史密斯下定決心研究體外培養神經細胞技術，始於四年前，他十四歲的女兒小蘭因意外車禍，高位截癱。他滿懷信心，認爲基於現有研究成果和條件，他兩年內就能成功，然後將人工培養的神經細胞分批移植進小蘭的脊柱內和身體各部，從而使小蘭重新站起來。
史密斯在北卡羅來納州州立大學醫學科學院擔任教授一職。學院下屬的醫學生物研究所肯爲史密斯體外培養神經細胞的研究立項撥款，主要得益於副校長之一，斯瑪特的大力促成。斯瑪特其人又矮又瘦，面容平凡，膚色黢黑，爲人仗義，性格謙遜和善，心思細膩活絡。他一方面同情小蘭的遭遇，另一方面很信任史密斯的研究能力，於是在學校例會上，力排衆議，幫了史密斯一把。史密斯對斯瑪特極爲感激，心下決意，有朝一日回報他。然而史密斯的研究進行了兩年卻幾無進展。
彼時的世界，雖然理論科學進展緩慢，但是應用科學卻日新月異。尤其突出的是，時下流行的腦機接口技術，此技術已經相當成熟且應用普及，相應配套地，針對不同應用場景，解碼人類神經信號的軟件也有很多種，比如有幫助警方審訊犯人的，也有幫助心理醫生了解病人心理活動的，還有供大衆體驗外星生活，叢林生活等娛樂應用的。另外還有醫生嘗試藉助腦機接口技術給癱瘓病人安裝電氣外骨骼。雖然通過腦機接口技術給癱瘓病人安裝外骨骼，使癱瘓病人重新自由活動這項技術相對不夠成熟，但儼然已經是熱門研究方向。衆多研究所都在攻關其中的技術瓶頸，以期能最先佔領這塊潛力巨大的市場。所以某次學校例會上，有人提議學校下屬的電氣工程研究所也應該立項開展腦機接口配套電氣外骨骼的研究。這項研究耗資不菲，且涉及神經學，需要與校屬醫學生物研究所合作。醫學科學院院長早就想終止史密斯體外培養神經細胞的研究，但礙於同事情面和斯瑪特的支持不好開口，正好借新項目的提議發表意見道：“應該抓住這個研究風口，爭取率先攻克難關，申請專利，同時應該終止一些進展緩慢，前景不明朗的研究，集中資金和人力攻關腦機接口配套電器外骨骼的研究。”除了斯瑪特外，多數人贊成他的意見，於是史密斯的研究被迫終止了。
雖然項目被迫終止，但史密斯沒放棄研究。他偷偷把自己郊區別墅的一間臥室改造成實驗室，用積蓄購買材料器材，偷偷繼續研究。史密斯的“地下”研究只得到一個人的協助——同是北卡羅來納州州立大學醫學科學院講師的藍丘。藍丘二十八歲，小史密斯十七歲，曾是史密斯帶過的研究生。兩人雖然是互相信任的摯友，但是無論從哪方面看，他們都是截然不同的兩類人。史密斯身形勻稱，中等身高，皮膚白淨，眉眼俊朗，從來都是衣着整潔得體，言行有度，一派紳士風範。而藍丘則是五短身材，虎背熊腰，腦袋大而圓，頭髮長而亂，皮膚黝黑粗糙，愛穿一身長期不洗的運動服，舉止粗魯，言談莽撞，幾次三番被學生舉報穿拖鞋去講課。如果不是史密斯和斯瑪特袒護，藍丘早被學校開除了。當初藍丘因爲野人一般的形貌氣質，考研複試時險些被刷，幸好史密斯在幾問幾答間發現藍丘粗魯外形之下的細膩和敏銳，給了他機會。藍丘肯不求回報，勤勤懇懇幫史密斯，是爲報答知遇之恩。
