科学家“灵光一现”的时刻，你也能复刻！

在这篇来自《环球科学》2025年4月新刊的文章中，我们将跟随约翰·库尼奥斯和伊维特·库尼奥斯的讲述，看看“灵机一动”的产生机制及其重要意义究竟是什么。

1951年的一天晚上，天文学家威廉·威尔逊·摩根（William Wilson Morgan）离开位于美国威斯康星州的耶基斯天文台（Yerkes Observatory），漫步回家，他抬头望着夜空，突然“灵光闪现……一股创造性的直觉迸发而出”，由此解开了天文学中最重要的谜题之一。

可观测宇宙包含着数十亿乃至数万亿个星系。一架最普通不过的望远镜就能令星系的各种形态清晰可辨——螺旋、椭圆，以及其他不规则结构。但我们自己的星系银河系又是怎样的呢？

摩根一直在计算那些巨大炽热的明亮恒星星团（如今称为OB星协）与地球之间的距离。他知道，在螺旋星系中，这些星团位于星系的曳臂里。回家路上，他凝视着夜空，找到了熟悉的OB星协光点。但这一次，夜空的平面图景与他计算并熟记的恒星距离在脑海中融为一体，陡然间立体鲜活起来。摩根意识到，OB星协的恒星排列成了一条长链，组成了我们螺旋星系的一条旋臂。

如同摩根对银河系螺旋结构的非凡洞见，“顿悟时刻”（aha! moment）描述的是一个全新的思路或者观念如闪电般闯入思维河流的那个瞬间。它可能出现在某人积极尝试解决问题之际，也可能自发而来。创作歌手泰勒·斯威夫特（Taylor Swift）在接受采访时坦言，“我写歌的时候，从来不是刻意为之——灵感会在凌晨四点飘落眼前。它总是突然造访，在谈话中途，在巡演巴士上，在商场里，或者是机场洗手间内。” 她说，“我永远不知道灵感什么时候来，也不知道它会以什么样子出现。”

这些启示让人心情愉悦，甚至激动得发抖。它们可能打开了通向科学突破、商业企划创新、热门歌曲旋律，或者畅销小说情节的大门；又或者为应对个人困境提供了一个改变人生的视角。人们能够通过步步为营的分析来克服许多挑战，但灵光一现的顿悟往往与打破常规的创意有关。尽管事后看来答案往往显而易见，但启示降临时还是会让人惊叹不已。

一个多世纪以来，科学家一直在努力捕捉“顿悟时刻”那难以捉摸的本质，而今它终于触手可及。我们现在已经明确这种现象在大脑中发生的区域以及它最有可能发生的时机。我们还发现了洞察力带来的一些意外好处，比如提振情绪，增强记忆。最神奇的是，它还能帮助人们分辨真假新闻。

脑筋急转弯的用处

20世纪10年代，源于德国的格式塔学派（Gestalt school）是第一批系统研究“顿悟时刻”的心理学家。后来，美国知名脱口秀主持人奥普拉·温弗里（Oprah Winfrey）让这个词广为人知。《韦氏词典》将其定义为“突然的领悟、洞察、认知或理解”。顿悟时刻也被称作“尤里卡时刻”（Eureka! moment），据说阿基米德突然意识到物体排开的水所受的重力等于物体自身所受的浮力时，曾高呼希腊语“尤里卡”（eureka）。格式塔学派关注人类思维阐释事物模式或形态的机制，他们使用视觉错觉证明，问题可能具有误导大脑做出错误阐释的特征。当一个人转移注意力，重构认知并以新视角审视问题，正确的解法就会浮现。

脑筋急转弯：洞察力研究在其实验设计中利用了此类谜题。谜底请见文末。

这些心理学先驱让受试者解答复杂的脑筋急转弯式问题，以此揭示人们如何以及何时产生启示性的洞察。他们首次证实，洞察是由无意识过程驱动的。后来，到了20世纪80和90年代，认知心理学家运用更强大的实验方法来追踪问题解决时的思维过程。美国哥伦比亚大学的珍妮特·梅特卡夫（Janet Metcalfe）发现，当个体试图处理的问题需要逐步的分析性思维（例如解答代数题）时，他们认为自己接近答案时的温暖感会逐渐增强；而通过顿悟解决脑筋急转弯问题之前，温暖感则会突然飙升。加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的乔纳森·斯库勒（Jonathan Schooler）发现，要求受试者在解决问题的同时描述自己的思考过程会抑制洞察力的产生，但不会影响分析性思维。

