在《最強大腦》節(jié)目中,據(jù)周瑋的姐姐講述,周瑋是6個月大時受到驚嚇,生了場怪病而導(dǎo)致這個樣子的。由于他們的智商(通過正常標準測出來的)較低,和普通人交流會發(fā)生很大的困難,往往具有先天或后天的自閉癥。
所以,持“作弊說”的觀眾應(yīng)該是多慮了,要讓周瑋“作弊”其實都無法配合。
難以理解的大腦
對大腦的研究表明,我們的大腦皮層有數(shù)千億個神經(jīng)元,分布在不同的區(qū)域。利用磁共振成像(MRI)進行腦部掃描可以查看我們在進行各項工作時,哪些區(qū)域處在活躍狀態(tài)。這是一種從外部對腦活動進行觀察的方法。
魏坤琳在接受果殼網(wǎng)專訪時指出,對周瑋做的腦部掃描發(fā)現(xiàn),在做簡單計算時,他的腦區(qū)激活跟正常人一樣;但在做開方、乘方等復(fù)雜運算時,腦區(qū)活動區(qū)域和強度反而變小了。常人題目越難、腦區(qū)越亮,但周瑋卻正相反……
其實大腦的可塑性很強。我們?nèi)祟惖淖嫦仍诜侵薏菰显盍藥装偃f年,進化出了我們今天具有的大腦。人類的大腦容量相對于其他動物都要大。而為了適應(yīng)大腦容量的增長,人類嬰兒必須在具有自主活動能力之前就出生。“三歲不離父母之懷”,是人類大腦進化的需要。正因為大腦足夠大、足夠復(fù)雜,我們的祖先才能在危機環(huán)伺的草原上生存下來并發(fā)展壯大。足夠復(fù)雜的大腦讓我們得以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,甚至了解整個宇宙。
大腦中神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)一直都在變化,搭建新的回路,形成記憶。根據(jù)“功能代償”理論。雖然特定的大腦區(qū)域有特定的功能,但當大腦受到損傷后,其功能可能通過其它腦區(qū)實現(xiàn)。另一些神經(jīng)科學(xué)家認為,人腦中存在一個“天才區(qū)段”,它位于大腦右顳葉下的一個特別區(qū)域,但它不容易被“啟動”;腦部損傷有可能開啟這個“按鈕”。周瑋是不是意外地開啟了“天才區(qū)段”?我們只能猜想,但不能確定,F(xiàn)代腦科學(xué)才剛起步,對大腦的運作機制了解還不夠。像周瑋這樣的“特殊大腦”是求之不得的研究樣本,說不定有助于發(fā)現(xiàn)大腦更深層的秘密。某些先天的優(yōu)勢,再加上他幾乎把所有的精力都專注地用于算術(shù)學(xué)習(xí),能夠發(fā)現(xiàn)一些快速運算的方法也不奇怪。
北師大的心理學(xué)院劉嘉院長推測,周瑋對復(fù)雜算術(shù)題的計算,可能是太自動化了,像被固化的CPU。說來也巧,因為在數(shù)學(xué)中確實有對付復(fù)雜算術(shù)題的方法,這就是對數(shù)。
對數(shù)的發(fā)明——普通人的選擇0
數(shù)量級的概念每個人都熟悉。1,10,100,1000,10000……又可以寫成10^^0,10^^1,10^^2,10^^3,10^^4……。也就是說,10^^1x10^^2=1000=10^^3,這樣的乘法可以用它們的指數(shù)進行加法計算(指數(shù)1+2=3)。這是10的次方,其他數(shù)值的次方也一樣;這里的指數(shù)是整數(shù),那么能不能取非整數(shù)呢?把乘法轉(zhuǎn)換為加法,有些計算就簡單多了。
16世紀,隨著大航海的開展,歐洲的商業(yè)和科學(xué)活動對于數(shù)學(xué)計算提出了更高的要求。特別是在天文學(xué)中,存在復(fù)雜而繁重的計算任務(wù)。對計算進行簡化要求迫切。1614年,納皮爾(Nieper)首次提出了“對數(shù)”方法。對數(shù)最拿手的就是化乘除法為加減法。納皮爾的朋友布里格斯(Briggs)教授真正認識到了對數(shù)的實用價值,他們一起編制了以10為底的常用對數(shù)表。
