互动科普

20世纪50年代，屡获嘉奖的生物学家兼医生乔纳斯·索尔克（Jonas Salk）在美国匹兹堡一间昏暗的地下实验室研究脊髓灰质炎的疗法。研究进展缓慢，为了清醒大脑，索尔克去了意大利的阿西西。他驻留在一座13世纪的修道院，整日徜徉于古老的廊柱和庭院之间。有一天，他豁然开朗，灵感纷至沓来，如何研制脊髓灰质炎疫苗的想法也在大脑中闪现。索尔克相信，是修道院的冥想氛围激发了他的灵感。从那以后，他坚信建筑格局能够影响人的意识。后来，他和知名建筑师路易斯·卡恩（Louis Kahn）联手，在加利福尼亚州的拉霍亚（La Jolla）建造了索尔克研究所（Salk Institute），他希望这座建筑能激发科学突破并促进思维创新。

建筑师早就悟到：居所能影响我们的思想、感受和行为。在索尔克踏上灵感之行半个世纪后的今天，行为科学家正努力为建筑师的直觉奠定经验基础。他们试图发掘诱人的线索并借此设计出理想的空间，让工作人员迸发创意；让学生集中精神，提高注意力；让住户放松身心，建立亲密的社会关系。美国圣迭戈建筑神经科学学院（Academy of Neuroscience for Architecture）以及其他一些机构正在发起一项多学科研究，旨在揭示规划的居所环境如何影响人们的意识。有几家建筑学院还开设了神经科学概论的课程。

现在，这股思潮已经进入房屋设计界，并催生了几项先进的建筑规划：在一些供老年痴呆症患者居住的寓所中，建筑本身也参与了治疗（见第78页文字框）；位于英国伦敦的金斯戴尔学院（Kingsdale School），为了增强社会凝聚力，也在心理学家的帮助下进行了重新设计（见第76页插图）；新的教学楼还融入了提高注意力、激发创意的元素。这个领域的研究方兴未艾。美国克莱姆森大学（Clemson University）“建筑+健康”（Architecture+Health）项目的带头人、建筑师戴维·阿利森（David Allison）表示：“所有这些相关研究都只是刚刚起步。然而，神经科学领域不断涌现的新进展或许能帮助我们更好地理解，建筑环境如何影响我们的身心健康、行为表现和切身感受。”

想得更高

对人类与建筑环境如何相互作用的正式研究，始于20世纪50年代。当时，几个研究小组分析了医院（尤其是精神病治疗机构）的建筑设计如何影响患者的行为和康复状况。在接下来的六七十年代，这一被冠名“环境心理学”（environmental psychology）的学科开始迅猛发展。

“那个年代，体现社会道义的建筑风格开始出现，”社会学家约翰·蔡塞尔（John Zeisel）说道。蔡塞尔毕业于美国哥伦比亚大学，现为“炉石阿尔茨海默病护理中心”（Hearthstone Alzheimer Care）主席，专攻痴呆症患者护理设施的设计。他还说，正是从那时起，建筑师开始不断地问自己：“我们该如何了解人们，才能设计出满足他们需求的建筑？”20世纪末脑科学的发展为这一领域提供了新的技术、工具和理论。神经科学家伊夫·艾德尔斯坦（Eve Edelstein）说，研究人员已经在思考“如何将神经科学严谨的研究方法和我们对脑科学的深入了解体现在建筑设计中”。艾德尔斯坦是美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的访问学者，也是该校在圣迭戈新成立的建筑设计学院的助理教授。

索尔克认为，居住环境的诸多方面都影响着我们的创造力。一项新的研究为他的这一观点提供了佐证：2007年，美国明尼苏达大学的营销学教授琼·迈耶斯—利维（Joan Meyers-Levy）报告称，天花板的高度会影响人们的思维方式。研究中，她将100名受试者随机分配到两间高度分别为8英尺（约2.4米）和10英尺（约3米）的房屋中，然后要求他们依照自己的想法，将十项体育运动分类。结果显示，在天花板较高的房间中完成任务的人，想出的分类更抽象，比如“挑战性强”的运动，或他们乐意参加的运动；而在天花板较低的房间中完成任务的人，所做的分类则较为具体，比如他们会按照每个运动队的人数进行归类。迈耶斯—利维说：“天花板的高度会影响人们处理信息的方式。在屋顶较低的房间里，我们更专注于具体细节。”

