Add-1·Add-3瞳孔实验

Add-1/Add-3瞳孔实验使一个不可见的过程——心理努力——获得了可从身体上观察的表现。参与者在节拍器持续而不懈的节奏下转换数字串，同时由红外摄像机记录其瞳孔。由此形成的模式将主观紧张感、任务难度、瞳孔大小和心率联系起来，确立了认知活动的一项鲜明生理指标，并帮助阐明无需努力的直觉与需要付出努力的系统2运作之间的分工。

任务设计与实验要求

基本的加一任务要求参与者准备由四个不同数字组成的数字串，逐一大声读出每个数字串，等待两个节拍，然后报告一个新数字串，其中每个数字都增加一。比如，显示5294的卡片要求参与者回答6305。参与者必须保持节奏，同时将原始数字保存在短时记忆中，经历暂停，并依次转换每个数字。节拍器并非装饰——它每秒一拍的速度固定了心理运作的时间安排，使研究者能够知道参与者在每一时刻试图记住或计算什么。

实验还包括加三任务，其中每个数字必须增加三而不是一。很少有人能在加一任务中处理超过四个数字，而加三任务构成了难度大得多的挑战。因此，这项任务产生的是受控制的认知负荷变化，而不是依赖参与者对自己是否疲倦的模糊报告。更长的数字串增加了需要保持的信息量，而数字转换又在记忆负担上增加了另一项运作。

通过瞳孔测量努力

这项实验源于埃克哈德·赫斯的观察——人在进行要求较高的心算乘法时瞳孔会扩张，而且面对困难题目时的扩张程度大于面对容易题目时。丹尼尔·卡尼曼和杰克逊·比蒂将这一洞见改造成一种类似验光室的装置。参与者将头部放在下巴与额头支撑架上，注视摄像机，聆听预先录制的材料，并按照节拍器的节拍作答。每个节拍都会触发一次红外闪光和一次拍摄。每次实验结束后，研究者投影出瞳孔图像，再用尺子测量。

这种方法之所以特别有效，是因为研究者控制了参与者心理活动的内容和时间安排。他们按照节拍器的节拍录制数字串，并要求参与者在保持节奏的同时，逐一重复或转换数字。瞳孔每秒都随着任务要求的变化而变化。它的反应形成一个倒V形——随着每个额外数字的到来，努力逐渐累积；参与者在暂停期间及暂停之后立即赶着产出转换后的数字串时，努力达到最高点；随后，随着短时记忆中的内容被卸载，努力开始下降。

研究发现与生理极限

瞳孔大小同时反映了所需操作的长度和类型。更长的数字串会造成更大的扩张，而转换数字比单纯保持数字需要更多努力。瞳孔的最大尺寸与努力达到最大值的时刻相吻合，测量结果也与参与者报告的紧张体验高度一致。四位数字的加一任务引起的扩张大于保持七位数字并立即回忆所引起的扩张，这表明，对信息执行的认知操作可能比保持的信息项目数量更加重要。

加三任务标示了研究者所观察到的工作上限。在最初五秒内，瞳孔面积扩张了约为原始面积的百分之五十，同时心率每分钟上升约七次。这种反应代表极高程度的努力——当要求继续增加时，参与者便放弃了。如果让他们接触超过记忆能力的数字，他们的瞳孔不再扩张，甚至可能收缩。这一结果区分了强烈但有组织的心理活动与超负荷；超过某个限度后，额外要求并不会产生更加努力的表现，而会导致努力本身崩溃。

更广泛的意义

这项实验将认知努力的抽象语言转化为一份可见的时间记录。它表明，心理活动并不是一种均一状态，而是一个具有开始、累积、峰值和释放阶段的序列。由于研究者准确知道参与者在每个节拍时的心理内容，他们能够将身体信号与记忆、转换和作答的可识别阶段联系起来，而不是把瞳孔扩张视为一种没有区分的唤醒迹象。

这些发现也为本书关于系统2的论述提供了一个具体形象。系统2执行需要注意、工作记忆和自我控制的操作，但它的努力能力有限，并且不愿花费超过必要程度的能量。加一和加三任务从外部揭示了这种限制——任务变得要求更高时，瞳孔会扩大；瞳孔达到界限分明的最大值；当任务超出参与者的能力时，瞳孔便停止扩大。因此，这项实验成为启发式与偏差研究的生理对应物；在后者所考察的情形中，心智常常让系统1生成迅速而直觉性的答案，从而避免付出这类努力。