《盗梦空间》背后的三大科学
心理学：睡眠与梦境人的一生大约有三分之一的时间是在睡眠与梦中度过的；《盗梦空间》这部电影自始至终讲的也都是梦境。那么什么时候会出现梦境呢？
当我们大脑处于清醒和警觉状态时，脑电波中主要是频率较高、波幅较小的β波（频率为每秒14－30次）。在进入睡眠状态时，脑电波则主要是频率更低、波幅更大的△波。由清醒进入睡眠的整个过程中，脑电波与呼吸、心率、肌肉强度等一样慢慢变得舒缓而放松。
根据脑电波，睡眠可分为四个阶段。首先是持续10分钟左右的浅睡阶段，脑电波频率与波幅都较小，此时很容易被外部刺激惊醒；其次是持续约20分钟的“睡眠锭”阶段，频率较低的脑电波中偶尔出现的一种短暂爆发、频率高、波幅大的脑电波，被称为睡眠锭。第三阶段脑电波频率继续降低，波幅变大，出现△波，有时也出现“睡眠锭”，大约持续40分钟。当大多数脑电波开始变为△波时，睡眠就进入了第四阶段——深度睡眠阶段。此时整个身体进一步放松，有时会发生梦游、梦呓、尿床等。第三、四阶段被合称为慢波睡眠。如果睡眠模式异常，就预示着身体或者心理功能出现了失调。
前四个阶段的睡眠大约要经历1个小时至90分钟，之后通常会翻身，并且很容易被惊醒。然后似乎又进入第一阶段的睡眠，不过此时不再是重复前面的过程，而是进入了一个新阶段——快速眼动睡眠阶段。这时脑电波迅速变化，△波消失，高频率、小波幅的脑电波出现，与你在清醒状态的脑电波非常相似。你的眼球开始快速运动，并且开始出现栩栩如生的梦境。若这时醒来，你通常会说自己在做梦。另外心律与血压会变得不规则，呼吸变得急促，这与清醒或者恐惧时的反应十分类似，只是肌肉依然松软。
梦是睡眠中最生动有趣、又有些不可思议的环节。目前对梦的功能的解释一直存在分歧。不过一些基本事实是可以肯定的。现实中身外的事情也会进入梦境；当志愿者处于快速眼动睡眠时，将水洒到他身上，醒来时他会报告说梦到水了。电影中多层嵌套的梦境虽然可能性很小，但是相邻两层梦境间的关系却符合这个特点：药剂师约瑟夫（迪利普·劳饰）因为酒喝多了，在第一层梦境中便是天降暴雨；当第一层梦境中的汽车翻下去的时候，第二层梦境中的房间也跟着翻转。
影片中柯布的盗梦团队在进入梦境后依然清醒——他们甚至会用一个图腾来验证自己是否在梦中。那么这种“清醒梦”是否可能呢？斯坦福大学的心理生理学家斯蒂芬·拉伯格告诉我们是可能的。他开发了一种叫做“诺瓦梦仪”的睡眠面具。它可以探测睡眠者何时给出信号，测到信号后就闪亮灯光，既能刺激睡眠者的意识又不会让人从梦中醒来。
影片中利用自动梦素这样的药物进入梦境其实不可能，但有些药物的确可以对我们的睡眠进行调解。比如药品莫达非尼就可以使人一直保持清醒状态，还有一些新型安眠药会让人进入“超级睡眠”。
数学：无限的楼梯与迷宫
