心算超人

算術(shù)是一門挺實(shí)用的學(xué)問(wèn)，在生活和工作中都離不開它。

我們從小就學(xué)算術(shù)，背乘法口訣表，絕大多數(shù)人都背得出來(lái)。但是，乘法口訣這些數(shù)字都比較小，如果出一道位數(shù)比較大的題讓您心算，比如，96853241×114584等于多少？您能很快完成嗎？您光把這一長(zhǎng)串?dāng)?shù)字投射在自己的大腦當(dāng)中，恐怕就已經(jīng)相當(dāng)困難，更不用說(shuō)正確地心算出結(jié)果來(lái)了。

在我們的節(jié)目當(dāng)中展示的一些人，他們就能夠脫口而出，告訴這個(gè)答案是多少。最神奇的是跟計(jì)算器計(jì)算結(jié)果比對(duì)之后，發(fā)現(xiàn)竟完全一樣。他們是怎么做到的呢？

2007年11月，中央電視臺(tái)正大綜藝節(jié)目挑戰(zhàn)吉尼斯紀(jì)錄現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)文靜的女生出現(xiàn)在大家面前。

她叫陳冉冉，據(jù)說(shuō)她有著超強(qiáng)的心算能力，她在這里要?jiǎng)?chuàng)造一項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄。如果陳冉冉挑戰(zhàn)成功，她將成為當(dāng)今世界上心算速度最快的人。

這次挑戰(zhàn)的題目是多位數(shù)字的加減，一分鐘之內(nèi)做出正確的6道題，就能夠創(chuàng)造出新的世界紀(jì)錄。最終陳冉冉以做對(duì)8道題的成績(jī)，創(chuàng)造了新的吉尼斯世界記錄，成為世界心算最快的人。

她的心算速度到底有多快？

2008年1月，北京。

曾經(jīng)打破世界心算紀(jì)錄的心算超人陳冉冉，來(lái)到了《走近科學(xué)》欄目演播室。記者對(duì)她進(jìn)行心算能力的測(cè)試。

69451237加上96354821等于多少？

165806058

631209乘以654913 等于多少？

413386979817

陳冉冉幾乎是在我們剛說(shuō)完題，就毫不猶豫地報(bào)出了答案，好像這些答案早就在她的腦子里，只需要讀出來(lái)就行了（圖1）。

（1）陳冉冉很輕松地通過(guò)了試測(cè)

進(jìn)行加減乘除試測(cè)的數(shù)字的位數(shù)不斷增加，可是，陳冉冉還是瞬間就得出了正確的答案，她的計(jì)算過(guò)程仿佛消失了一樣。10個(gè)十二位數(shù)的加減計(jì)算，陳冉冉用了不到10秒鐘就得出了正確答案。

據(jù)陳冉冉說(shuō)，擁有超強(qiáng)心算能力的人有很多，她只是其中的一個(gè)。這群心算超人中最優(yōu)秀的都集中在一所特殊的學(xué)院里。為了解這些心算超人，我們決定到那里尋找答案。

2008年2月，我們來(lái)到位于湖北省武漢市的解放軍軍事經(jīng)濟(jì)學(xué)院。在學(xué)院的一個(gè)僻靜角落，我們找到了珠心算隊(duì)（圖2）。

（2）珠心算隊(duì)的孩子們常常在比賽中獲得驕人的成績(jī)

珠心算隊(duì)主教練王衛(wèi)達(dá)向我們介紹，陳冉冉所用的計(jì)算方法叫珠心算。

王教練為我們展示了珠心算的神奇之處。

珠心算，是以珠算為基礎(chǔ)，將算珠轉(zhuǎn)化為大腦中的算珠影像，然后按照珠算的原理進(jìn)行計(jì)算。通俗來(lái)說(shuō)就是在腦子里打算盤。

