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动物能识数

来源:《环球科学》2009年10期

来源:     |    作者: sykjg      |     发布日期: 2009-11-03     |     [      ]

    虽然动物不具备用语言描述数字的能力,不会在头脑里数1、2、3,但它们可以粗略地解决数学问题,在不运用数字的情况下对一系列物体做加法运算。算术也许是很多动物与生俱来的能力。
  
 

▲小鸡找妈妈:在实验中,新孵出的小鸡在隔板后寻找“妈妈”时,展示出了基本的算术技能。

 

     算术也许是很多动物与生俱来的能力。

     撰文/ 迈克尔·坦尼森(Michael Tennesen)

   科学家质疑动物数学能力的历史,可以追溯到100 年前。那时候,欧洲观众都因为一匹名叫“聪明汉斯”(Clever Hans)的马而兴趣盎然,因为它居然能表演算术之类需要动脑筋的节目。其实,这匹马根本不会算术,它不过是从驯马师那里得到了暗示而已。

    现代的一些例子(比如那只能数到6、懂得和差概念的非洲灰鹦鹉“亚历克斯”)则被一些人看作特例或训练的结果。然而,最近的研究让我们见识了各色动物能够数数的新例子,这说明在生物学上,数学能力比我们预想的更为根本。在特定情况下,猴子有时甚至比大学生表现得更出色。

    2008年夏天,新西兰惠灵顿维多利亚大学的凯文·C·伯恩斯(Kevin C. Burns)及同事,在《英国皇家学会学报B辑》(Proceedings of the Royal Society B)上发表了他们的研究:他们在卡洛里野生保护区里,当着野生新西兰知更鸟的面,在倒下的原木上钻洞,并往这些洞里塞进数目不同的米虫(mealoworm,一种甲虫的幼虫)。知更鸟会先扑向虫子最多的洞。

    不仅如此,伯恩斯耍花招,趁它们不注意拿掉一些虫子的时候,这些鸟会花双倍的时间在洞里寻找“失踪”的虫子。伯恩斯认为,“它们很可能天生就会分辨一些小数字”,比方说3 和4,不过它们会“在日常生活中运用这种数学感,因此经过一次又一次失败和尝试,它们就会训练自己识别出12 这么‘大’的数字”。

    2009 年4 月,在同一本杂志上,意大利特伦托大学的罗萨·鲁加尼(Rosa Rugani)及其小组展示了新孵鸡雏的算术能力。这些科学家在孵化小鸡时放入了5 个一模一样的物件,

    这样新孵出的小鸡就会把这些物件视为自己的父母。不过,当科学家拿走两到三个物件,并将余下的放在隔板后时,小鸡都趋向于寻找数目立博博彩app的物件聚合体——显然,小鸡觉得三个物件比两个物体更像妈妈。鲁加尼还在实验中使用了大小不同的物件,从而证明小鸡不是因为大数比小数占据立博博彩app空间才能识别不同数目的。

    过去的5 年来,美国罗彻斯特大学的杰西卡·坎特隆(Jessica Cantlon)一直在主持一系列有关恒河猴的实验,这些研究证明它们的计算能力与人类相和颜色相同时,猴子有能力挑选出数目少的那一组。即使大小、形状和颜色发生变化,猴子的正确率和反应时间也没有变化。如果答对就奖励“酷爱”饮料(Kool-Aid),猴子的正确率只比大学生低10%~20%,但反应时间更快。坎特隆说:“猴子不介意一时失败,错了就错了。它们只想快点进入下一题,好多得一些饮料。相反,大学生却会患得患失。”美国杜克大学的伊莉莎白·布兰农(Elizabeth Brannon)也对恒河猴做了类似实验。她让猴子把听到声音的次数和看到形体的数目匹配起来,证明它们可以在不同感官间执行算术。她还摆出大量物体,然后挪去其中一些,以测试猴子做减法的能力。结果,无论在什么情况下,猴子挑对剩余物体数目的几率都比瞎蒙要大。布兰农和同事在2009 年5月出版的《实验心理学杂志:综合》上总结说:尽管猴子或许还无法把握“0”这个数字的深层含义,但它们知道0 要比2 和1 小。

    虽然布兰农觉得动物不具备用语言描述数字的能力,不会在头脑里数1、2、3,但它们可以粗略地解决数学问题,在不运用数字的情况下对一系列物体做加法运算。她认为,这种能力是与生俱来的,生存需要可能是这一能力进化的推动力。有了这种能力,陆生动物就可以估测对手种群规模的差异;在寻找食物时,也可以比较获得食物与投入时间的比例,以确定呆在这个地方是否明智。美国麻省理工学院的艾琳·佩珀伯格(Irene Pepperberg)对鹦鹉“亚历克斯”进行过长达30 年的研究,并以此著称(参见《环球科学》2006 年第7 期《鹦鹉的天赋有多高》一文)。她说,就连甲虫也能学会区分小数目,“所以从某种意义上来说,无脊椎动物似乎也能习得‘数字感’,而要支持这样的习得过程,一种底层神经结构(underlying neural architecture)是不可或缺的。”了解动物数学能力的生物学基础和人类也息息相关。在布兰农看来,这对儿童教育学家是个启示:我们不用像通常一样,等到孩子四五岁后才教授数学,应该让他们尽早接触数字。(译/ 蒋青 校/ 虞骏)