20 世纪90年代，神经成像技术迎来快速发展。到21世纪初，认知神经科学家马克·比曼（Mark Beeman）与笔者之一（约翰·库尼奥斯，二人当时都任职于宾夕法尼亚大学）共同意识到，成像技术已足够先进，能让人们观察到人类顿悟时大脑中发生了什么。我们使用了两种互补的方法：脑电图（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）。EEG使用置于个体头皮上的电极来测量脑电活动，能够精准定位大脑神经活动发生的时间节点；而fMRI则是通过测量更加缓慢的血液流动变化（某脑区活动越强，它吸引过来的血液也就越多），为大脑活动绘制十分详细的位置图谱。在不同人解决相同谜题的并行实验中使用EEG和fMRI，便能够在空间和时间中辨认出大脑的“顿悟时刻”。

由于需要获得统计学上显著的结果，研究无法依赖于困难的脑筋急转弯任务，因为每一位受试者都要回答大量问题。因此小型的词汇类谜题成为了替代方案，例如复合远距离关联任务（CRAs），受试者在解答的时候既可以利用洞察力，也可以使用分析性思维。每一组CRA包含三个单词，例如“松树”（pine），“螃蟹”（crab）和“酱汁”（sauce）。受试者的任务是想出第四个单词，能够分别和前三个给定的单词结合，形成复合词或者习惯用语。只要受试者解开其中一个谜题，他们就要立刻报告答案是突然出现在意识中还是经过缜密地逐步思考得出的。随后，我们就能将 “顿悟时刻”区分出来，并将这时的大脑活动与使用分析方法解谜的大脑活动相比较。另外，如果你想知道的话，前面那道题的答案是“苹果”（apple）。

我们得出的关键结论是：顿悟时刻对应着大脑右颞叶（就在右耳上方）中高频脑波的突然暴发。而这部分脑区——右前颞上回与许多脑区相连，它与我们在看似无关的概念之间建立联系的能力有关，比如理解隐喻和玩笑，或者抓住对话重点。我们将这一特定脑区与顿悟时刻联系起来的发现，支持了威斯康星大学帕克赛德分校的爱德华·M.鲍登（Edward M. Bowden）和比曼先前的研究。他们曾提出：此类问题的解决过程可能在大脑右半球无意识地发生，当它进入意识领域后就带来了顿悟时刻。

不过，我们后来的研究还表明，顿悟时刻可能会激活其他脑区，这取决于谜题的类型。2020年，约翰和同事发现，解开模式重组类迷题时产生的洞察力会激活额叶而非右侧颞叶。（以英文字谜为例，将BELAT中的每一个字母重新排列，可得到TABLE，这类问题就是模式重组类谜题）因此，洞察力的显著特征是高频脑波活动的突然暴发，根据所解决谜题的类型，这种变化可能发生在大脑的不同区域。

洞察 vs 分析

有些问题需要动用分析式思维才能解决，而不是与之相反的洞察力。我们在利用分析式思维时需要调动大脑中涉及“执行”过程的区域，例如大脑额叶——工作记忆的产生离不开这一脑区。几乎人人都能使用洞察力或者分析式思维，但许多人存在偏好。例如，诺贝尔奖得主、物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）显然很擅长分析式思维，但他似乎极具洞察天赋。在一次采访中，彭罗斯曾说道：“我会产生一种奇怪的兴高采烈感，但不太明白为什么会这样。”后来，他在横穿马路时突然悟出了黑洞的形成机制。他坦言：“我的大部分思考都依赖视觉意象，而非书写方程式。”

20世纪10年代，当时还是美国德雷克塞尔大学约翰实验室博士生的布莱恩·埃里克森（Brian Erickson）和同事证明，在大脑活动处于“静息状态”时，进入洞察状态或分析式思维的倾向会更明显。此时个体很放松，没有需要执行的任务，也没有在期待接下来会发生的事情。埃里克森记录下受试者大脑静息状态时的EEG，然后在数周后让同一批受试者解答一系列字谜。结果令人惊讶：只有几分钟的EEG数据至少提前7周预测出了一个人在解谜时是使用洞察力还是分析式思维。这意味着我们的主导思维方式具有跨越时间的稳定性。

