洞察力，是特别节目的一部分协调艺术与科学促进可持续发展

一个从魔术到科学的信息:看到大脑是如何被欺骗的可以加强我们的思维

• 摘要
• 简介
• 我们看到的是我们期待的
• 除了我们关注的焦点，我们对一切都是盲目的
• 可以预见的想法来自于启动的大脑
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

人类在与今天截然不同的条件下进化:在石器时代，为了生存，大脑是天生的。人类充分利用了这些进化上的限制，产生了极其丰富的科学和技术成就，但如果忽视这些成就是由认知能力构成的这一事实，很可能会导致第1型和第2型错误:人类相信他们所看到的是真实的，尽管大脑是面向选择性注意的。人类也无法识别存在的现象，但哪些认知能力使他们可能忽视。

150多年来，自从科学方法的广泛使用和应用以来，一直存在着关于艺术和科学的异同的争论。分歧双方的重要思想家都在努力应对将知识划分为理性的科学方法或更具有解释性的人文学科方法的倾向。c·p·斯诺在他极具影响力的书中写道两种文化(1959)，认为这种划分是解决世界问题的主要障碍，e.o.威尔逊也有同感一致(1998)和斯蒂芬·杰伊·古尔德的跨越艺术和科学的交汇处(2000)。a . Koestler反过来提出了一种描述人类创造力中艺术和科学之间相互作用的一般理论(Koestler 1964)。所有这些作家都把艺术和科学之间的划分视为一种错误的二分法，并认为在一个日益复杂的世界中，如果没有更好的综合，这些挑战就无法解决。

通常，当艺术家和科学家一起工作时，他们是按顺序进行的:科学家雇佣艺术家作为科学思维的插画师和传播者，这样做是希望接触到更广泛的观众，并激发对气候变化等新兴问题的情感反应。beplay竞技与早期关于大脑如何工作的思考一致，这种协作与两院制思维的想法相呼应——右脑用于更直观的(即艺术思维)，左脑用于更理性的(即科学思维)，因此在科学问题解决和情感参与之间出现了分工(Jaynes 1976)。虽然现在已经知道这个模型过分简化了大脑活动的划分，但大脑的不同区域确实专门处理与感觉器官有关的特定思维过程。然而，近年来，人们对认知的本质和局限性进行了广泛的研究。毫不奇怪，经济学曾经是一门以理性操作人类的理念为主导的科学，理性的局限性受到了很多关注。诺贝尔经济学奖颁给了心理学家丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)，因为他的研究显示了理性在决策中发挥的有限作用。同样，由心理学家赫伯特·西蒙(Herbert Simon)提出的用来描述人类使用信息的有限能力的有限理性概念也很有影响力(Simon 1977)。更广泛地说，现在有一个广泛的心理学分支来研究注意力的局限性。然而，不可否认的是，人类的思维有一些很好的基本限制，这些都很容易被忽视。

对艺术的探索能够为这些局限性的研究增添更多的细微差别吗?我们相信。特别地，这篇文章着眼于魔术艺术与人类认知的局限性之间的关系，并特别参考科学研究。早在心理学家研究大脑的这种局限性之前，几代舞台魔术师或魔术师就已经对人类感知和解释系统的弱点进行了复杂的利用。几个世纪以来，观众们对从宫殿到市场的魔术师的艺术惊叹不已(图1)。从某种意义上说，这些魔术师是专业的心理学家，他们的工作以比许多现代科学出版物所描述的更惊人的方式揭示了人类的精神局限。在这篇文章中，我们没有深入挖掘关于注意和认知的科学文献。相反，我们强调魔术的三个重要原则:观众看到它所期望的，它对所有的东西都是盲目的，除了注意力的焦点(Macknick和Martinez-Conde, 2011)，想法从一个有准备的头脑中可以预见地涌现出来。

我们看到我们所期待的

消失的球是一个著名的魔术，说明了观察是多么强烈地受到过去经验的影响。一个球显然在半空中消失了。魔术师先将一个球反复地抛向空中，然后凝视它，再将它捕捉下来，就实现了这一错觉。随后，当他做出同样的动作，但秘密地把球放在他的手掌时，大多数观察者强烈地感觉到球离开他的手，然后消失在空中(Kuhn and Land, 2006)。

科学家倾向于看到他们想看到的东西，这意味着科学实践中存在问题，这一点早已为人所知。事实上，斯宾诺莎对教条危险的警告可以被看作是在处理同样的问题。在心理学文献中，这个问题被称为确认偏差(Nickerson 1998)，它可能是推理过程中最著名的错误。在科学上，它可以说是使人们难以放弃一种理论的力量之一。人们往往更容易看到证实理论的证据，而不是从理论的角度来看“意想不到”的观察结果。显然，这往往会导致更多的惰性，而不是根据(在回顾中经常被称为)客观事实所保证的。这种倾向倾向于在个人头脑中强烈地发挥作用，但在社会反馈的推动下，类似的狭隘视野也会扩大，从而使整个科学领域都被一种特定的世界观所吸引。

