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动物能识数  

2009-10-28 11:11:02|  分类: 文章选登 |  标签: |举报 |字号 订阅

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▲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更多的物件聚合体——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更多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)

     请阅读《环球科学》2009年第10期更多文章


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