比如一头鹿、一条鱼，你会发现它们总在不停移动。事实上，它们一直在观察潜在的威胁。它们通过移动改变视域，来确保之前的视域中没有被盲点遮蔽的死角。

    所有的脊椎动物的眼睛都有盲点。那么无脊椎动物呢?

    在这里，事情变得有趣。许多无脊椎动物(像蜜蜂、苍蝇和螳螂虾)只有复眼。复眼由一大群“小眼睛”组成，但通常不需要整合出一幅完整的图像。所以，复眼里不存在盲点。

    但有三种动物有着与我们相似的眼睛：蜘蛛、箱形水母和头足类动物(如乌贼和章鱼)。

    蜘蛛有很多对眼睛，但大多数蜘蛛的视力并不好。它们主要还是依靠触觉、嗅觉和震动来捕捉猎物。少数是主要靠视觉来捕猎的，如跳珠、狼蛛。它们通常有两对位于中心、拥有大晶状体、聚光能力强的眼睛。它们中的一些甚至拥有反光的涂层，以便获得更好的夜视能力，而另一些则有分辨力极好的色觉，以便白天捕猎。

    不管何种蜘蛛的眼睛，都只能感知外界光线的变化(借此，它们知道猎物)，而不会呈一张完整的图像。这也就意味着，它们的眼睛里没有神经束需要出来，所以没有盲点。

    再来看箱形水母的眼睛。箱形水母没有大脑，只有一个神经环来协调它们的触手。但它们的眼睛里有视网膜、角膜和晶状体。换句话说，它们的眼睛构造基本上与我们的一样。不过，它们没有大脑，眼睛里也就没有视神经束，所以也没有盲点。

    最后，我们来看看最酷的眼睛：头足类动物的眼睛。以章鱼为例。章鱼的眼睛实际上是独立于脊椎动物的眼睛进化来的。而且它们的眼睛比我们的设计得更好。它们的神经元长在感光细胞后面，假如还是用孩子来比喻，就好比电话线连在每个孩子身后，直接从他们背后的墙壁出来，不需要汇总之后在墙中央开个大洞。所以，它们的眼睛也没有盲点。

    为什么进化没有摆脱盲点?对人类和其他脊椎动物来说，有个盲点似乎是一个很大的风险。它意味着你可能会错过一个潜在的威胁。为什么进化没有解决这个问题呢?首先，请记住，进化是随机突变随着时间积累的渐变过程，而不是巨大的飞跃，而且进化并不朝着任何特定的方向发展。就我们的眼睛而言，改变眼睛的整个结构将是一个巨大的变化，不是仅仅几个基因的突变所能胜任的。

    其次，我们的眼睛尽管有缺陷，但目前还能很好地工作。假如有新的突变发生，大多数突变可能不仅不能改善，还会破坏眼睛的功能，因此就不会被遗传下去。

    最后，特别是当涉及到人类的时候，自然视力现在已经不再是决定我们生死的因素。视力不好的人，在自然状态下，可能会因找不到食物或者看不清野兽而丧命，但现在可以戴眼镜。

    所以，即使我们在章鱼身上看到一个更好的设计方案，我们也只能凑合着用我们蹩脚的眼睛了。

    当我们凝望夜空，那些闪烁着光芒的星星总是能引起我们对宇宙的无限幻想，它们总是这么令人着迷。

    但在宇宙中，有一种比这些天体更加令人心驰神往的神秘存在——黑洞，它们有着无以伦比的魅力。它们的引力远远大于其他天体，可以吸收所有辐射，甚至连速度为每秒30万千米的光都无法挣脱开。它们就像宇宙中最凶猛的“多足怪兽”，擅长捕捉宇宙中的其他天体，并将它们吞噬。

    这么说来，凡是进入黑洞的物质都会被吞噬然后消失殆尽？其实不然。在爱因斯坦相对论中，最简单的黑洞即纯引力的、静态而永恒的黑洞确实如此。可是在宇宙中，存在着许多高速旋转的黑洞，旋转的这一特性有可能让进入黑洞的物质有机会挣脱黑洞“魔爪”，甚至还能“偷取”黑洞的能量。

