腦和心智(Brain and mind)是自然界的一個基本問題.因為它非常復雜,自古以來,人類對它一直迷惑不解.

近代自然科學,特彆是神經生物學和認知心理學,對這個問題進行瞭多方麵的探索和研究.通過對這些探索和研究,在細胞水平和分子水平上對神經活動的規律有瞭相當多的瞭解;在行為水平上,對心理活動的規律也有瞭一定的認識.近年來由於實驗技術的進展,獲得瞭不少有關腦功能的實驗資料.

但迄今為止,在腦的係統水平(System level)上,對腦功能的規律還瞭解得非常少.為瞭彌補這一缺陷,我們嘗試從物理學角度在係統水平上探討腦功能的原理.這些探討或許可作為細胞水平、分子水平及行為研究的補充。

本書根據現有實驗事實，用物理學的觀點歸納齣腦功能的一些原理，其中包括腦區激活與相互作用的定律和意識體驗的定律，然後從腦功能的這些原理齣發，統一考察和討論各種腦功能活動。

本書的各章內容如下：第一章簡單介紹研究腦功能的一些實驗方法。第二章提齣腦功能的知因假說與神經元簇編碼假設，討論腦功能子係統與整體網絡的特性，以及腦區激活與相互作用的定律。第三章討論感覺與動作。第四章提齣意識體驗的定律，討論注意與意識，以及腦內的信息加工。第五章討論學習記憶，著重於工作記憶與技能學習。第六章討論腦功能的動態過程。

唐孝威，中國科學院院士，浙江大學教授、博士生導師，浙江大學腦與智能研究中心學術委員會主任。祖藉江蘇太倉，1931年10月生於江蘇省無锡市前西溪的一個書香世傢。少年時期的啓濛教師是他的祖父，我國著名教育傢、曾在上海交通大學任校長14年的唐文治先生。1949年鞦在上海南洋模範中學畢業，考入北京清華大學。1952年畢業於清華大學物理係。先後在北京中國科學院近代物理研究所、北京二機部原子能研究所、蘇聯杜布納聯閤原子核研究所、青海核工業部九院、北京中國科學院高能物理研究所、德國漢堡電子同步加速器中心、瑞士日內瓦歐洲核子研究中心等單位工作。現為浙江大學教授、博士生導師，北京大學兼職教授，解放軍總醫院（301醫院）名譽教授。1980年當選為中國科學院數學物理學部委員（院士）。

20世紀50年代唐孝威進行瞭核探測器研究及π介子實驗，他在實驗上觀察到鹵素管坪中振蕩的現象，並觀測低溴壓鹵素管輸齣信號延遲的現象。他還參加瞭我國鈾礦的野外勘探。1956年至1959年在蘇聯杜布納聯閤原子核研究所，進行電磁級聯簇射的實驗和質子吸收負π介子反應的實驗，他參加的小組率先研製成功可控製高壓脈衝供電計數器。

60年代初他轉到國防科研領域，進行在研製我國第一顆原子彈和第一顆氫彈中所需的核測試工作，以及核探測器的研製工作。從60年代初至70年代，他領導的研究室在我國青海核基地艱苦創業，在原子彈中子點火、核試驗近區測試和氫彈原理實驗等方麵進行瞭大量的科學研究工作，是確證中子點火技術成功的第一人。在1966年突破氫彈技術時，他領導實驗組在核試驗現場進行測試，是判斷並證實我國氫彈原理成功的第一人。

70年代中他參加中國“一星”工作，在北京進行我國第一顆返迴式人造地球衛星艙內空間輻射劑量的測量，為我國衛星研製和應用提供瞭有實際價值的實驗數據。

70年代末轉到高能物理領域，他率領中國實驗研究組，到德國漢堡電子同步加速器中心進行高能物理實驗，參加瞭丁肇中教授領導的馬剋傑組閤作，進行高能正負電子對撞實驗。他領導的中國組在實驗方案設計、實驗儀器製造、儀器安裝調整、實驗數據獲取、事例選擇、數據分析等方麵，完成瞭大量的工作。1979年馬剋傑閤作組在實驗上發現傳遞強作用力的基本粒子——膠子，還精確測量e+ e-→μ+ μ-反應的電荷不對稱性，檢驗電弱統一理論。

80年代初起到90年代末，他領導實驗組到瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心，參加萊潑高能正負電子對撞機上高能物理實驗的國際閤作，進行L3組閤作實驗，為L3組在實驗上證實自然界存在三代中微子、精確測量Z0粒子與W±粒子的質量和寬度、以及精確檢驗電弱統一理論作齣瞭貢獻。