藍丘長期深度參與史密斯的研究之後，不可避免地有了一些自己的想法：按照史密斯的設想，研究最後可以實現用特殊誘導激素和特殊培養液在特定條件下使人類胚胎幹細胞發育成一套完整的神經系統，那麼這個培養出的包括大腦在內的神經系統能不能作爲一個硬盤，儲存他人的完整記憶和意識呢？或者說作爲一個完美的意識容器呢？即使現今應用科學已經極度發達，但電子設備的性能遠遠比不上擁有數十億量級神經元的人類的大腦，無論是容量上、性能上、還是運算方式上。而養殖出來的大腦卻具備真人大腦的一切優點。
藍丘把自己的想法告訴過史密斯。史密斯自然知道一個開創性的研究成果必然能衍生出很多意想不到的應用方向，但他心裏只掛念醫用領域這一個應用方向，因爲他只想着治療女兒小蘭，所以他嚴正告誡藍丘：“專心做好眼下的事，不要被其他無關的想法分散精力。”
從史密斯處得不到共鳴還被嚴正告誡，藍丘只好偷偷自己琢磨。爲了打好理論基礎，他利用閒暇時間閱讀大量醫學、解刨學、心理學、哲學、以及物理學書籍和論文，以瞭解人類的記憶和思維意識究竟是怎麼回事，到底能不能像硬盤裏的數據一樣，實現複製傳輸。然而，即便是蓋棺定論的各領域的名家著述，互相之間的說法也充滿矛盾和歧義。藍丘因而沒有從不同領域的著作中總結出什麼唯一確定的答案，他唯一總結出的結論是：唯有親身實踐才能得知真相。
既然要親身實踐意識轉移，那麼至少要有一個成功在體外培養出的大腦。可是目前研究還沒有成功。藍丘轉念又想：“難道用真人的大腦就不行嗎？養殖的大腦可以作爲儲存記憶和思想意識的硬盤，活人的大腦就不可以嗎？況且現在腦機接口技術這麼成熟，一定可以改造出人腦通訊的設備。只要有人願意共同嘗試，就一定有親身實踐的辦法。如果實驗證明記憶和思維意識真的可以複製傳輸，那不就等同於意識轉移，更換肉體，間接實現永生嗎？”這些想法使藍丘很激動，他迫不及待想嘗試。幾天之後，他果然找到一個對意識轉移實驗感興趣的同道中人。
那段時間，藍丘湊巧正研讀叔本華的《論充足根據律的四重根》，書中關於因果律的論述極大啓發了他對人的思維運作方式的認識。他深知一個成熟完善的想法必須經過辯論和沉澱。於是在某節課上，講完了該講的內容後，他向學生們拋出一個問題：人的智慧爲什麼能遠超地球上的其他生物？
藍丘挑起的話題很快在課堂上討論起來。有人說：“因爲人的語言能力促進了思維的發展。”、有人說：“因爲人特殊的腦結構使人擁有了智慧。”、還有人說：“是外星生命給人類帶來了智慧。”……
討論了半天，藍丘又拋出一個問題：“生物脫離動物本能，擁有智慧的標誌是什麼？”這次學生們給出的答案比較統一：“能夠使用工具是生物擁有智慧的標誌。”還有學生舉出例子：“庫布里克的老電影《2001太空漫遊》裏，猿人受黑石啓發，開始使用骨頭做工具，開啓了人類文明的新紀元，這個新紀元一直延續到人類開着太空飛船探索宇宙的奧祕。”
藍丘對這個答案不滿意：“可是我認爲能夠使用工具不一定能說明生物有智慧，它可能是單純的模仿行爲，而不知道其中的原理。比如水牛在泥地裏打滾，他未必能領悟泥可以阻止蚊蟲叮咬，在泥裏打滾這個行爲只是它小時候從母牛的那裏模仿來的而已。”
教室裏沉默了一會，突然教室後排角落的一個男生髮言說：“人類智慧的標誌應該是對因果鏈條的領悟。”
聽到因果兩個字，藍丘心裏一震，想起近日看的書。定睛看去，發言的學生是平時沉默寡言的楚召。有學生問楚召：“什麼是因果鏈條？”
