創造力是怎麼發生的 | 張復

前言:創造力是我認為神經科學能夠提供給世人最有價值的研究課題。它可以把這個學科裡分散的研究項目整合起來,以便解釋一個對人類來說是非常重要又相當神秘的能力。這篇文章從幾個不同的角度來討論創造力的議題,包括一般人與專業人士在行為上所表現的創新能力,以及這些能力與大腦運作的關連。


科學家、發明家、文學家、藝術家被認為是具有高度創造力的人。創造力是他們的特長,他們在社會生存的利基,也是他們受到世人激賞的原因。然而創造力到底是怎麼回事?有些人認為,創造力是一種不可多得的人類特質,我們無法用理性或科學的方法來理解它。又有人說,創造力無法透過勤奮努力可以得來。沒有錯,電影或小說常常描寫那些感覺靈感(被認為是創造力的來源)正在枯竭的藝術家,無論他們做何種努力都無法讓它再度幸臨自己。然而,這樣的看法又與另一些大師所說的話相抵觸。例如,法國的微生物學家巴司德(提出疫苗原理的科學家)說:「機會是留給準備好的人。」愛迪生(偉大的發明家)也說:「天才是1%的天分,加上99%的努力。」

那麼創造力到底是什麼東西?為什麼世人對它懷有截然不同的看法?或者,這些表面抵觸的看法是否有其相容之處?此外,科學能不能對創造力有所述說,能不能在我們的大腦中找到它運作的區域,因而可以進一步讓我們理解創造力的來源以及特色,甚至找出提升創造力的方法?

一、 兩種解決問題的模式

創造力毫無疑問是我們在嘗試解決問題時所秉持的動力來源。一般而言,當一個特定的問題發生時,我們的大腦會使用兩種可能的模式來尋找答案。一種是在指定的範圍內尋找解答。使用這種模式的好處是便捷而快速,但也會受到一些意想不到的侷限。我拿我最近所發生的一個例子來說明。我試圖在地圖上尋找一條童年常去的街道。它的名字是水源街,我以前經常騎腳踏車去那裡溜達。那時我住在現今新北市的永和區。在過去,永和是個人口並不稠密(6萬)的小鎮,四處佈滿農田,總共只有兩條大馬路,而今天的永和則是一個人口眾多(22萬)、街道繁密、走在街道上會讓你感到眼花繚亂的城郊區域。

在我的記憶裡,水源街位於中和路的右側(假定你面向南方),而中和路則是我剛才說到的兩條大馬路之一。然而,當我開始審視地圖,我找不到任何一條名字是中和路的街道。根據我的直覺,我研判這條路應該是現今的中山路(圖一)。有了這個假定,我的下一步是沿著這條路的右側去搜尋,然而我沒有找到水源街。

圖一、永和街道的示意圖

這是我面臨的困境。我假定中山路就是以前的中和路,卻無法在後者的右側找到水源街來。遭逢這樣的挫折,我暫時放棄了搜尋。我開始以自由聯想的方式回想我以前所認識的永和。我回想我過去所知道的那兩條大路,它們周遭的小路,以及這些道路的空間關係。一開始,這樣的思維並沒有任何特定的目的,卻讓我開始產生懷疑,也許中山路並不是以前的中和路。我的理由是,中山路與永和路(另一條大馬路)保持的是垂直的關係,這並不符合中和路與永和路之間的關係。於是,我建立了一個新假定:中山路並不是以前的中和路。然後,透過我現在掌握到的記憶,我終於在地圖上看出來,過去的中和路其實已經併入現在的永和路,成為它後半部的路段。有了這個新的認識,我很快就在這個路段的右側找到了水源街(圖一)。

上面所說的第一種思考模式比較像學生所習慣做的填充題。它要求我們在指定的脈絡中提供答案。例如,倫敦是____的首都。我們經常使用這種方式來解決日常生活中所遭遇的問題。在上述的例子,我起先也使用這種方式來展開我的搜尋:我嘗試在中山路的右側尋找水源街。如果我真的在那裡找到了這條街(也就是,它沒有改變名稱),我的問題便豁然而解。否則,我會設法尋找一條街道具有我所記得的水源街的特色。例如,它的起始與中和路相接,它的中間會穿過一個渠道,過了渠道以後左轉會經過一個學校等等。然而我並沒有找到這條街。實際的情況是,永和的變化遠超出我的想像。它生出了幾十多條全新的街道。而且,舊的街道不是改了名,就是夾雜在新的街道當中,失去了它們容易被辨認的特色。因此,我期待從一條大馬路的右側來尋找水源街的作法並不是一個有效的方法。