80年代末起，他逐步轉到生物學領域，開展物理學與生物學的交叉研究，他和閤作者在實驗上觀測到活細胞內胞質顆粒的擬布朗運動現象和花粉管頂端的跳躍式生長現象。90年代他擔任國傢自然科學基金重大項目“發展近場技術、研究生物大分子體係特徵”的主持人。2001年他發錶瞭《細胞運動原理》一書，並探討活細胞內部運動的定律，闡述活細胞內分子漲落的觀念。

90年代初轉到醫學領域，開展物理學與醫學的交叉研究，主要進行醫學影像技術的研究，並應用於心髒疾病與腦疾病的診斷。90年代他擔任國傢攀登計劃項目“核醫學和放射治療中先進技術的基礎研究”的首席科學傢。

90年代中開始進行腦科學的研究，他參加瞭“腦功能和腦重大疾病的基礎研究”項目中“腦高級功能的機製”課題的研究。2002年他發錶瞭《腦功能原理》一書，在腦的係統水平上探討腦區激活與相互作用的定律。

2001年起在浙江大學領導實驗組，開展神經退行性疾病的分子生物學和細胞生物學中若乾問題的研究。並在浙江大學和同事們建立顆粒物質實驗室，進行顆粒物質物理學的研究，推動我國交通流的理論和實驗研究，以及與一些自然災害成因和防治有關的顆粒流運動規律的研究。他還指導研究生進行珠心算的腦機製的實驗研究。

2001年起他在心理學和認知科學領域中進行情緒、夢、意識等心理活動的研究。提齣情緒的數學公式；探討感知與情緒的相關性；分析夢中腦內信息加工的特點，提齣大統一心理學和認知整閤理論。

多年來他積極推動我國腦功能成像的工作，他還為開拓我國醫學物理學、分子影像學、神經信息學和神經教育學等學科領域作過長期不懈的努力。他本人及與閤作者在國內外重要學術刊物上發錶論文500多篇。學術專著（包括閤著）有：《粒子物理實驗方法》，《正負電子物理》，《細胞運動原理》，《核醫學和放射治療技術》，《腦功能成像》，《腦功能原理》，《意識論——意識問題的自然科學研究》，《夢的本質——兼評弗洛依德理論》，《統一框架下的心理學與認知理論》，《腦與心智》，《心智的無意識活動》，《心智的定量研究》，《粒子·空間·細胞·大腦》，《物理·生理·心理·病理》，《腦科學導論》，《分子影像學導論》，《認知科學導論》等。還著（包括閤著）有《正負電子對撞實驗》，《同步輻射及其應用》，《探索自然的對話》，《醫林奇葩》，《探尋反物質的蹤跡》、《分子影像與單分子檢測技術》等書。還閤譯《狂熱的追求》一書。（呂豐）

主要工作：

1.在國防基地參加我國第一顆原子彈和第一顆氫彈的研製和試驗工作。進行中子點火實驗，原子彈爆炸測試和氫彈原理實驗。

2.我國第一顆返迴式人造地球衛星艙內空間輻射劑量測量工作。

3.核探測器研究：包括鹵素管、強流管、高壓脈衝供電計數器、中子探測器、電磁量能器和鈾強子量能器等，還提齣基於掃描探針顯微技術的超高分辨率核徑跡探測原理。

4.物理學多個領域的實驗研究：包括非加速器粒子物理、相對論性原子核物理、團簇物理和等離子體物理等實驗。

5.領導中國組參加德國電子同步加速器中心馬剋傑組閤作，該閤作組在實驗上發現傳遞強作用力的基本粒子—膠子

6.領導實驗組參加歐洲核子研究中心L3組閤作，該閤作組在實驗上證實自然界存在三代中微子。

7.領導實驗組參加阿爾法磁譜儀國際閤作，在空間探尋反物質與暗物質。

8.物理學與生物學的交叉研究：測量細胞器運動，總結細胞內部運動定律，提齣活細胞內分子漲落的觀念，研究有絲分裂的機製；還從事發展近場技術、研究生物大分子體係特徵等。

9.物理學與醫學的交叉研究：進行核醫學影像技術研究，並應用於腦疾病的診斷。

10.腦科學與認知科學的研究：進行工作記憶的心理學實驗以及感知、運動、語言的腦功能成像實驗；運用物理學觀點在腦的係統水平上探討腦功能原理；還提齣統一框架下的心理學與認知理論。