洞察型大脑与分析型大脑：这些基于脑电图（EEG）的脑图谱显示了“静息态”大脑活动的差异。研究对象在扫描后七周内被要求解决CRA谜题。左脑后部活动更显著的人群（左图）在七周后通过洞察式思维解决了更多谜题。相比之下，右前脑区活动更突出的人群（右图）则通过分析式思维解决了更多谜题。

在静息状态下，主要依靠洞察力的受试者的脑后部区域更活跃，而分析思维型受试者的脑前区更为活跃。前额叶是人类执行功能的“大本营”，负责协调其他脑区的活动。这些执行功能让人类能够专注地进行策略性思考，但它们也会将思维局限在既定计划上而抑制创造力，这就好比给马带上眼罩，将那些会令其偏离路线的干扰阻挡在外。当前额叶活动程度相对较低时（如同洞察型受试者所呈现的那样），后部脑区的抑制就会被解除甚至“失控”，有时就会催生“顿悟时刻”。

尽管个体的思考方式可能会倾向于分析或洞察中的某一种，但我们并不会只锁定其中一种而不触及另外一种。你的思考方式可能会暂时在两者之间切换或偏移。其中一个影响因素便是情绪。

寻找洞察力的“开关”

2009年，当时还是美国西北大学比曼实验室博士生的卡鲁纳·苏布拉马尼亚姆（Karuna Subramaniam）领导的一项研究发现，那些报告自己心态更积极乐观的受试者通过洞察力解开的谜题更多，而那些认为自己更焦虑的受试者通过分析式思维解开的谜题更多。

情绪能够改变一个人的思维方式，这一事实对我们理解创造力具有深远意义。苏布拉马尼亚姆的fMRI分析发现，大脑中唯一一个对情绪差异和思维方式差异均有反应的脑区是前扣带回皮层。它位于大脑额叶的正中央，能够探测彼此冲突的策略。当你放松时，前扣带回皮层能更有效地发现最明显（但可能低效）的问题解决策略之外的其他可能，并能实现思路切换，迸发出“顿悟时刻”的火花。但当你焦虑时，这一区域检测“妙招”的能力会下降，你将继续以直接、分析性的方式按部就班地处理问题。

因此，提升洞察力的一个有效方法就是放松下来，留出一段远离焦虑或繁忙的时光。另一个方式是拓展所处空间：当你身处宽敞的室内或置身于广袤的户外（就如摩根仰望星空时的情境），你的注意力会随着空间的延展而变得开阔。这种开阔的感知会将思维导向整体而非局部，从而强化洞察性思考。屏蔽周围环境也会产生同样的效果：顿悟时刻往往始于眨眼或移开视线以排除干扰的时候。闭上眼睛后，人们能解决更多需要深度思考的问题。相反，抓人眼球的物体则会令注意力集中于细节，促发分析性思考。

得克萨斯农工大学的史蒂文·史密斯（Steven Smith）及其合作者也表示，如果你在解决问题的过程中暂时抽身去干点儿别的事情（最好是一些相对轻松的任务，比如简单的园艺或家务），误导性信息或误解的影响会被淡化，因而更有可能获得洞察。如今就职于美国圣母大学的克里斯廷·桑德斯（Kristin Sanders）和比曼共同发现，睡眠能够增强这一过程，这印证了许多科学家的亲身经历，他们在睡梦中或者睡醒后立刻想出了不得了的点子。密歇根大学的科琳·塞弗特 (Colleen Seifert) 和戴维·E.迈耶 （David E. Meyer）团队报告了休息的另一好处：你可能会邂逅一个能引发 “顿悟时刻”的扳机，它可能是一个人、一块路牌，或者任何事物。这个触发因素与你所追寻的答案存在某种相似性或关联性。

结论是：当你陷入困境，停滞不前的时候，不妨休息一下，去接触各种环境和人，增加暴露在触发性刺激中的几率。不过，关于洞察力最重要的科学启示或许在于：它既是珍贵的馈赠，亦是脆弱的易碎品。“顿悟时刻” 能带来新思路和新观点，它能提振情绪，增强风险承受能力，提升辨别真假的能力。但焦虑和睡眠不足会扼杀这些宝贵的天赋。

现代社会对效率和速度无休止的追求，往往剥夺了洞察力以自身节奏创造奇迹的时间和机会。即便如此，我们仍需谨记洞察力的价值、力量，及其萌发条件。正如摩根悟出银河系结构那样，“顿悟时刻”来临之际，天空之下没有极限。

脑筋急转弯答案。

本文摘自《环球科学》2025年4月刊：《顿悟的脑科学》