例如，库恩(1962)在他的经典著作中指出，科学史是一个突破的历史，其后是多年的“正常科学”，“不以新奇的事实或理论为目标，当成功时，什么也没有发现”。这是一个看到自己期望的时期。然而，最终，思想不那么正统的科学家们开始注意到他们意想不到的东西——库恩称之为反常现象。人们常常试图引入新的看待事物的方式，引入被正统观念所拒绝的新理论，但最终还是会取得突破。那些发现了新的“范式”的人，如达尔文和爱因斯坦，往往会成为科学史上的英雄。对诺贝尔奖和麦克阿瑟天才奖得主的研究表明，他们的早期经历和艺术家的经历非常相似:都致力于使用想象力来赋予“看不见的”物质，都经常从事严肃的“世界游戏”，都创造想象的世界(Root-Bernstein和Root-Bernstein 2006)。事实上，在艺术家和科学家之间，创造力的基石是对感知到的现实和公认的智慧的质疑和挑战。不幸的是，“正常”科学更多的是建立在已知的基础上，而不是发现“我们不知道我们不知道的东西”(Luft 1969)。另一方面，魔术是一种建立在对观众不知道自己不知道的东西的敏锐意识上的艺术形式。

除了关注的焦点，我们对一切都是盲目的

魔术师广泛使用的人类思维的局限性之一就是人类在同一时间只能注意一件事。如果魔术师突然变出一只飞翔的鸽子，这只鸽子会吸引观众的注意力，让观众有片刻的时间进行一个不为人知的同步操作。魔术师可以通过动作和视觉接触来吸引观众的注意力，从而使观众对其他事物视而不见。事实上，有两种强大的方法可以将注意力转移到一只手上。一种方法是移动一只手，而另一只手(魔术师想让观众看不见的那只手)保持不动。观众的感知会对移动的手做出反应，而不是静止的手。另一种方法是直接看着移动的手。这两种策略的结合是非常强大的，几乎每个人都会把注意力集中在移动的手上。

在认知心理学中，不能看到注意力以外的事物被称为非注意盲症。它更广泛地涉及揭示人类心智在关注能力方面的局限性的工作(在维基百科上简单地搜索关键词“关注”将提供许多指向这一广泛领域的指针)。然而，与确认偏误的影响不同，据我们所知，焦点盲化效应对科学探究过程的影响还没有得到广泛的讨论。然而，人们可以推测，当涉及到揭示复杂系统的工作时，焦点的致盲效应很可能是主要的限制之一。科学有时被描述为在无知的海洋中产生洞察力的岛屿。虽然专注能让科学家找出明确定义的问题，并以科学的准确性解决它们，但同样的专注力可能会让他们注意到无知的海洋。

例子了。想想有时对可持续渔业的盲目关注。缅因州的龙虾渔业繁荣发展得益于完善和强制的社会规范，并被视为防止过度捕捞的成功范例(Steneck et al. 2011)。然而，这种成功却蒙蔽了当地社区和科学家的眼睛，使他们无法认识到这样一个事实:龙虾渔业已经变成了一种单一养殖，随着脆弱性的增加和气候变化的影响，一旦疾病袭击，就有崩溃的风险(Steneck et al. 2011)。beplay竞技在更大的范围内，环境问题的转移是众所周知的。例如，当地在控制森林砍伐或过度捕捞方面取得的成功常常受到赞扬;更广泛的系统视角显示，一个国家或地区资源开采的减少会被邻近国家或地区资源开采的增加所抵消(Österblom et al. 2010, Meyfroidt et al. 2013)。

可以预见的是，想法会从有准备的头脑中涌现出来

从积极的方面来看，人类的头脑具有产生新想法的非凡能力。这种新事物的产生在很大程度上取决于产生新联想的能力;所谓的“快速思维”部分的认知(Kahneman 2011)。“联想机器”可以(有意识或无意识地)将科学家头脑中的许多事物联系起来，从而产生新的想法或见解。显然，这种联系只能在我们现有的各种元素之间建立起来，这就使得这种机制完全依赖于我们头脑中所收集到的各种元素。魔术师可以利用这种依赖来创造一种错觉，即他们能够读懂你的思想，或者“预见”你将会怎么想。它的运作方式是，魔术师用各种元素启动观众的潜意识，然后让观众快速记住一些东西或产生一些想法。由于启动使某些结果极有可能出现，他们可以预见这些结果。(举个例子https://www.youtube.com/watch?v=ZyQjr1YL0zg。）