她在早期研究中就曾指出，较高的天花板会使人感觉身体更加放松。现在她又发现屋顶较高还能激发人们自由思考，从而发现更多事物间抽象的联系；较低的天花板会使人产生束缚感，然而却可以引导人们更加注重细节，用统计性的眼光看待事物，而且在某些情况下，这一视角更具优越性。迈耶斯－利维解释说：“这要看你执行的任务是什么性质。在手术室里，天花板可能还是低一些好，谁都希望手术的每一个细节都完美。”同理，支付账单时，可能也是在较低的房间里才会高效；而伟大的艺术作品则更可能产生于屋顶较高的工作室。迈耶斯—利维还指出，天花板的感觉高度比它的实际高度更加重要：“我们认为，只要能左右人们的空间感知，就能达到理想的效果。”因此，可以用色彩鲜艳的油漆或镜子来让房间显得更加宽敞。

聚焦自然

除了天花板的高度，建筑景观也能影响人的心智，尤其是居住者集中精神的能力。尽管凝视窗外通常代表走神，但实际上，像花园、田野或森林等自然景观却能够提高注意力。现任职于美国康奈尔大学的环境心理学家南希·韦尔斯（Nancy Wells）于2000年发表了一项研究。研究中，她和同事对一群7~12岁的儿童进行跟踪调查，观察他们在搬家前后的变化。研究团队评估了新房和旧居的窗外景致，发现新家周围绿色植物增幅最大的孩子，在注意力标准测试中的得分增幅也最大（科学家在研究中控制了居住质量的差异，后来发现这个变量和注意力没有关系）。另一项研究显示，与窗外只能见到人造建筑的大学生相比，能从宿舍中望见自然景观的大学生在智力聚焦测试中得分更高。

绿色游乐环境可能对患有注意障碍（attention disorder）的学生尤其有益。美国伊利诺伊大学的景观建筑师兼研究员威廉·沙利文（William Sullivan）和同事一起，研究了96名患有注意缺陷障碍（attention deficit disorder，ADD）的儿童。他们要求父母描述，在孩子不同程度地接触绿色（比如参与垂钓、足球、电子游戏等活动） 之后，（完成家庭作业、服从语言指令等任务中）集中注意力的情况有何变化。“父母报告称，当孩子置身于绿色环境中，或看到绿色景观后，ADD症状确实有所改善”。沙利文的这一研究结果于2001年发表。

美国密歇根大学安阿伯分校的心理学家斯蒂芬·卡普兰（Stephen Kaplan）和雷切尔·卡普兰（Rachel Kaplan）认为，凝视自然景观可能有恢复心智的作用，所以才会出现上述结果。根据这一理论，现代世界中的种种任务都会造成精神疲惫，而观看自然景观毫不费力，还可以在心理上提供必要的休息。“多项研究已经证实，观看自然景观，无论是真实景物还是屏幕上的投影，都会提高人们集中注意力的能力”。

沙利文还认为，相比城市景观，自然风光更有利于人们恢复元气，这是因为人类天生就倾向于对自然作出积极的反应——这种解释被称为“亲生命假说”（biophilia hypothesis）。他说：“我们进化的环境，决定了我们在绿色空间中做事最有效率。”在《心理科学》（Psychological Science）杂志2008年第11期发表的一篇论文中，斯蒂芬·卡普兰提出，城市环境中有太多的刺激因素，如繁忙的交通、拥挤的人群，要一一应付它们，认知系统付出的操劳远比凝视一小片树林多得多。

按理说，用自然景观来增强注意力应该有益学业，事实也的确如此。美国佐治亚大学学校设计和规划实验室的C·肯尼思·坦纳（C. Kenneth Tanner）领导的一项研究为此提供了佐证，研究结果于2009年春季发表。研究中，坦纳和同事分析了来自佐治亚州71所小学的10,000多名五年级学生。结果发现，那些可以透过教室窗户毫不受阻地眺望15米外风光（包括花园、群山以及其他自然景物）的学生，比起那些视野相对狭窄或只能从教室望见公路、停车场以及其他一些城市设施的学生，在词汇、语言艺术以及数学方面都有更高得分。

看见光线

除了绿色景物，自然界还为建筑中的人们准备了另一项馈赠：光线。日光调节着我们的睡眠—觉醒周期（circadian rhythm，也叫“昼夜节律”），让我们在白天保持清醒，夜间得以安眠。然而，许多教学楼的建筑设计并不能提供我们身心所需的足够自然光线。