對數(shù)發(fā)明了不到一個世紀,就傳遍了世界,成為必備的計算工具。著名天文學(xué)家開普勒就是用對數(shù)表計算了《魯?shù)婪蛐潜怼,并題獻給了納皮爾。伽利略甚至說:“給我空間、時間和對數(shù),我就能創(chuàng)造一個宇宙。”直到20世紀中期,用原子彈、阿波羅登月等計劃的計算任務(wù)仍必須用對數(shù)表完成。
以周瑋挑戰(zhàn)第三題為例,32134789587114這樣一個14位數(shù)取對數(shù),跟只要把3.2134789587114的對數(shù)再加上13就行了。也就是說,對普通人比較困難的反而是計算lg(3.213)。后面的數(shù)字舍棄了,因為有效數(shù)字用不了那么多。現(xiàn)場陪同周瑋一起挑戰(zhàn)的徐振禮教授面對這個計算都放棄了,因為現(xiàn)場不能查對數(shù)表!對數(shù)表是數(shù)學(xué)家們花了很大力氣才建立起來的,是數(shù)學(xué)家們的集體智慧。普通人不可能在現(xiàn)場重新算出一遍對數(shù)表。
查對數(shù)表做速算,是我們作為普通人面對這些題目采取的策略。而假如周瑋沒有超強的記憶力記住整本對數(shù)表,就需要能夠用心算對數(shù)和非整數(shù)次方,才能得到最終結(jié)果。這意味著,周瑋的大腦負責數(shù)學(xué)運算的模塊,可能有著能夠直接進行對數(shù)和非整數(shù)次方的能力。常人難以手算的高次開方,在他看來可能比我們算加減乘除還要輕松。
網(wǎng)上許多人認為,既然普通人都可以用對數(shù)表迅速開高次方,所以周瑋的能力沒什么了不起——這種觀點是建立在普通人受過教育,會使用數(shù)學(xué)工具的基礎(chǔ)上。而周瑋可沒受過系統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育。他能夠在沒人教導(dǎo)的情況下,無論是自己又發(fā)明了一次對數(shù)算法,還是大腦確實與常人有異、內(nèi)置了對數(shù)算法,都是驚人的,非常了不起的。
數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家納皮爾經(jīng)過多年的運算研究才提出了對數(shù)概念,而數(shù)學(xué)家們計算常用對數(shù)表又花費了好幾年。周瑋從未受過系統(tǒng)的訓(xùn)練,如果他大腦沒什么不同,但又確實獨立發(fā)現(xiàn)了對數(shù)計算這種方法,那么雖然對社會已不再具有實用意義,但他個人足以稱得上是天才!而瞬間計算對數(shù),這項本領(lǐng)確實只有“雨人”才能做得到。
特殊的大腦需要特殊呵護
魏坤琳告訴我們,面對復(fù)雜計算,周瑋的腦區(qū)活動區(qū)域和強度反而變小。這似乎是說,周瑋以另外一種方式,進行了超級快捷的“心算”,沒有用到那么多“激活區(qū)域增大”的加減計算。
基于這也仍有幾種可能,比如他用自己發(fā)現(xiàn)的某種規(guī)律進行了計算;或者更為復(fù)雜的計算不是在腦部掃描的區(qū)域,而是不自覺的特殊機制完成。就像北京師范大學(xué)的心理學(xué)院劉嘉院長推測周瑋在自己大腦中建立了太自動化的處理機制,就像被固化的CPU,已經(jīng)內(nèi)置了對數(shù)算法;那么只要輸入數(shù)據(jù),大腦就會按已有回路自動得出結(jié)果。
無論周瑋如何計算,他的成績都是令人驚嘆的?上У氖,雖然周瑋有著如此的特長,由于溝通能力的缺失,可能永遠無法告訴我們。