第1章 主角们闪亮登场了

1.1 电子就这样登场了

故事从何时开讲起呢？这是个问题！

若从38亿年前的生物起源开始或从更远的45亿年前地球诞生开始讲起，你也许认为扯得太远。但是，非常抱歉，即使是从更早的136亿年前的银河系诞生开始讲起，本书的一号主角“电子”的来龙去脉也没办法说清。因此，只好一咬牙，走马观花地从宇宙的起源开始讲起。

大约在150亿年前，有一粒体积无限小、密度无限大、温度无限高、时空曲率无限大的小点（能量奇点），突然发生大爆炸。于是，空间和时间诞生了，万物的多途径全面演化也开始了。比如，与本书密切相关的演化分支可概述为：大爆炸后10-43秒之前，宇宙的密度超过质子密度的1078倍，此时，宇宙中的四种基本力（万有引力、强相互作用力、弱相互作用力和电磁力）混为一体，无法彼此区分。大爆炸后10-43至10-35秒期间，万有引力开始独立出现，不过此时宇宙中的其他三种力（强相互作用力、弱相互作用力和电磁力）仍混为一体。

大爆炸后10-35至10-12秒期间，万有引力终于完全分离，夸克、玻色子、轻子等粒子已形成；强相互作用力已开始分离，但弱相互作用力和电磁力仍混为一体。如今人类能够在宇宙中探测到的那些东西，都已在各自的区域内稳定下来了。

大爆炸后10-12至0.01秒期间，质子和中子及其反粒子等都已形成。电磁力和弱相互作用力均已分离，即宇宙中的四种力均已出现。此后，轻子家族（电子、中子及相应的反粒子）开始独立出现，直到大爆炸后0.01至0.1秒期间，宇宙中充满了光子、电子和中子，但中子与质子之比高达10亿比1。至此，本书的一号主角“电子”登场了，并成为随后宇宙中各种“大戏”的活跃角色，以至于在接下来演化出的原子和分子等所有东西（当然也包括动物躯体、神经系统及大脑）中都少不了电子的身影。特别地，电子还在生物信息的传递过程中扮演了关键角色。实际上，早在1791年，伽伐尼就发现了生物电的秘密，他将青蛙与静电发电机连接成闭合电路，然后开启静电发电机，让青蛙的肌肉颤动，从而证明：神经细胞确实能借助电的媒介将信号传到肌肉。

非常有趣的是，9年后的1800年，伽伐尼的生物电启发了一位名叫伏打的伯爵，他制成了人类首个电池——伏打电堆。其实，伏打只是用一盆食盐水代替了青蛙躯体，然后将铜片和锌片浸于盆中，并接上导线，就获得了源源不断的电流。因此，如今回头再看时，本书主角脑机接口的始祖，其实是200多年前的伽伐尼和伏打，因为与蛙体一样，人体也类似一个酸碱性电池。人的神经也是一种导电体，准确地说是单向传播信息的半导体。实际上，在自然情况下，在神经细胞内，电信号主要从神经元胞体所在的树突传向轴突。形象地说，本书所论述的内涵型A I的关键，其实就是面对人脑和神经系统这个半导体时，如何更加精准地检测、提取、产生、复制和注入各种宏观、中观或微观的神经（脑）电场或电流，而古人早在几百年前就已开始了相关探索，并取得了不少成就。这主要得益于电子的另一个显著特点，那就是它太喜欢张扬了。

实际上，电子不但到处抛头露面，还爱抢风头。比如，在导体中，自由电子能以光速传播而形成电流，并沿路形成电场；电子若附着在绝缘体上将形成电荷，并在静止或随绝缘载体一起运动时，在其周围产生电磁场，让路过的磁体、导体或其他电场产生明显感应，或改变所在地的电性能，后面的神经系统化学递质其实就是这种情况；即使待在遥远的云端，电荷也不老实，一有机会就制造出惊天动地的雷声和刺眼的闪电；电荷还可以根据其电极的正负差异，产生彼此间的排斥力和吸引力。难怪人类很早就发现了电的各种化身，比如，早在5000年前，古埃及人就似乎意识到了电与雷之间的关系，因为他们将一种带电的鱼类称为“尼罗河的雷使者”；古罗马时期的医生，就已开始用电击来治疗痛风或头痛，即让患者触摸水中的电鳐，就像至今仍用电击来起搏骤停的心脏一样，而这也是本书脑机接口的一个典型的现实应用；在地中海的古老文献中，很早就记载了琥珀摩擦毛皮后产生静电并吸引羽毛的现象。特别是早在400多年前的1600年，英国科学家吉尔伯特就发明了一种能探测静电荷的验电器。1785年，库仑发现了著名的库仑定律，即两个电荷之间的作用力与距离的平方成反比，从此电学成了一门精密科学。1820年左右，奥斯特和安培等发现了电磁感应现象，从此人类又学会了一种检测微弱电荷的方法，而该方法的改进版，至今（且在相当长时间的未来）仍是检测脑电波的法宝，自然也是脑机接口的法宝。

至于随后人们在电子的研究和应用等方面的成就，这里就不再介绍了，毕竟一方面内容太多，另一方面许多东西大家也都耳熟能详。所以，下面继续请出内涵型A I的其他几位主角和配角，当然这又得接续到前面的宇宙大爆炸故事。