    宇宙大爆炸发生后，最原始的宇宙起点以惊人的速度发生膨胀，大爆炸后产生的物质分散了这个原始起点，膨胀会导致空间一直在扩张，空间密度也持续发生改变。每个区域膨胀的速度是不一样的，有的区域扩张很快，区域密度较低；有的区域膨胀速度慢，物质的密度很高。这些密度较大的区域内的物质在自身引力的作用下开始聚集，形成了物质团块。

    这个物质团块不是静止的，它有自旋现象和自己的角动量。这个团块分裂成许多小团块，形成更小的星系群、单个星系，最终形成恒星和行星。根据角动量守恒定律，角动量在没有外力的作用下是不变和守恒的，因此当某个转动物体在自身作用下分割成几个小物体时，它的角动量也会被分割成几个部分，所以每个小团块都有物质团块分配给它的角动量，小团块角动量的总和依然等于物质团块的角动量，它们都会有自旋现象。这一过程很像湍流水发生分离，分离会产生单个小漩涡，每个旋涡也都有自己的角动量。

    在这些分裂出的小团块中，有一部分小团块最终会形成恒星。我们知道，恒星被认为是黑洞的前身，因为恒星的终结意味着黑洞的开端，那恒星是怎么转变成黑洞的呢？

    原来在恒星的生命进程中，它会一直燃烧自身的燃料，当燃烧完最后一点燃料之后，在自身重力的作用下恒星开始自行坍缩，直到坍缩成一个非常小的物体，当这个物体足够小，就可能形成黑洞。这就像一个极其巨大的物体缩小到一个很小的“点”，可想而知，这个点的密度得有多大。当然，如果恒星想要变成黑洞，它还需要有超级大的质量。当恒星生命结束，在不同的质量下它会形成不同的天体。据推测，当恒星质量在8倍太阳质量以下时，恒星结束后会形成白矮星；当恒星质量在8到20倍太阳质量之间时，恒星会形成中子星；当恒星质量达到20倍太阳质量以上时，才有可能形成恒星黑洞。

    前文有提到，恒星是旋转的，它遵循角动量守恒定律，因此为了维持角动量守恒，坍缩后的恒星会转的更快。这就像在观看花样溜冰比赛时，你会发现选手们为了转得更快，他们会收起展开的双臂，可能还会蹲下身，才能完成高速旋转的高难度动作。因此，当恒星开始坍缩时，它的角动量会让它转得越来越快，直到完全变形为黑洞为止。因此，黑洞不仅会旋转，它的旋转速度还意想不到地快，甚至有些黑洞每秒能转上几百万圈！

    跟静止的黑洞一样，旋转的黑洞也有奇点。“点怎么会旋转呢？”确实，奇点在严格意义上不是一个点，而是一个没有厚度的环，它收集了黑洞的所有质量，转速极快，黑洞可以说是绕着这个“点”在运动。因为它速度很快，所以黑洞的旋转速度也很快，甚至快到它可以形变时间和空间，黑洞附近的空间会发生扭曲，形成了一个极为特殊的区域：能层，这是一个转速极大的诡异区域。

    旋转的黑洞也有事件视界。在事件视界内部，时间和空间全部都会崩坏，所有物质无法逃逸。而能层位于事件视界的外围，那里的时空处于半崩坏状态，在这里，我们无法确定物质会出现什么行为，可能无法逃逸，但也有可能进去之后再出来。

    物质投进旋转的能层中，就像以螺旋的方式进入死亡旋涡。黑洞会给投入能层的物体提供一个旋转动能，因此进入能层的物体会发生旋转。如果你想静止在能层中，你不仅需要和能层旋转方向相反，速度还要比光快，这样才可能静止在能层中，但这几乎是不可能的，毕竟连光都不一定能挣脱开它。所以当物质投入能层，物质一定会跟着能层旋转。

    物质的绝对旋转性让科学家们灵光一现：“物质从静止到旋转不就说明黑洞把动能传递给物质了吗？”那么最简单的“偷取”黑洞能量的方式莫过于往能层中投掷物质了。当物质投入能层后，黑洞会将自己的一部分动能传递给这个物质，然后物质在能层中围绕黑洞旋转。当物质获取的黑洞的动能足够大到可以逃离能层时，黑洞的动能就会被物质带走。