电影中阿瑟与梦境设计师阿丽雅德妮（艾伦·佩吉饰）走过的那段回形楼梯，让人印象深刻而且不可思议。阿丽雅德妮走了四段楼梯，一直往上走，但却又回到了起点的地方。这其实是荷兰错觉图形大师埃舍尔著名画作《上行与下行》中的无限楼梯，画中精巧的数学几何图形产生了一种视觉错觉，但是现实中的“不可能世界”在梦境成为了可能。
另一个令人深刻的细节是柯布为了考察阿丽雅德妮设计建筑的能力，让她在两分钟内设计出一个一分钟内解不出来的迷宫。阿丽雅德妮前两次设计的都是矩形的迷宫，柯布很轻易地就解开了；第三次她设计了一个环形的迷宫，这回她难住了柯布。而这个迷宫其实正是著名的环形蛇迷宫。这也是一个不可能图形，是一个永远也走不出来的真正的迷宫。
阿瑟的楼梯和阿丽雅德妮画的迷宫，并不复杂，但它们却并不存在于现实世界。用数学上的语言来说，真实的世界是欧式空间（欧几里得空间），而梦中的迷宫则是建立在非欧式空间（非欧几里得空间）之中的。
而后柯布教授阿丽雅德妮时，把世界折成了一个盒子状的结构。大地变成了盒子的内表面，天空位于盒子的中心，世界变得像万花筒一样颠来倒去，同样是一种非欧氏空间。
如果我们为每一个空间都设置坐标系的话，欧式空间的坐标系是直线，而非欧式空间的坐标系会弯曲成一个圆圈。在一维上，欧式空间是直线，非欧式空间可以是圆圈。在二维度上，欧式空间是平面，非欧式空间则可以有多种。
柯布所展示的盒子世界，其实就是球形的非欧式空间。如果我们要构造一个阿丽雅德妮所走的埃舍尔楼梯，在那个空间的高度方向一定是弯曲成了一个圆。这样楼梯的最高点和最低点具同一高度，所以才能连接上。在这个空间中，依然有向上和向下的方向，但意义已不同。向上和向下不代表高度的增减，而是指从两个不同的方向画圈。
好比从一个方向上看，向上走是顺时针，向下走是逆时针。所以当你向上走和向下走时，一直都在不断重复。生活中这样的楼梯是没有的，但时钟等许多事物的工作方式却具有这样的性质。
在电影的迷宫设计中，造梦师如果想把一个人困住，就要给他一种无限的错觉。把被骗的人想成是一只小虫子，在二维世界里，如果是欧式空间，就是一个平面，你只能设计一个很大的圆，但小虫总有一天还是会跑出去。但如果这是一个非欧式空间，如球面，小虫怎么都跑不出去，这样，造梦者就可以将敌人永远困在自己设计的梦中。
柯布设计的迷宫，核心思想就是将敌人困在一个圈中。但故事的复杂性还远超于此。阿丽雅德妮展示了一种不同于柯布设想的迷宫结构，那就是镜子中产生无穷多的人像。
阿丽雅德妮把柯布带到一个地方，关上门，弄出两面镜子，两面镜子之中出现了数不清的人像。因为镜子可以在镜子中成像，于是就有了镜中镜中镜中镜??随着镜子层数的加深，镜中像会越来越小。但即使是极小的一个像，经过放大，里面还是有镜中镜中镜中镜??这便是几何上被称为分形（fractal）的结构。我们可以将镜中镜看成《盗梦空间》故事结构的一种比喻。因为镜中可以有镜，所以就有镜中镜中镜中镜??同样，因为梦中会产生梦，所以有梦中梦中梦中梦???