珠算，是我國(guó)古代計(jì)算技術(shù)的一項(xiàng)重大發(fā)明。漢代《數(shù)術(shù)記遺》一書曾記載了14種上古算法，其中有一種就是珠算。大約到了宋、元時(shí)期，珠算盤開始在中國(guó)流行（圖3）。

（3）圖組:(3-1)、(3-2):各種形狀的算盤

珠心算來(lái)源于珠算，曾經(jīng)有人發(fā)現(xiàn)，在熟練掌握了珠算后都會(huì)不自覺地發(fā)展出心算的方法。直到近些年有人提出了珠心算的概念，這種神秘的心算方法才被更多的人所掌握。

通過(guò)記錄王教練上課的全過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)，只要掌握了珠算的運(yùn)算法則，得出正確的計(jì)算結(jié)果并不難。珠心算隊(duì)員首先要學(xué)會(huì)熟練地運(yùn)用算盤進(jìn)行計(jì)算，然后漸漸脫離算盤，最終達(dá)到心算的程度。珠心算省略了打算盤的過(guò)程，因此計(jì)算的速度加快了。

那么，在人的大腦中的“算盤”，是什么形象呢？

陳冉冉向我們描述了她在學(xué)習(xí)珠心算時(shí)大腦中的圖像。

陳冉冉:剛會(huì)心算的時(shí)候，我腦海里面的“算盤”，跟普通的實(shí)物算盤差不多，連算盤橫梁都會(huì)存在我的腦子里。開始我腦海里面的那個(gè)算盤珠子非常大，我大概只能記六位數(shù)左右。隨著我的計(jì)算速度的提高，我腦海里面的算盤珠子的形象越來(lái)越小，我也可以記到了十幾位數(shù)。計(jì)算速度越快，算珠跳動(dòng)的速度也加快（圖4）。

（4）圖組:珠心算時(shí)算盤在大腦中的圖像

我們采訪其他珠心算隊(duì)員還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)的珠心算隊(duì)員在學(xué)習(xí)其他知識(shí)的時(shí)候，和普通的學(xué)生好像也有些不同。

珠心算隊(duì)員:平時(shí)記英語(yǔ)單詞比別人記得快，記得多，記得牢。這和我們學(xué)珠心算有很大的關(guān)系。畢竟數(shù)字在我們大腦里面形成算盤珠子的形象，比如1234 就是4個(gè)位數(shù)，每一檔有一個(gè)數(shù)字。而a、b、c、d……也是相對(duì)應(yīng)的，每一檔有一個(gè)字母。比如單詞 identify，立即在大腦里出現(xiàn)，就記住了。

為檢驗(yàn)這些珠心算隊(duì)員所說(shuō)的記憶能力，記者做了一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，內(nèi)容是記憶數(shù)字。根據(jù)已知的結(jié)論，人的短時(shí)記憶能力為5個(gè)～9個(gè)數(shù)字，我們故意將測(cè)試的數(shù)字位數(shù)加長(zhǎng)到最長(zhǎng)的15位。

結(jié)果他們每個(gè)人都能夠記住12個(gè)以上的數(shù)字，其中有兩人在記憶15個(gè)數(shù)字的時(shí)候保持了很高的成功率。

據(jù)了解，中國(guó)還有一些人也具有超強(qiáng)的計(jì)算能力。我們?cè)趶V州找到了一個(gè)心算能力超強(qiáng)的孩子，他的名字叫李頂超。我們現(xiàn)場(chǎng)對(duì)這個(gè)孩子進(jìn)行測(cè)試，一位記者同時(shí)用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算。

首先進(jìn)行兩位數(shù)乘以兩位數(shù)的計(jì)算。

出題的記者:77乘以77等于多少?