    以进入能层的火箭为例。当火箭进入能层，黑洞会将自己的一小部分动能传递给火箭，此时火箭在黑洞的推动下转速变大。当转速大到一定程度时，火箭上已经存储了黑洞的一部分能量，此时若能使火箭偏离黑洞，逃出能层，返回地球，我们就能得到黑洞的能量了。若是把火箭一些质量较大的部件丢在黑洞里，火箭返回地球损失的能量也会减少。这样，火箭和黑洞也算是完成了能量与质量的“交易”。

    物质进出能层后存储的能量会变多，那如果它一直反复进出会出现什么样的情况呢?这个物质能量会变得越来越大，科学家为此产生一个疯狂的想法：如果把黑洞封闭起来，它将是一个存储爆炸性能量的“炸弹”。

    这个疯狂的想法比戴森球的设想疯狂N倍，但原理与戴森球类似。戴森球是可以收集恒星能量的假想结构，由卫星组成，它是一个球形壳状结构。黑洞大炸弹则由镜子拼接而成，这些镜子通过航空器运到太空中，并摆放在黑洞能层外。它们带有许多棱角，可以通过拼接很紧密地贴合在一起，没有缝隙，还和戴森球一样，可以完全包裹天体。但戴森球是包裹恒星，黑洞大炸弹则是包裹黑洞。

    你可能会有疑问：“镜子怎么能做成炸弹呢？”可是在科学家眼中，镜子确实可以，但是当然不会是我们熟知的普通镜子。这种镜子不能因进入宇宙后环境压力的变化而破裂，也不能在包围黑洞时，被黑洞强大的吸引力控制，否则将无法固定在黑洞周围。如果一块镜子因承受不住宇宙环境而破裂，或是直接被黑洞吸入无底深渊，那我们的“镜子大炸弹”是永远不可能构建成功的。

    在摆放了很多的特殊镜子并将它们完全贴合之后，就形成了镜子壳状体，黑洞在这个壳状体里依然高速旋转着。此时打开其中一个镜子，往黑洞里发射电磁波。电磁波会分成两个部分，一部分波进入黑洞的事件视界，被黑洞完全吞噬，消失在黑洞中；但另一部分波会进入能层，进入能层的电磁波在黑洞动能的作用下，辐射能量变大。当辐射达到临界值，电磁波就可以从能层中逃逸出来。因为黑洞被包围，逃逸出来的电磁波又会遇到镜子，因此又继续反射回能层，黑洞又会将部分动能传递给射到能层里的电磁波。电磁波在黑洞和镜子之间来回反射，每反射一次能量就加强一次，最终会产生超辐射现象。

    如果此时在壳状体上开一个小缝，就会有大量辐射从缝中喷涌而出，我们就可以得到黑洞的能量，这些能量也许可以供我们使用数万亿年，人类文明也能得以维系。但再坚固的镜子壳状体也有无法承受的那一天，当辐射过于强烈，镜子会发生散架，此时镜子里无穷大的能量将如海啸般席卷黑洞周围的所有物质，释放出的能量可能等同于一个超新星爆发，将造成前所未有的大爆炸事件。

    黑洞着实是个神秘的存在，我们从来没有真正地看见过它，也不敢去真正地靠近它，因为我们担心会被它强大的引力撕扯成碎片，瞬间灰飞烟灭。但我们却有机会跟它“远程交易”，仿佛它只是一个普通的商人。

    角动量是描述物体转动状态的量，它是物体质量、速度和运动轨道半径的乘积。在没有外力作用下，物体的角动量是不变的、守恒的，它不会无缘无故消失。比如对于自旋的物体来说，即便物体分割成几个小物体，它们的角动量总和依然等于原来物体的角动量；而对于围绕某个点转动的物体来说，当物体的轨道半径变小，质量不变，速度就会增大。

    “喂！”当我在边上朝你喊，你可能会调头朝我看。但在调头之前，你身上有一样东西——耳膜——已经“先行”了，就是说，已经做好准备，把听觉的焦点集中到我这个方向上来。这一生理反应有助于我们把看和听的对象对应起来，在嘈杂的环境中，更能听清对方的说话。