分形结构对应着无穷的递归的逻辑。物理学上的观点“基本粒子可以再分”正是如此，分子分解成原子，原子分解成电子、质子和中子，现代物理学在进一步分解电子、质子和中子。但每得到一种基本的粒子，就要将其分解成更基本的粒子，这种逻辑就决定了世界的最基本的粒子是找不到的。
梦中梦也是这样一种分形似的逻辑，而电影的开篇和片尾，柯布和齐藤出现在同样的场景中，构成了一个循环，到这里，《盗梦空间》己经打开了不可知论的魔盒。
神经科学：电影与梦
《盗梦空间》中，盗梦者们使用一种叫做自动梦素的药物和一台盗梦机将设计好的情境上传到他人的梦境之中，然后若干名连入机器的盗梦者也进入梦境，并且进入对方的梦中。
在现实中，最接近这种想象的设备，便是磁共振扫描仪（MRI）。
这种仪器可以对脑部活动进行成像，然后再通过处理软件以及“多体素模式分析法”（MVPA）可以预测受试者所看到的图像与词汇、当时的心理状态以及容量很有限的记忆。这也被称为“读脑”（mind reading）。
加利福尼亚大学伯克利分校的神经系统科学家杰克·格兰特采用功能磁共振成像技术，在受试者在观看一些图片时扫描他们的大脑。他使用大部分的扫描数据去训练一个模型，然后通过这个经训练的模型去预测未参与训练的数据，比如预测受试者当时看到的是一个像爱因斯坦的人还是像绵羊的动物。
他还曾给受试者播放电影，一种经过运动增强处理的视频片段，同时扫描他们的大脑活动，他试图从大脑扫描图像中重建出大脑储存的电影影像。
日本高级电信国际研究所的计算神经科学家神谷之康，相信他能够将该技术再推进一步，进而可以解梦。他计划通过功能磁共振解读熟睡中的人的大脑信号，像格兰特一样，再重建梦境。
不过目前做到这一点还是存在很大困难的，而且实验条件下的情景与现实生活中的真实复杂情景相比也太过简单。
我们虽然离能够解梦还存在相当的距离，不过现实中我们能够接触到一种非常类似梦境的东西，这就是电影。而《盗梦空间》这部电影讲的也正是梦境，美国电影新闻网站CHUD.com的戴文·法拉西甚至认为《盗梦空间》里全都是梦境，连共享梦境本身也是梦境。“柯布并不是一个盗梦者，他无法进入他人的梦境。他也并非在逃离柯伯尔公司的追杀。曾经一度他这么告诉自己，虽然是通过妻子梅尔（玛丽昂·歌迪亚饰）的话来间接表达的，梅尔是他自己潜意识的一种投射。她质问他：在他的世界里，他被柯伯尔公司的一群暴徒全球追杀，这样的世界究竟能有多真实？”
电影与梦的这种关系从神经科学上也讲得通。从大脑激活的角度来看，做梦与看电影是不可思议的两个平行经验。实际上有研究认为，一个坐在漆黑的电影院凝视着大银幕的观众，与睁开眼睛进入快速眼动睡眠的人最为相似。
以色列希伯来大学的乌里·哈森曾在上个月在北京举行的第七届国际认知科学大会上报告了他所做的研究。他的实验非常简单：他们给被试者观看一部克林特·伊斯特伍德的老电影《地狱三镖客》，并且在磁共振扫描仪中观察被试者的大脑皮层上发生了什么。
科学家们发现，当成年人观看电影时，他们的大脑呈现出一种特殊的激活模式，这一现象非常普遍（这项研究的名称是“在观看自然视象其间，大脑激活的被试间同步性”）。尤其对包括视觉皮层（这不足为奇，因为视觉刺激肯定会激活视觉皮层）、梭状回（当摄影机放大一张面孔时，这个脑区就会激活）、加工触觉相关的脑区（当电影场景涉及到身体接触时，这些脑区就会激活）以及其他脑区的激活而言，不同的被试者之间显现出了明显的相似性。
还有一些脑区在电影院里并非“一起激活”。这些“非同步的”脑区中最主要的是前额叶皮层，一个与逻辑、审慎分析以及自我意识相关的脑区。哈森及其同事随后的研究发现，当我们正忙于进行强烈的“感觉运动加工”时——不过强烈的感觉也只是一块快速活动的大银幕以及立体环绕声——我们实际上抑制了这些前额叶脑区的激活。科学家们宣称，这种“不激活”使得我们能够沉浸在电影当中。