李頂超:5929（圖5）。

（5）李頂超從容答題

參加計(jì)算的記者:我還沒有算出來(lái)，我沒有這么快。

隨后我們記者又出了幾道超長(zhǎng)的多位數(shù)乘法題，而且一道比一道難。李頂超一邊唱著歌，一邊很快寫出了所有的正確答案。而我們的那位記者還在忙于計(jì)算呢。

記者還安排李頂超和一個(gè)同齡的孩子進(jìn)行比較，計(jì)算的題目是109876463除以89等于多少？

對(duì)于只有9歲大的孩子，這種大位數(shù)的除法最能考驗(yàn)他們的計(jì)算能力。題目一出完，那個(gè)普通的孩子就開始計(jì)算起來(lái)，他用的是普通的計(jì)算方法。而李頂超卻沒有急于計(jì)算，而是朝四周看了看，突然就直接寫出了答案，而且答案完全正確。接下來(lái)記者又出了幾道題，是五位數(shù)、六位數(shù)除以兩位數(shù)或者乘以兩位數(shù)的題目。每次李頂超都是心算，然后直接寫出正確的答案。

為解李開頂超超強(qiáng)的心算能力的秘密，我們請(qǐng)有關(guān)專家對(duì)他的大腦進(jìn)行一次功能核磁掃描。功能核磁掃描是一種沒有任何損傷的能直接捕捉人類大腦活動(dòng)的技術(shù)。

測(cè)試開始，所有人都期待著有所發(fā)現(xiàn)。然而專家停了下來(lái)，從屏幕上看到的影像一片模糊。原來(lái)李頂超一直無(wú)法控制自己，在機(jī)器中亂動(dòng)。測(cè)試最終不得不放棄，因?yàn)閷＜野l(fā)現(xiàn)，李頂超竟然是一個(gè)自閉癥患者。

有一個(gè)美國(guó)人叫金皮克，認(rèn)識(shí)他的人恐怕不多。但是在很多研究機(jī)構(gòu)當(dāng)中，金皮克可是鼎鼎有名。他是一個(gè)自閉癥患者，卻擁有一般人所沒有的能力。比如他有超強(qiáng)的記憶能力，能記住9000多本書。他還有超強(qiáng)的計(jì)算能力，隨便給出一個(gè)日期，他馬上能告訴你那一天是哪年哪月的星期幾，很是很讓人震驚。電影《雨人》當(dāng)中，由達(dá)斯汀·霍夫曼飾演的雨人，就是以金皮克作為原形的。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，金皮克的大腦跟普通人的有一些不同，他大腦的左右半球不像正常人那樣分開，而是完完全全連地連接在一起。我們似乎可以用大腦構(gòu)造不同來(lái)解釋，科學(xué)家也希望通過(guò)研究金皮克，找到一些能夠讓我們擁有像他那樣超強(qiáng)的記憶能力的辦法。可惜的是，到目前為止還沒有什么大的進(jìn)展。不過(guò)，這似乎給了我們一個(gè)啟發(fā)，這些擁有超級(jí)計(jì)算能力的人群，他們大腦的構(gòu)造跟我們普通人的是不是有區(qū)別呢？

我們決定在清華大學(xué)對(duì)珠心算隊(duì)的兩名隊(duì)員進(jìn)行一次檢測(cè)。

張丹（博士）:他們能夠在短短的一秒鐘或者幾秒鐘之內(nèi) 把十幾個(gè)二十幾個(gè)八位數(shù)或者十位數(shù)，一眼掃完就寫出答案。從科研的角度出發(fā)，我覺得人在那么短的時(shí)間內(nèi)根本不可能一下記住，這非常不可思議。

大腦思考的過(guò)程伴隨著大腦內(nèi)部的放電過(guò)程，在大腦神經(jīng)元細(xì)胞之間通過(guò)電流交流信息。科學(xué)家通過(guò)先進(jìn)的儀器能夠記錄人腦放電的過(guò)程。通過(guò)分析記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)，可以判斷出哪個(gè)區(qū)域在活動(dòng)，進(jìn)而分析出人腦中每個(gè)區(qū)域的作用。也就是人們常說(shuō)的能夠知道大腦在想什么。