第二種思考模式比較像學生所從事(而且多少有點畏懼)的作文。它要求我們先建立一個論述的框架(framework),然後利用這個框架來收集更多的資訊,並且透過這些資訊的組合來尋找答案(或結論)。這是我後來所採用的方法。一開始,我並沒有任何特定的目標,只是企圖從記憶裡擷取更多關於永和的街道資訊。然後,我在自己的腦子裡建立了一個簡單的地圖(也就是上面所說的框架)。這個地圖並不是為尋找水源街而建立的。然而,有了這個較為周全的架構,我意識到我原先所做的假定有誤。於是我猜想中和路其實是現在永和路的後半段。為什麼我會想到這一點?因為現在的永和路看起來比我所記得的長了許多,因此我懷疑它已經延伸到中和路去了。有了這個新假定,我開始在現在永和路的後半段尋找水源街。很快的,我找到了它。原來它一直都在那裡,而且根本沒有改變名字。

二、 創造性的思考模式

第二種思考模式,我認為,是富有創造力的人所擅長使用的模式。在科學發展的歷史,我們看到很多學科曾經被錯誤或無用的理論所引導,直到一個意想不到的突破讓科學家看到全新的局面。牛頓的萬有引力理論就是這樣的一個突破。在他以前,無論是地球中心理論(托勒密)或太陽中心理論(哥白尼)都假定星球運轉的軌道是完美的圓形,直到開普勒才發現地球是以橢圓形的軌道環繞太陽。牛頓把注意力從星球軌道移轉到另外一個問題。他想知道,為什麼一個星球(地球)會環繞另一個星球(太陽)運轉。他提出來的解釋是,地球原來是以直線的軌跡行進,直到它行走到太陽的引力範圍內,開始受到後者的牽引,才變為環繞太陽而運轉。

牛頓的突破在於,他引進一個力學的框架,在其中提出一些假說(慣性定律、萬有引力定律等等),使用這些假說來推測某些規律性(例如,地球環繞太陽的軌道),並且進一步使用觀測到的現象來驗證他的推測。從牛頓力學的例子,我們目睹了人類從事認知活動的一個通則,那就是,我們從比較確定的事物出發,去推想還不確定的事物。在這個例子裡,比較確定的是力學的規律性,還不確定的則是星球運轉的規律性。

不僅科學的活動如此,推理小說或電影裡也常出現相似的思維模式。例如,有一個謀殺案件發生了,卻沒有任何第三人目擊。這時候,從事偵察的人除了可以在現場採樣,對屍體從事解剖以外,還可以對受害者展開背景調查。從事後面的這種工作不一定能夠立即找出謀殺者是誰,卻有助於找到與受害者有厲害關係的人,從而建立兇殺動機(歷史性的仇恨、財富的希圖等等)的假設。這種形態的偵察過程可能要歷經好幾次的嘗試與錯誤(假設與求證)才會得到有意義的結果(找到兇手),但常常是有助於破案的卓越策略。

我們在上面說過,人類的認知行為是從比較確定的事物去推想還不確定的事物。然而,我們所處身的世界常常充滿了變數(或所謂「雜訊」)。在這樣的世界裡,沒有任何一樣事物是百分之百確定的。例如,在尋找水源街的例子裡,我原來想依據它與中和路之間的關係來搜尋這條街。然而,我發現我並不確實知道中和路在哪裡(它已經改名)。因此,在一個充滿了不確定的環境裡,我們不一定能夠依靠單一的線索來找到我們所追尋的答案。好在,這個世界雖然充滿了雜訊,它也富含許多堪用的線索。如果我們能夠將好幾個線索集合在一起(在我的例子,是關於水源街、中和路、永和路的回憶),並且做交叉比對,我們找到正確答案的機率就遠比倚賴單一的線索來得高。

我們不難發現,充滿了創造力的人是那些具有強烈好奇心的人。他們感興趣的不僅僅是解答單一的問題,而是得到比較完整的圖像。而且,他們樂意從不同的角度思索問題。例如,愛因斯坦會先從一些精巧的思想實驗看出某個想法的合理性,然後才去形成更普遍、更抽象的理論。費曼也曾經說,他必須看到好幾種不同的推導都能夠得到同一個結論,才會相信那個結論是正確的,也就是,普遍性的真理,而不是特殊狀況下的現象。