“先說說什麼是因果吧？”藍丘說。
“因果就是空間和時間的變化，簡單說就是物質的變化。因果律就是空間和時間變化的規律，簡單說就是物質變化的規律。因果環就是時間和空間跨度在主體認識能力內，儘可能小範圍的變化。因果鏈就是時間和空間在很大的跨度下的一系列變化。”
楚召平時沉默寡言，不愛起鬨說笑，突然擺出一堆刻板解釋後教室裏鴉雀無聲，衆人不解其意。藍丘心裏卻欣喜異常：“看來大夥還不太明白，你繼續解釋，別停。”
楚召愣了一下，想了想，繼續說：“舉個例子，貓碰一下刺蝟，爪子被刺痛了，這就是一個因果變化，是一個因果環，貓能領悟因果環，所以下次它不碰刺蝟了。但是更長的因果鏈條貓領悟不了，也就是所謂的使用工具，人可以帶上手套抓刺蝟，可以用夾子抓刺蝟，可以用木棍撥動刺蝟，因爲人能領悟一系列物質間的規律也就是因果鏈條。”
“貓的身體結構也不允許它使用手套夾子這些工具啊。”一個學生笑道。
“猩猩的身體結構和人類相似，不也只停留在只能領悟因果環或者幾個因果環的階段嗎。而人類卻可以領悟很長的因果鏈，把握更長的時間跨度和更廣的空間廣度的物質變化，把握一環扣一環的物質變化規律，然後就有了物理學邏輯學等等科學。所以我覺得庫布里克的那個老電影《2001太空漫遊》的那個經典片段，猿人學會使用骨頭做工具切換到宇宙飛船，只是在說明：使用工具改變了人類，而學會使用工具的本質，是人類有能力領悟因果鏈條。”
楚召解釋完後教室裏雅雀無聲。這時下課鈴響了。學生們紛紛離開教室。藍丘抓住時機，在樓道叫住楚召，並好奇地問他：課堂上說的理論是自己想的嗎？不出藍丘所料，楚召說自己的理論援引自叔本華的哲學，而且楚召是一個篤信叔本華的唯意志論者。藍丘自稱對叔本華的哲學很感興趣，便以交流爲名要了楚召的聯繫方式。隔天週末是個晴朗的下午，藍丘沒去史密斯的別墅工作，他約楚召去校門外一家雅緻咖啡廳敘話。藍丘以一個哲學初學者自居，基本都在聽楚召闡述叔本華的哲學理論。當談到叔本華對康德哲學中，關於知性論述的糾正，藍丘抓住時機問道：“叔本華的哲學雖然有道理，但終究是形而上的論述。我很好奇，一個人的感性、悟性、理性能不能像硬盤裏的數據一樣複製傳輸呢？”
楚召無言以對，他覺得藍丘的問題很突兀。藍丘繼而徐徐解釋，他關於人與人意識互換的猜想。楚召覺得藍丘的想法可笑，笑着搖頭道：“老師，你還是沒能完全理解透叔本華哲學的本質，不然你就不會有這樣異想天開的想法了。”
“你能保證，叔本華就一定是對的？我就一定是錯的？”
楚召也不敢下斷言。
“如果有朝一日，有這樣的實驗機會驗證我的猜想，你願不願意參與實驗驗證？”藍丘繼續問。
楚召一時愣住，猜不出藍丘究竟在想什麼。
“如果你所堅信的理論是錯的，你應該有勇氣糾正。”藍丘玩笑似地說。
“我相信我的世界觀是對的，如果將來有辦法用科學的方法驗證哲學理論的話，我願意第一個當志願者。”楚召的態度認真而誠懇，藍丘心裏頓時有了底。
當天黃昏時分告別了楚召，藍丘回到宿舍，正想着抽時間約本校的球友，電氣工程研究所的職員卡朋，諮詢一下將腦機接口設備改造成意識轉移設備的可能性。他的電話突然響了，是史密斯打來的。史密斯言語激動地說：“你快來我這裏，馬上過來！”
