大脑和电脑一样,都需要电才能工作,那大脑中的电是怎么产生的?

工业革命

如果我们仔细查看一下人口数的变化,就会发现人口数在18世纪开始发生了指数级增长,这其实是因为第一次工业革命导致的;紧接着我们还会发现19世纪,再一次发生人口指数级的增长,而且比之前更加剧烈,这一次其实是第二次工业革命导致的。

第一次工业革命其实得利于牛顿力学和热力学的发展。而第二次工业革命则是得利于电磁学的发展。如今家家户户都在使用电,而且往往越发达的地方,如果我们从天上往下看,就越会发现夜晚是灯火通明的。这是因为从第二次工业革命开始,人类进入了电气时代,开始使用了电脑。

人类用电似乎是19世纪以后的事情,但实际上并非如此。人类其实自身就是一个带电体,只是这个电很微弱而已,而且人类的大脑就是依靠电力驱动的,也就是说,自从有人类出现,人类就开始使用电,只是我们自己不知道而已。

那具体是咋回事呢?我们今天就聊一聊这个问题。

人类的大脑

按照目前主流的科学理论,我们知道万物都是演化而来的,这也就是进化论的观点。演化其实是一个很慢的过程,都是以几十万,甚至是几百万年为单位在变化。如今我们知道,人类是由古猿演化而来的,但是在演化的过程中,我们很难去定义什么时候是古猿,什么时候是人类。

为了研究方便,科学家把脑容量达到600ml~650ml作为一个判断是否是人类的标准,除了这个标准之外,还有直立行走。

而如今现代人类其实属于智人,我们的脑容量大概在1400ml左右。也就是说,人类其实一直在朝着脑容量越来越大演化。当然,这里要补充一点,生物并没有能力自己选择演化的方向,而是脑容量大的被自然选择筛选出来了而已。那为什么大脑会如此重要呢?

大脑如何工作的?

实际上,我们每天能够完成所有的工作,或者最基本的吃喝拉撒都需要依靠大脑来作为神经中枢发号指令。那大脑是如何完成工作的呢?

这里就不得不提到神经元。神经元是大脑的一个基本单位。人类的大脑当中大概有860亿个神经元,这么多的神经元构成了一个神经网络,我们的动作、反应都是依靠着神经元来传递信息。

那神经元是如何传递信息的呢?我们下来看一下一个神经元是什么样的。

从这张图我们可以看到,神经元其实有两个部分构成,一个是细胞体,一个是细胞突起。而细胞突起又是由三部分构成的,分别是树突、轴突和髓鞘。

那信息是如何在实现传递的呢?

首先在一个神经元上面,信号的传递是通过电信号来传递,这个过程有电荷的转移。所以,神经纤维上的信息传递其实是依靠电位差的,会有局部电流。

而神经元和神经元之间的传递这是通过神经递质。在轴突末梢上的一些小分支,而被为突触小体。这个突出小体可以和其他神经元的细胞体相接触。

当神经纤维上的电信号传递过来时,需要将这个电信号传递给下一个神经元,这时候突触小体就会释放出神经递质,把这个神经递质传递到另一个神经元的细胞体上,这个时候另一个神经元得到神经递质之后,又会转化成电信号,在神经纤维上传递。

通过这样就可以构成一个基本的控制单位,我们的一些列动作和反应其实都是依靠神经元的信息传递来实现的。

大脑很节能

曾经有一部科幻电影叫做黑客帝国。在这个电影当中就有一个设定,当时人工智能战胜了人类,但是人工智能需要用到电,于是就养了一群人,利用人体的生物电来给他们供电。但实际上这样的供电方式是相当低效的,这是因为人体真的是一个低能耗的存在。

人类的大脑占据人体重量的2%,但却消耗了人体总能量消耗的20%。如果计算下来,我们就会发现,一天耗能大概在1,600,000多焦耳,换算成功率就是20瓦左右。

而同样是处理信息的电脑,CPU类似于人体大脑的功能,仅仅是CPU这个中央处理器,功率就不低,往低了算大概至少也要100瓦左右,一天耗能在8,000,000多焦耳,耗能至少是大脑的5倍以上。

所以,相比CPU,人类的大脑是相当节省能耗的。