現在讓我們回顧一下上面講到的那幾個例子。在第一個例子(我個人的親身經驗),我以自由聯想的方式去回想永和以前的模樣。當我回想的時候,我在腦海裡看到的是什麼?它們是我童年時騎著腳踏車所看到的畫面。我可以利用這種視覺圖像(visual imagery)來幫忙我搜尋地圖上的街道。事實上,當計程車司機聽到你告訴他你想去什麼地方,他可能會保持短暫的沈默。這時候,他的腦子所做的事也是我的腦子所做的事。接著,他可能會問你,你要去的地方是不是在某個建築物的附近,或者,是不是從某條路可以到達。這些問題都是在進一步確認他想到的目標是否與你所指定的相同。事實上,計程車司機在這短暫的時刻裡所做的事情與科學家在腦子裡所做的也沒有什麼不同。當他在腦中得到答案的時候,跟科學家說:「啊哈!」也沒什麼兩樣。計程車司機所倚賴的是他在這個城市豐富的駕駛經驗,而科學家所倚賴的則是他在某個領域裡豐富的探索經驗。然而科學家跟計程車司機不同的地方是,他們不像後者必須在很短時間內想出答案,因為沒有人事先知道這些問題的答案是什麼,甚至如何找到答案。

上面講到的另一個例子是推理小說裡常常看到的刑事案件。刑事偵探所做的推理活動通常是把他們過去所累積的經驗與知識轉移到新的案件上。然而,這世界上沒有任何兩個案件是完全相同的,所以刑事偵探必須將大腦所儲存的資訊做重新的組合來模擬新發生的狀況。這種重新組裝的工作當然也出現在計程車司機的腦子裡,以及我的腦子裡(當我企圖在今日的地圖上找到水源街)。近年來,神經科學出現了一個令人激賞的發現。當人們回想自己的過去,或構想自己的未來,或想像一個虛擬的事件,或想像別人的所思與所為,這些活動都出現在有相當重疊的腦部區域,顯示這些思維共用了相當多的大腦核心機制。

三、靈感的來源:自發性的思維

有一個笑話,說某個白癡被問到他的名字時就開始唱「祝你生日快樂……」,因為他的名字會出現在這首歌接近末尾的地方。我們會覺得這個笑話好笑,因為當我們回溯自己的過去,我們並不會把曾經發生的事情像影片一樣重新播放一遍(有如笑話裡的主角必須唱出一首歌來重新發現自己的名字)。事實上,我們所回溯的過去是經過大腦剪輯(或重構)的,正如同每一部電影都經過後製人員的剪輯一樣。因此,我們回想自己的過去就如同我們想像未來的事件一樣,會激化相同的大腦群組。我們也使用同樣的方式來想像虛擬的事件,或發生在別人身上的事件。不僅如此,即使我們所想像的不是發生在特定時間或場地的事情,例如物理學家所想像的思想實驗,也是透過同樣的大腦群組來完成的。

這個群組現在被神經科學家稱做預設模式網路(default mode network,簡稱DMN)。它包含好幾個交互作用的大腦區域,而且呈現了兩個重要的特色。第一,在這個群組所發生的活動不與外在刺激相關,而是自發的思維或感覺。所謂外界刺激指的是與感官和動作相關的刺激。大腦會依循感官所得來的訊息決定做怎樣的行為反應。當我們的腦部不在處理這類的訊息時,DMN反而會變得活躍。第二、發生於DMN的活動有很多種類,但有一個共同的特色,它們都是從記憶與現狀資訊的結合來想像、預期、揣摩、預測我們還沒有看到或無法看到的事物。

換言之,DMN活躍的時候是我們在出神(自由聯想)的時候,也是文學家或藝術家尋找靈感的時候,或者科學家培養直覺的時候。概括言之,這是創造性的思維容易發生的時候。這狀況下所出現的思想或感覺都是自發的,讓人們誤以為創造力不是單憑努力便可以求得的東西。我們將會發現,這是一種過份簡化的看法。

我們先看看愛因斯坦怎麼談論他自己的創造過程。他說:「我的發現從來不是透過理性的思維得來的。」他又說,「一個新的念頭會很快以直覺的形式出現。然而直覺不過是先前的智識活動所產生的結果。」沒有人懷疑愛因斯坦是一位勤於思考、勇於創新、觸角深廣的科學家。然而,如果他沒有將平日的所思所想以記憶的形式儲存在DMN裡,就不會有太多新穎的念頭降臨在他的腦子,他也不可能在這些念頭出現的時候掌握住它們的意義。這就好像計程車司機如果沒有在一個城市裡取得豐富的駕駛經驗,他們不可能很快找出前往指定地點的路徑。最近的研究顯示,倫敦計程車司機的海馬體(hippocampus)容量比一般人大。海馬體是DMN裡職司記憶的區域。無獨有偶的是,早先科學家針對愛因斯坦遺贈給世人的腦部所做的分析,他左半腦的海馬體也比一般人大。

四、創新來自於有意識與自發性思維的合作

然而這裡仍然有兩個關鍵的問題需要回答。第一,大腦用什麼方式來編碼記憶資料?它又如何透過無意識(也就是,自發性)的方式來針對問題提供解答?第二,為什麼大腦有時候需要以無意識的方式來尋找答案,而不能採取有意識的方法來達成相同的目的?