缺乏光线对学生来说尤其严重。坦纳说：“把睡眠不足的学生丢到一所几乎没有日光的学校里，你猜怎么着？他们出现了时差反应！”在1992年的一项研究中，科学家对瑞典4个不同教室中的数个学生进行了长达一年的追踪调查。结果显示，在日光最少的教室中学习的孩子，皮质醇（cortisol，一种由昼夜节律调节的激素）水平出现了紊乱。

另有研究显示，充足的阳光还能提高学生的成绩。美国加利福尼亚州的赫斯琼—马洪集团（Heschong Mahone Group）是专门建造节能建筑（energy-efficient structure）的机构。1999年，它在加利福尼亚州、华盛顿州、科罗拉多州各选取了一个学区，搜集了这三个学区中21,000多个小学生数学和阅读的标准测试分数。研究人员参考照片、建筑规划和走访交谈，评估了教室（共2,000多个）的采光状况，并用0~5加以评分。在加利福尼亚的卡皮斯特雷洛学区，一年之内，在光照最充足的教室学习的孩子，比光照最不充足的教室中的孩子，在完成阅读和数学问题时分别快了26%和20%。在另两个学区中，充足的光照使这两项得分提高了7％到18％。

养老院里太过昏暗，也可能导致昼夜节律钟（circadian clocks）无法正常运行。在2008年发表的一项研究中，荷兰神经科学院的神经科学家里克斯特·F·里默斯玛－范德莱克（Rixt F.Riemersma-van der Lek）及同事在12所荷兰老年护理机构中，随机挑选6所安装了额外照明设备，将照度提高到了大约1,000勒克斯；其余6所光线相对昏暗，照度仅为300勒克斯。在随后的三年半时间里，研究人员每隔6个月进行一次测试。结果发现，光线较强的6所护理中心的老人，比光线较弱的6所护理中心的老人，认知水平的衰退程度低5％。（增强的光照还使抑郁症症状减轻了19％。）其他几项研究也显示，昼夜节律通过调节激素水平和代谢速度保持大脑的最佳状态。老年人，尤其是老年痴呆症患者，经常会出现昼夜节律紊乱的症状。研究人员相信，明亮的日光有助于他们恢复正常的节律，由此可以改善大脑的整体功能。

光的波长也同样重要。我们的昼夜节律系统（circadian system）主要由短波长的蓝光调节。光感受器（photore-ceptor）受到刺激后，会将信号反馈给下丘脑（hypothalamus）的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，控制生物体的日常节律）。这些光感受器侦测到蓝光以后，会将大部分神经冲动（nerve impulse）传输给大脑。日光中就含有这种短波长光线，它让大脑和身体感知到现在是白天。与此不同的是，负责产生视觉的视杆细胞（rods）和视锥细胞（cones）在接收到绿光或黄绿光时最为活跃。

研究人员建议，白天可以在建筑物中使用蓝光发光二极管（light-emitting diode，LED）和全光谱荧光灯（full-spectrum fluorescent light）照明。它们发出的蓝光足以激发昼夜节律系统，使建筑中的人们保持清醒。而天黑以后，可以转而使用装有长波长灯泡的灯具，因为它们发出的光线不易被昼夜节律系统检测到，也就不会影响睡眠。美国伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Instute）照明研究中心的项目主管玛丽安娜·菲格罗（Mariana Figueiro）表示：“如果照明设计能使人们区分昼夜，那将是一项重要的建筑决策。”

进房休息

尽管明亮的光线可能有助于人们提高认知能力，但最近一项研究显示，它会削弱放松的心情和开放的心态，而在有些情况下，这两者可能比保持清醒更重要。在2006年的一项研究中，几位咨询师分别在昏暗和明亮的咨询室内与80位大学生逐一面谈。随后学生们填写了一份问卷，表达他们对谈话的感想。结果显示，相比在明亮的房间内接受访谈的学生，暗室内的学生感觉更加放松，对咨询师更有好感，也更愿意将个人情况告诉对方。这表明，昏暗的光线有助于放松身心。如果这个发现能够推而广之，那么在晚宴或派对上调暗灯光，就更利于创造轻松的氛围，并培养亲密关系。