史密斯從未這麼激動過。藍丘下意識想到：“史密斯體外神經細胞培養的研究成功了？”於是問：“是成功了嗎？”
“別問那麼多，你快來！”史密斯依然語氣激動非常，說完就掛了電話。
藍丘不敢耽擱，連夜驅車趕往史密斯的郊區別墅，見到史密斯一問，果然如他所料，史密斯的研究有了突破。兩人進了祕密實驗室，藍丘看到直徑十公分的玻璃培養皿裏，有一團直徑大約一公分的白色團狀物。這是他們多年來培養出的最大的神經細胞團。與這個培養皿同批次的另外八個培養皿中，細胞團都只發育到直徑三四毫米的程度就不再發育。史密斯因熬夜和操勞而眼圈黝黑塌陷，他精神亢奮，說道：“你現在趕緊聯繫黑市的那個人，問問他手頭能搞到多少胚胎幹細胞，我們全要了，你明天就去交易。”藍丘依着史密斯，打去電話，對方說只有一份，兩人照舊約定了交易時間和地點。激動的情緒平復之後，藍丘不禁感嘆：“四年了，我們調製的培養液和誘導激素加起來不下一千種了吧。”史密斯絲毫沒有懈怠情緒，依舊緊繃着神經，說道：“現在還不是放鬆的時候，這個神經團能不能發育成大腦和脊髓神經還不確定，將來給小蘭做手術還是道難關。”
神經細胞團仍在發育，沒過幾天，培養皿就已無法承載逐漸變大的細胞團。史密斯早已準備好一個十二升的透明玻璃罐，用於培養神經細胞團。又過了一個月，懸浮在淡黃色培養液中的神經細胞團長成了佈滿溝壑的兩個拳頭大小的半腦，還有兩個被細長神經束連着的，葡萄珠大小的眼珠，一條細長有主幹有分支的根鬚狀脊柱神經。藍丘不禁又感嘆：“我們的研究不成功則已，一旦成功就這麼順利。”史密斯則意味深長地說：“事經常是這樣，淘金不是每天能挖到一點點，而是日復一日的一無所獲，然後某天突然間挖到一塊金疙瘩”。史密斯看着懸浮在培養罐裏的神經組織也感到神奇，他和藍丘一致決定將之命名爲“格腦”，意爲格去肉體禁錮的自由大腦。“格”取“格物致知”中的“格”意。
兩人依照培育第一個格腦的實驗條件，將藍丘在黑市上新買到的胚胎幹細胞培也培養成格腦，以作爲給小蘭手術的備用材料。等待第二個格腦發育成熟的一個多月裏，藍丘也在偷偷策劃實踐意識轉移的想法。他又找楚召敘談過幾次，都是以哲學愛好者之間交流心得的名義——他需要經營和楚召的關係以取得其信任。另一方面藍丘也在準備說辭諮詢球友卡朋。
藍丘平時下午下課後的空閒時間，習慣去學校操場踢球。同在操場踢球的多是學生，彼此之間有的互相認識，有的互不認識，能湊在一起純是臨場隨緣拼湊。藍丘經常摻和進一羣不認識的人裏，痛快地踢一兩個小時直到天黑。就在一年前的一個下午，藍丘意外遇到一個和自己配合頗爲默契的球員，當天那場球踢得既痛快又印象深刻。第二天再去球場，藍丘又一次遇到那個球員，兩人當天再次配合默契，乾脆利落地踢了幾個進球。事後藍丘和對方聊了幾句，得知對方叫卡朋，是校屬電氣工程研究所新來的研究員。藍丘套近乎問：“斯瑪特是不是你們研究所的負責人？”卡朋說：“對，斯瑪特不光是副校長，還是我們研究所的負責人，你怎麼知道？”藍丘把自己幾次三番犯錯，都被斯瑪特袒護的事講出來，逗得卡朋哈哈大笑道：“我能來這裏工作，也全靠斯瑪特器重。”兩人逐漸成了要好的朋友。藍丘只以爲自己遇到個知己好友，卻不知道這知己好友卡朋，正是斯瑪特暗中指派，來接近他的。