这些实验揭示的是观看电影时的基本心理过程。在这个过程中，你的感觉极度活跃，但是你的自我意识却不可思议地削弱了。当我们进入睡眠状态时，大脑经历的全脑激活模式与平常清醒时类似，虽然前额叶皮层会保持沉寂，而视觉皮层比平常甚至更加活跃。这种神经机制也与做梦时的生理反应非常吻合。但是令我们的视觉皮层兴奋的不是通常的现实：而是一种半随机而且不可预测的活动，同时也不受感觉约束的限制——也就是梦。这通常被归结为乙酰胆碱的喷射，乙酰胆碱是一种兴奋性的神经递质，从脑干开始自下而上渗透。就好比我们的大脑皮层用超现实主义的电影来招待我们，用任何碰巧在我们周围的多余细节来填充我们奇怪的夜间故事。而且，睡梦状态还伴随着大范围的“边缘”脑区的激活的增强，这些脑区与情绪的产生有关。这也就是为什么即使最荒谬的噩梦（越荒谬就越不容易信以为真），也会使我们被吓醒时冒出一身冷汗。
网上有很多人在讨论电影结束之后还有一个彩蛋，也就是柯布的图腾——陀螺最终是否会倒下，将会在结尾的字幕之后见分晓。最终，彩蛋是有的，不过没有那么令人惊喜，彩蛋只是一段影片中将柯布的团队从梦中唤醒的音乐；当这段音乐在字幕结束之后响起时，正是在提醒正在做着电影之梦的观众们，到了梦该醒的时候了。（高斯控对本文亦有贡献）
抢答Q+A
Q：梦的功能是什么？
A：弗洛伊德认为梦是我们表达压抑欲望的方式之一，在某些时候，梦的确行使了这样的功能，但越来越多的现代研究表明，梦境还会有助于信息加工和记忆存储。
在快速眼动（REM）睡眠期和非快速眼动睡眠期都会有梦境生成。快速眼动睡眠期的梦境更有故事情节，充满了感情和冲突；而非快速眼动睡眠期的梦境通常只会涉及友善的社交互动。那些情绪沮丧的人通常会经历更多的快速眼动睡眠期。
Q：有可能直接进入他人的梦境之中吗？
A：实际上，这样可以读取他人思想的装置已经被发明了出来，它就是核磁共振扫描仪（MRI scanner），这种仪器可以抓拍脑部活动的照片，然后再通过某种软件就可以将受试者所看到的图像还原出来。
研究者们表示，有朝一日可以利用这种技术对受试者的梦境进行记录，完全不需要像电影中那样去共享梦境，搞得既麻烦又危险（或者说是滑稽）。
Q：怎样才能控制自己的梦境？
A：要经历清醒梦（lucid dream）最简单的办法莫过于训练自己在入睡时对自己发问说，“我正在做梦吗？”一些狂热的视频游戏迷们特别擅长做这种清醒梦，因为他们经常一整天都在集中精力去完成某个游戏任务。
Q：梦境中的一切必须遵守物理法则吗？
A：这是个颇为值得一辩的话题，《盗梦空间》对正反两种情况都有所展示。电影中会展示一些不可思议的事情，比如在某一段梦境中，巴黎就像一张巨大的纸张一般折叠了起来；而且某些光学幻象还会变得“真实”起来，例如在《盗梦空间》中就出现了M.C.埃舍尔（M. C. Escher）创作的无限楼梯，它就是利用在三维虚拟环境下的操作方式实现的。
但是，梦境也会遵循一些“现实生活”规则。身为作家兼制片人的杰夫·沃伦（Jeff Warren）就曾在一份梦境调查报告中这样写到：在没有感官输入时，意识似乎以某些可预测的方式在运作。梦境可以演绎出一些非正式的定律，如“自我实现预期定律（law of self-fulfilling expectations）”（你期望发生的事情发生了）和“叙事动力定律（law of narrative momentum）”（在某个地方徘徊太长时间，梦境就会开始变得焦躁）。
Q：梦境中的主观时间是如何流逝的？
A：影片中，梦境中的时间比现实世界要慢得多，而且这里还存在一个尺度效应（scaling effect），即如果你在梦中做梦，时间流逝的速度会更慢。原本五分钟的现实时间等于一小时的梦境时间，而五分钟的梦境时间又和二级梦境中的一个礼拜时间相当，如此类推。
这一点应该算是这部电影的最高明之处，但是除了惊叹于电影精巧的构思之外，似乎并没有太多的现实证据证明这一点。实际上，至少在清醒梦中研究者们已经发现了一些证据，当做梦者处于意识清醒状态时，对时间的认知的确会发生类似的变化。
对研究者们来说，一个更为紧迫的问题在于：当我们大脑的时间感知变得不正确时，究竟我们的脑子里发生了什么。实际上，虽然时间幻觉是大脑自身产生的，但正如《盗梦空间》的情节一样，这种幻觉也是个令科学家感到费解的难题。
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