脑机启侦|麻省理工学院最新研究揭示了预判世界的“大脑物理引擎”（06.10）

摘要：我们常说“经验主义”决定了我们对世界的判断，但更深层的真相可能是：大脑中隐藏着一个“物理引擎”，在我们尚未意识到之前，它已经模拟出了未来的场景。比如，一只杯子在桌边摇摇欲坠，即使它还没掉下去，你的大脑已经预判了接下来的后果。你不是“看到”它掉下来，而是“知道”

我们常说“经验主义”决定了我们对世界的判断，但更深层的真相可能是：大脑中隐藏着一个“物理引擎”，在我们尚未意识到之前，它已经模拟出了未来的场景。比如，一只杯子在桌边摇摇欲坠，即使它还没掉下去，你的大脑已经预判了接下来的后果。你不是“看到”它掉下来，而是“知道”它即将掉下来——因为你的大脑在实时运行一套物理模拟系统，提前构建了世界的未来状态图景。

这一令人惊叹的认知机制，正是近期一项研究关注的核心。这项由麻省理工学院（MIT）Kanwisher实验室与Tenenbaum实验室合作完成的研究，标题为《Decoding predicted future states from the brain’s “physics engine》。研究者首次用脑成像技术揭示：在我们观看物体互动的短短几秒内，大脑特定区域已经隐式推演出后续的物理结果——哪怕这些结果尚未真正发生。也就是说，我们在“看”，更在“模拟”；我们不是被动接收者，而是主动预测者。

01 大脑如何理解物理世界

RESEARCH INTRODUCTION

我们生活在一个物理规则主宰的世界。物体的运动、碰撞、支撑关系充斥在日常生活的每一秒。长期以来，神经科学家就怀疑人脑中存在某种“内建的物理理解能力”，它并不依赖显性学习，而是像“直觉”一样自然地运作。

前期研究已经发现，在进行物理推理时，大脑中一组特定区域会被激活，尤其位于顶叶和前额叶的区域群落，被称为“假设物理网络”（Hypothesized Physics Network，简称hPN）。这一网络的功能类似一个内隐的“物理仿真器”——就像电子游戏里的物理引擎，能模拟真实世界中物体的行为。

而此次研究的重要突破在于：研究者不仅确认了这个“物理网络”的存在，还首次证明它能提前编码“未来还未发生的状态”。这不仅回答了一个基础问题：我们的大脑如何理解物理关系；更揭示了一个深刻事实：大脑并不等待现实发生，而是在提前模拟现实的走向。

02 让大脑“看”一半，猜出另一半

RESEARCH METHOD

为了验证大脑是否能在物理事件尚未发生前，就已经预测其结果，研究团队设计了两个系列实验，分别聚焦于“已知”和“未发生”的场景理解。

在第一个实验中，受试者观看一系列短视频，每个视频展示一种物理关系的互动，比如一个物体是否落在另一个物体上（支撑关系）、是否接触或错过等。这些视频每段时长约3秒，受试者只需静静观看。与此同时，研究人员利用功能性磁共振成像（fMRI）对其大脑活动进行扫描，并使用多体素模式分析（MVPA）方法解码不同视频片段引发的大脑反应。

结果显示，大脑的hPN区域对“支撑”与“非支撑”场景表现出显著的可区分性，说明它对物理接触状态具有敏感的编码能力。而这些信息在视觉通路如V1（初级视觉皮层）中并不存在，进一步排除了低层视觉特征的影响。

实验1

更具突破性的是第二个实验。在这个实验中，受试者观看的视频被“剪掉了最后一幕”——也就是说，他们只能看到物体即将发生接触的过程，但最终是否接触并没有真实呈现。然而，研究者惊讶地发现，大脑hPN区域在这些“未完结”视频中，依然表现出与完整“接触”视频相似的激活模式。换言之，大脑在看到物体移动的一瞬间，就已经模拟并“认定”它们将要接触，哪怕屏幕上并未真正展示那一刻。