第一個問題是非常深刻的問題,也是神經科學以及人工智慧領域都感興趣的研究題目。這問題牽涉到大腦的複雜結構與功能,至今還沒有人能夠提出完整的答案。然而我在這裡可以稍微點到的是,很多學者認為大腦是利用類比(analogy)的方式來尋找困難問題的答案。科學家所擅長使用的思想實驗就是一種類比的思考模式。我們將在其他的文章進一步說明這種模式,並且提出大腦可能操作類比的方法。

第二個問題則比較容易回答。事實上,我在前面已經提供一些線索。近年來腦成像技術顯示了,我們的大腦依照神經細胞的連結狀態可以被劃分為好幾個群組。上面所說的DMN就是其中的一個群組。另一個重要的群組則是當我們講話、閱讀、書寫、從事決策、規劃未來的時候所牽涉到的神經細胞叢集,被稱做中央執行網路(central executive network,簡稱為CEN)。發生於CEN的活動是有意識、有目標、有使命的活動。當我們從事這一類型的工作時,我們必須把注意力聚焦於固定的事物,我們的思維就容易被侷限在狹小的範圍。中文裡所說的「當局者迷」指的就是這種狀況。我在第一節所談到的在指定的範圍裡尋找解答也是在這種狀況下發生的。這類型的作業模式對於例行工作可以收取快速達標的效果,對付難度高、沒有人碰觸過的工作則不容易發揮效益。因此,當我們重複同一形態的作業卻沒有帶來期待的收穫,我們就可能暫時擱置這樣的努力。從神經科學的角度來說,大腦在這時所做的事就是暫時停止CEN活動,因而自動開啟了DMN匣門。

並非所有創新的工作都是在DMN下完成的。事實上,近年的神經科學研究告訴我們,創新需要CEN與DMN的攜手合作。DMN能夠提供我們平日容易忽略的資訊、線索、構想等等。然而,從DMN裡面迸跳出來的想法常常只是有趣、值得繼續探索的點子。在這個時候,CEN的介入變得非常重要。後者提供了各種再評估的機制。例如,它可以設想一些狀況來測試初始想法的合理性,或者建立一個雛形的模型來檢視這想法的潛力等等。我們常常在電影裡看到作曲家為一個新出現的旋律感到著迷,然而他們必須使用鋼琴或吉他來進一步測試它是否能夠發展為一首完整的曲調。科學史上有太多的例子告訴我們,即使那些後來廣被接受的新觀點(例如,太陽中心理論)一開始常常遭遇到相當多的理論困境,需要人們做進一步的思索才能夠克服。

我們在日常生活中當然也受惠於DMN。然而有時候DMN會對我們做一些無謂的騷擾。例如,我在近年的夢中還會提醒自己,我應該趕快退選我一直沒有去上課的大學課程,以免我將被學校退學(請相信我,我早已經從大學畢業)。DMN所製造的另外一種夢魘則是經常糾纏憂鬱症患者的反芻(rumination)思想。事實上,正常人處於沮喪、憤恨、恐慌的時候也會陷入這種反覆無益的思想模式。這種時候,CEN可以跳出來提醒我們,不要繼續重複這種沒有結果的心靈活動。出門去找朋友聊天,或者做一些需要動用其他大腦部位的事情,有助於停止這種心靈的自我折磨。

巴司德說的沒有錯,機會是留給準備好的人。人們可以從各種可能的方式得到有價值的啟示:在路上聽到有人說的一句話,從書本或文章得到一個概念,從自由聯想或夢中得到某種靈感等等。然而,我們需要有足夠的敏銳度來賞識這些從天而降的理念,還要有足夠的專業能力將它們擴展為有用的理論或產品。另一方面,我們需要有足夠的意志力來阻止大腦陷入負面情緒所引發的惡性循環(即使天才也會懷疑自己的價值)。創新不是一個靜態的屬性,而是一個極為動態的過程。不斷的嘗試與錯誤才能夠將靈感送上成功之路。

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