一个研究组特别针对物理学家的大脑进行了一项研究，发现他们在思考像费米子、暗物质、暗能量这些抽象概念时候，脑波出现一种共同的特点。
研究人员根据这些特点设计一个判断系统，根据读取的脑波信息判断被扫描对象大脑正在思考的物理概念类型。结果显示这套系统判断的准确率达到70%。
多数大脑神经学的研究都在探索一些前卫的科学概念究竟在大脑的“哪个区域”进行处理的问题。而这份研究不采取这个思路，他们想了解大脑究竟怎样组织各种抽象的科学概念。比如，百科全书把信息按照字母的顺序分类，图书馆把书籍按照杜威十进制图书分类法（Dewey Decimal System）整理。那么物理学家的大脑怎样分类信息？
这份研究把物理概念分成了“可测量的”和“不可测量的”两大类。比如地球上人们身边各种物体，都看得见、摸的着，都有了合适的仪器可以测量；而像暗物质、中微子、多维宇宙这些概念都是无法测量的物质。
美国卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）的研究人员招募几位物理学家成立了一个独立评估组，对几十个物理概念分维度进行评估，最后以1-7分的范围描述某个概念抽象的程度。比如，二元性（duality）这个概念就被归类为“不可测量的”；扭矩（torque）、速率（velocity）都是“可测量的”概念。
研究人员让他们物理系的同事考虑这些概念，同时用功能磁共振成像（fMRI）技术扫描他们的大脑，观察脑电波的特征。研究人员发现，“可测量的”和“不可测量的”物理概念在这些科学家的大脑里面所激活的信号特征有着明显的区别。
他们建立了一个评估模型，检验他们发现的这些特征。具体的做法是，向系统输入所有物理概念和脑电波模式信息，让系统找到它们之间的关系规律，但是故意留下一个概念没有输入。之后，再让物理学家思考那个留下的概念并扫描其脑电波，让系统评估物理学家正在思考的问题类型。研究人员称，这个模型评估的准确度达到了70%，远超过随机猜测能够达到的50%这样的几率。
研究人员认为，通过这项实验他们得到对大脑的两项认知。
第一，人类大脑在学习新概念、新知识的时候，会产生具有新特征的脑电波用于处理新的概念。
第二，他们认为，在以前物理学家所有的认知都是基于牛顿力学的基础上，也都是属于“可测量的”物理概念范围。进入20世纪以后，“不可测量的”物理概念成为新的研究主流，像暗物质、量子力学等等。从被扫描的物理学家的大脑里面，明显看到这些新认知是以一个新的思考维度的方式存在于大脑中。
第三，虽然这些物理学家来自不同的学校、说着不同的母语，有着各自的文化背景，但是他们在思考这些抽象物理概念的时候，所有人的脑电波出现一致的特征。这个共同性哪里而来？这令人震惊。
第四，研究人员猜测这可能是大脑产生的“最自然的应对机制”。他们举例说，就像一个人要接住别人扔过来的网球，即使没有经过任何训练，所有人本能地都认为伸出双手接住它是“最自然的方式”。没有人会想到要用嘴巴叼住、用膝盖或是用腋窝去夹住它。类似地，可能当思考这些抽象的概念的时候，大脑会出现共同的一种特征，才是大脑最自然的思考方式。
这份研究总结说，正因为大脑有这样的机制，人类才能够不断进步，不断接收新的认知。新认知通常是从社会上一群具有创造性思维的少部分人开始，然后逐渐和更多人沟通，逐渐形成人类普遍的认知。人类的科学、技术和文明就是通过这样的方式不断进步和发展。
这份研究报告10月11日发表于《自然合作期刊》（NPJ）系列的《学习科学》（Science of Learning）期刊。◇