    这个最近才被发现的小秘密缘起于科学家一个小的好奇：当我们的眼睛在扫视（所谓扫视，就是眼睛把视觉的焦点从一个地方转移到另一个地方。例如，我们的眼球每秒钟要对周围环境扫视数次，以便寻找关注的对象）时，耳膜会发生什么变化？

    为了探索这个秘密，科学家把微型麦克风插入人耳，来测量扫视时耳道内压强的变化。这种变化是由牵引鼓膜的中耳肌肉造成的。压强的变化表明，例如当我们朝左看时，左耳鼓膜会往里陷进去一些，右耳鼓膜则会往外鼓出来一些。这样做是为了让双耳朝左边听声音做准备。

    而且，耳膜的这种变化在眼球移动之前的10毫秒就开始了，在眼球移动停下来后还会持续几十毫秒。这说明，在眼球移动之前大脑就已经发信号给耳朵了，譬如说：“喂，我已经命令眼睛向右转12度了，你要先做好准备！”这实际上是耳朵的一种定位聚焦功能。眼睛的定位聚焦功能就是前面提到的扫视。但长期以来，科学家认为耳朵的定位聚焦功能是不存在的，耳朵会把所有传来的声音不加区别地照单全收。至于选择和分辨的工作，则是在大脑里，即在后续的意识形成过程中完成的。现在看来，耳朵也是有定位聚焦能力的。

    这项发现可以帮助人们设计出更好的助听器。现在的助听器把所有的声音同等放大，不管它们来自何方。但是，我们可以想象，未来会发明出一种好的助听器，它能够探测眼球的移动，当眼球聚焦于一个新位置时，它就会把从那个位置传来的声音放得更大些。

    “你是我的小呀小苹果，怎么爱你都不嫌多”“苍茫的天涯是我的爱，绵绵的青山脚下花正开”“来，左边跟我一起画个龙，在你右边画一道彩虹”……这些词句读着读着，你是否总有将它们唱出来的冲动?音乐市场上的歌曲每时每刻都在更新，但总有那么一两首会永远停留在你的脑海中，无论何时听人唱起，总会不自觉地跟着哼唱或续唱，为什么会这样呢?

    上班上学路上，你听到路边小店里传来震耳欲聋的音乐声，正好是非常熟悉的曲调，你忍不住跟着哼唱。走入办公室或教室，明明已经再也听不到音乐声了，但你的脑袋里还是不停地播放着这首歌，坐在座位上不时哼两句，去厕所的路上也会唱出来。一整天下来，你的同事/同学已经对你忍无可忍了，而你自己也要被逼疯了。上述经历是否也曾发生在你身上?如果答案是肯定的话，无需惊慌，这只是耳虫现象。

    “耳虫”(earworm)是从Ohrwurm直译过来的，它将“爬进”脑中的音乐比喻成一只虫，“耳虫”引起的这种感觉叫“认知瘙痒”，让人忍不住想去“挠”(回想)它，非常形象地总结了洗脑神曲的特点。耳虫现象影响着绝大部分人，有研究显示91.7%的人曾有过上述体验。

    耳虫为何具有如此大的魔力?美国达特茅斯大学的研究人员发现，当他们对受试者播放耳熟能详的歌曲的片段时，受试者的听觉皮层会自动补完剩余的歌曲——换句话说，他们的大脑在歌曲早已结束时还会继续“播放”。这些曲子不断在你大脑中“挠痒”，为大脑止痒的唯一方法就是不停地在脑中重复播放这首歌，因此你会陷入洗脑神曲的无限循环中。

    还有研究人员认为，洗脑神曲就像那只莫名其妙被要求不可以想起的白色北极熊，本来你不会想到一只白熊，但如果被事先告知禁止去想它，你反而越会去想它，因为在确保自己真的没有在想一只白色北极熊的时候，恰恰去想了那只白色北极熊。洗脑神曲也是如此，越是拼命地不去想，反而越会去想它。

    多数时候，耳虫不会影响我们的正常工作学习，因为它持续的时间并不长。但是如果像前文描述的那样，耳虫流连不去或者反复纠缠，也确实让人烦躁，这时我们该怎么办呢?