在这里，魔法的使用揭示了可能是弱点的东西也可能是优点。显然，在头脑中植入元素对科学进步至关重要。一项针对科学论文的大规模研究刚刚表明，影响最大的往往是那些与非常不同的科学领域存在非典型联系的研究(Uzzi et al. 2013)。这就提出了一个问题:为什么这种有影响力的联系如此不同寻常?显然，如果大脑的联想机器被灌输更多相同的信息，就不会有太多的新连接。相比之下，如果不受约束的好奇心引导科学家在随机漫步中为联想机器收集各种各样的元素，那么通过联想产生新奇事物的可能性就很大。正如诺贝尔奖得主肯尼斯·阿罗(Kenneth Arrow)在与我们中的一员(MS)交谈时所描述的那样:“这与我所做的任何事情都相去甚远，我一定很感兴趣。”拥有如此广泛的兴趣可能有助于科学家创新，这与诺贝尔奖等享有声望的科学奖项的获奖者无一例外地似乎已经内化了大量的科学多样性这一事实非常吻合(Whitfield 2008)。

纳西姆·尼古拉斯·塔勒布(Nassim Nicholas Taleb, 2007)在他的书中写道，人类倾向于为异常事件寻求简单的解释《黑天鹅:极不可能的影响．人类大脑的局限性是显而易见的，而当大脑必须处理在已知环境中无法轻易评估的新信息时，挑战就更大了。因此，局限于一个主题领域的专门知识可能会限制解决问题的能力和(或)对新信息的可能性的评价和如何评价它。在已知的背景下思考新事物，这是归纳推理的弱点。一个人的知识越广，他就越不容易推理错误，这似乎是合乎逻辑的，因为新的知识会在更广泛的已知可能性中进行分析。可能正是因为这个原因，魔术师有一条黄金法则:永远不要在同一群观众面前重复同样的魔术。有了足够的意图，大脑的可塑性允许“双回路学习”(Argyris和Schön 1974)，即。，learning that allows the learner to discern the rules structuring the ideas or the communications as opposed to simply internalizing these. The equivalent in magic would be to discern the rules and routines that create the illusion, as opposed to focusing on the illusion itself. Presumable repeat performances of a single trick makes such double-loop learning more likely.

结论

我们并不想暗示魔术师能比现代认知心理学教给科学家更多关于思维局限的知识。然而，魔术师的魔术的惊人力量是不可否认的。作为一种艺术形式，它具有使我们震惊和困惑的力量，并诱导一种不确定性和困惑，这是重新评估和创造的必要前兆(Van Eenwyk 1997)。很少有大学的科学课程把重点放在“未知”上;大多数都集中在对已知事物的掌握上(尽管，例如，量子物理学在“已知事物”中阐明了不确定性，c.f. Merali 2015)。魔法艺术可以作为一种强有力的经验提醒，提醒人们人类认知能力的弱点。科学，如果它仍然是一个真正的探索，必须积极地解决这些弱点。因此，重要的是要对确认偏误、无意失明和启动等无所不在的影响保持警惕，许多魔术都生动地说明了这些影响。在科学方法的课堂上加入魔术的视频例子可能会让人大开眼界，在学生离开大学很久之后，这些视频会一直留在他们的脑海里。魔术也是“艺术之眼”的价值指针，在科学突破的早期阶段，“艺术之眼”欢迎不确定性，寻找新奇，而不是熟悉。

虽然魔法不能帮助科学家防止结论错误，但它清楚地提醒人们，人类倾向于得出错误的和/或有限的结论。欣然接受“我可能是错的”的态度可以节省时间，因为人类倾向于坚持感知到的“可观察到的事实”。仅仅因为这个原因，在课堂上使用魔术表演的例子可以加强对科学研究的纪律过程的承诺。在课堂上使用魔法的例子至少还有两个原因。首先，它也可以帮助学生对媒体中的信息流动持批评态度:事情往往不像所呈现的那样。其次，当谈到发现过程本身的奇迹时，它提供了一种鼓舞人心的效果。魔术是一门艺术。显然，在科学深入研究解释之前数百年，魔法艺术就已经预测、实践并编纂了有限大脑的品质。艺术让人类能够在惊奇感的指引下探索世界;它寻求理解，并将发现的“知识”按照自己的方式打包。 Art and science do not differ in this regard. The excellent scientist should be prepared to be comfortable with the methods and perspectives of “normal” science, as well as those of the creative iconoclast. Creating scientific spaces for creativity, where paradigms and perceived realities can be explored, will help in unraveling future scientific insights of illusions that are currently perceived as realities. Remember, magic strengthens the inner iconoclast.

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