測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，珠心算隊(duì)員進(jìn)行計(jì)算時(shí)，大腦右側(cè)有明顯的強(qiáng)烈活動(dòng)，計(jì)算難度越高，這種活動(dòng)越強(qiáng)烈。而普通人的右腦幾乎沒有任何活動(dòng)的顯示（圖6）。

（6）計(jì)算時(shí)，珠心算隊(duì)員右腦的活動(dòng)明顯強(qiáng)于普通人

周文靜，清華大學(xué)附屬玉泉醫(yī)院腦外科主任醫(yī)師，他對(duì)這次核磁共振測(cè)試的結(jié)果有著自己的看法。

周文靜（清華附屬玉泉醫(yī)院腦外科主任醫(yī)師）:對(duì)珠心算高手經(jīng)常培訓(xùn)，反復(fù)計(jì)算，他感覺應(yīng)接不暇，力不從心啊。那么他就會(huì)調(diào)動(dòng)更多的組織來(lái)參與。但是，大腦的纖維生成是很慢的，最好的辦法就是利用頂葉后部這一塊現(xiàn)成的纖維，就是胼胝體連接纖維。胼胝體連接纖維是連接右側(cè)的，我們正常人在做這種計(jì)算的時(shí)候，興奮點(diǎn)主要是左側(cè)頂葉后部這一塊。而這兩個(gè)孩子經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練，他右側(cè)頂葉跟它對(duì)稱的腦組織也同樣很興奮。這說(shuō)明了腦的可塑性和代償性。經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練，大腦自然會(huì)去找最佳的捷徑，就是通過(guò)胼胝體纖維調(diào)用對(duì)側(cè)的腦細(xì)胞。它有一個(gè)綠色通道，同時(shí)可以工作，這樣計(jì)算能力就大大提高了。

大腦的其他功能，比如感覺、視覺、聽覺等左右都對(duì)稱，唯獨(dú)語(yǔ)言在左側(cè)，所以人們就把大腦左側(cè)半球命名為優(yōu)勢(shì)半球。優(yōu)勢(shì)半球損傷會(huì)帶來(lái)語(yǔ)言方面的障礙，那么右側(cè)半球好像忽略了，給人造成一種誤解，似乎大腦右側(cè)半球不是那么重要。從現(xiàn)在研究來(lái)看實(shí)際上不是那樣的。很多更高級(jí)更抽象的思維，特別是在某個(gè)領(lǐng)域有特長(zhǎng)的時(shí)候，右側(cè)大腦的功能會(huì)比左側(cè)更強(qiáng)一些。

大腦是由無(wú)數(shù)的神經(jīng)元構(gòu)成的。神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)速度在幼年的時(shí)候最快，幾乎所有的珠心算隊(duì)員都是在很小的時(shí)候就開始接觸珠心算，甚至有些隊(duì)員在還沒有識(shí)數(shù)的時(shí)候就開始珠心算的訓(xùn)練。隨著他們大腦的發(fā)育，算盤的印象與數(shù)字構(gòu)成了直接的聯(lián)系。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉，左腦和右腦形成了默契的配合，造就了心算超人。從小接觸計(jì)算所以大腦用于計(jì)算的區(qū)域會(huì)增加。但是這種增加對(duì)于他們?cè)谄渌矫婺芰Φ陌l(fā)展是否有幫助還有待進(jìn)一步的研究。

這些珠心算的孩子們，他們的大腦是不是真的跟我們有挺大的區(qū)別，目前，僅靠核磁共振和一些表面現(xiàn)象，還沒有辦法給出這樣一個(gè)結(jié)論。只能期待著今后我們能夠進(jìn)一步了解人類自身，了解我們的大腦之后，也許能夠給出一個(gè)答案。

無(wú)論如何，這些具有超級(jí)記憶能力和超級(jí)計(jì)算能力的孩子，他們的成功都離不開后天的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。這一點(diǎn)是非常重要的(圖7)。

（7）只要堅(jiān)持訓(xùn)練，每個(gè)人都有可能成為心算超人