    首先我们该搞清楚，哪些歌曲容易成为耳虫，哪些不会。瑞士卢塞恩大学应用科学与艺术系的研究人员曾做过这样的实验，他们分析了50多首流行歌曲，被不同人提到三次以上的曲调被认定为“耳虫”。结果发现，耳虫曲调中的音符节拍通常较长、音程较小，意思就是说拥有这两个特点的乐曲难度低，一般人都容易对这种曲调熟悉。英国伦敦大学的另一个团队总结了“耳虫”的三个关键特征：欢快的节奏、简单的旋律以及一些特殊的音程。前两者保证曲子足够简单从而使大脑容易记住，第三个特征则让曲子保证简单韵律的同时而又能够显得与众不同。

    确认了耳虫的存在后，我们还要知道什么人在什么情况下最易受到耳虫的影响。一些研究表明，音乐家、思维活跃的人或者压力过大的人比普通人更常出现耳虫现象;性别方面来说，女性比男性更容易触发耳虫。在短时间内大量接受音乐洗礼，比如刚听完演唱会、听了很长时间的车载音乐或者一整天都在听同事/同学哼唱神曲，耳虫也会在你脑中出现。

    了解了上述知识后，我们就可以找方法摆脱耳虫的影响。听一些不具备耳虫特点的歌曲，让其他歌曲取代耳虫是一个好用的方法。如果你确实喜欢这首耳虫歌，不妨反复听完整曲，因为耳虫的旋律一般都只是音乐中的一小段，听完整首乐曲反而会减轻耳虫效应。

    另外，耳虫确实像不请自来的白熊，当它在你脑中出现时，不要过于关注，不听不想不理，慢慢地它就会自然消失。不过，虽然名字叫“虫”，多数时候耳虫并不让人讨厌，甚至常常带给人们愉悦感。研究人员进行的一项研究表明，超过一半的学生认为洗脑神曲是令人愉悦的，还有30%的人认为它是中性的，只有15%的洗脑歌曲被认为是令人不适的。在繁忙的工作学习之余，在脑中奏响一曲让人愉悦的耳虫不也很有趣吗?

    耳虫不仅有让人放松的能力，还有助于加强记忆。因为耳虫现象与“不自主记忆提取”现象相似，一旦有一些提取的线索出现，就会自动触发相关的信息。譬如，看多了由“最炫民族风”伴奏的各种视频，下次看到有节奏的舞蹈，就会不由自主地哼唱起“你是我天边最美的云彩”来了。

    如果将视频内容替换成需要记忆的事情，当我们再听到“最炫民族风”时，是否也能回忆起视频的内容呢?答案是肯定的，2021年，一组心理学家进行的实验证实了这一点。

    研究人员分别对三组参与者进行了三次试听-记忆实验，每次间隔1周，每组参与人数在25～31之间。在第一次实验中，参与者先听一段不熟悉的音乐，一周后，让他们在听同一首音乐的同时观看电影片段，其中对照组的参与者只观看没有配乐的电影片段。在最后一次实验中，他们被要求在播放音乐时回答一些关于电影细节的问题，以此检验他们的记忆成果。实验过程中，研究人员还会询问参与者对歌曲的评价和歌曲在他们脑中循环的频率等问题。

    研究结果显示，实验组的记忆效果显著优于对照组，而且，实验组成员对电影的记忆程度也有区别。具体表现为，一首曲子在一个人脑海中循环的频率越高，他对与这首曲子配对的电影细节也记住得越多。更有趣的是，即使观看电影时参与者并没有特意去记忆电影情节，但如果他的脑内回忆起这首音乐，他也会想起相应的电影情节。简而言之，耳虫效应能帮助人们记忆电影中的片段。这意味着以音乐为基础进行记忆，不仅能加强人们的记忆能力，也可以帮助人们对抗痴呆症和健忘症。未来，音乐干预治疗也许能成为一种治疗记忆衰退的非药物疗法。

    了解了耳虫现象后，如果下次你还为记不住事情而苦恼时，不妨伴随一曲动听的耳虫歌曲来进行记忆吧。