房间内部的设施同样能影响人们的心情。在一次实验中，美国哈佛医学院 （Harvard Medical School）的神经科学家摩西·巴尔（Moshe Bar）和他当时的研究助手马伊塔尔·内塔（Maital Neta）给受试者看了各种中性物体的图片，比如沙发和手表。每一种物体都有几种形态，有的线条圆润，有的棱角分明，但除这一点之外，其他方面都完全相同。当要求受试者对这些物体进行快速判断时，他们显然更偏爱那些轮廓圆润的物体。巴尔猜测，之所以会有这样的倾向，是因为人们通常将尖锐的棱角和危险联系在一起。（例如，同样是山洞，一个山洞洞壁伸出锯齿状岩石，另一个山洞洞壁伸出圆润的岩石，相比之下，前者让人觉得更危险。）巴尔说：“或许，在我们的大脑中，尖锐的轮廓已经被编码成潜在的威胁。”

在2007年的一项研究中，巴尔为这一理论提供了支持论据。他再次要求受试者观看一系列中性物体，同时用核磁共振技术扫描他们的大脑。这位神经科学家发现，当受试者观看棱角尖锐的物体时，大脑中的杏仁核（参与恐惧处理和情绪唤醒的脑区）就会更加活跃。巴尔解释说：“人脑的基础结构着实令人难以捉摸，非常基本的视觉特性就能向我们传递更深层次的信息，比如‘非常危险！’或‘放松，这地方完全平滑，没有危险’。”他也承认，物体的轮廓并非影响我们审美偏好的唯一因素，而且他的研究也还处于初级阶段。但是，在其他因素不变的情况下，在客厅里摆放一些轮廓圆润的家具，肯定能让客人更加放松。

家具的选择还能影响人们的交往。一些早期的环境心理学家专门研究了护理机构中座位的安排方式。科学家发现，通常休息室中的坐椅都是沿着墙摆放，实际上这种摆放方式有碍人们社交。他们还发现，将房间中的家具按照小组的形式摆放更能激发人们互动。1999年，德国马格德堡奥托·冯·居里克大学（Otto-von-Guericke University of Magdeburg）和瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）的心理学家在另一个环境中研究了座位的安排方式。他们的研究持续了8周时间，共调查了50多堂课。研究人员在一个四年级班级中试验了两种坐椅摆放模式，一种是将课桌椅纵横摆放，形成行列；另一种是将课桌椅围绕教师摆放，形成半圆。结果显示，半圆形的摆放方式促进了学生在课堂上的积极参与，他们提的问题也增多了。另几项研究也显示，将课桌椅按行列摆放能促进学生独立学习，并改善课堂秩序。

地毯也能对社交起到催化作用。护理设计专家、现为奥斯汀RAD咨询公司CEO的德布拉·哈里斯（Debra Harris）在2000年进行的一项研究显示，在医院中铺设地毯，能增长病人的朋友和家人探访的时间，而这种来自亲友的支持和关爱最终能加快病人的康复。当然，地毯比医院中铺设的传统地板更难清洗，有时甚至还会危害健康，因此在急诊室这样病人频繁出入、情况混乱的地方可能并不适合铺设地毯。但是对于长期住院的病人来说，在房间、建筑或者病房里，比如老年护理机构中，铺设地毯可能就会大有裨益。

迄今为止，科学家的研究重心还都放在医院、学校或商店这样的公共建筑上。这样一来，有意通过房屋设计来优化心灵的私家业主就必须要做一番拓展工作了。克莱姆森大学的阿利森说：“这个领域的研究十分有限，可以说，对于这个问题，我们还只是管中窥豹。接下来的任务是要找到更加普遍的规律。如何将特定问题的答案运用到更加广泛的领域中去，这是我们正在努力的方向。”

专家相信，这份努力一定会有所回报。当设计者在建造房屋时，能够将住户的心灵放在心上，那么建筑的使用者就会受益。蔡塞尔和同事在 2003年进行的一项研究显示，阿尔茨海默病特护中心的合理设计减轻了患者的焦虑、攻击性、社交退缩（social withdrawal）、抑郁和精神病等症状。此外，佐治亚大学的研究人员在2001年发表的一份报告显示：学校的建筑设计会造成小学生在阅读和数学标准测试上有10％到15％的分数差异。

美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的埃德尔斯坦说道：“由于神经科学领域的不断进步，我们已经能够比以前更加精细地测量环境带来的影响。我们能够更加了解环境，也更加了解我们自身对环境的反应，我们还能利用环境与自身反应的关联获得想要的效果。想到这些，我不禁打了个冷战。”