如何教會一條魚數數

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Image caption 如何教會一條魚數數(圖片來源:版權所有:Thinkstock)

剛生下來的魚不僅會數數,還能學會更好地數數。這是由意大利帕多瓦大學的一組心理學家發現的。雖然看起來令人匪夷所思,甚至有些無聊,但事實上,這卻引發了一個有趣而深奧的問題:我們是如何根據自己看到的景象評估人、動物或物體數量的?

心理學家和人類學家很早以前就開始研究人類與生俱來的計數系統,這套系統支撐了我們所熟悉的一些流行觀念,例如,某些文化中的數字系統表現為:「一,二,三,許多。」這些簡單的想法可能掩蓋一個重要事實:除了人類之外,其他的一些動物也能分辨出「許多」的不同程度:10個物體與100個物體並不一樣。

這種分辨能力在野外非常重要。例如,動物需要在兩個食物來源中找出數量更大的一個,或者加入擁有更多同類的群體,以便盡可能地逃避捕食者的追捕。

然而,分辨出兩個群體的數量差異是一回事,計算每個群體的實際數字卻是另一回事。有人認為,動物的計數系統只適用於很少的數字——例如,最多不超過4——但在對待更大的數字時,只能使用更加粗糙的「這個比那個多」這樣的比例系統。這兩種方法並不容易區分——一條魚也只能告訴你這麼多——但的確能夠區分。例如,倘若根據比例系統區分兩個數字,那麼隨著比例接近1,精確度也將隨之降低——1比4(比例為0.25)的區分度好於3比4(比例為0.75)。但如果動物能夠「數數」,那麼這兩種情況下的表現就會基本一致。

在此基礎上,一些魚似乎更願意在不超過4的情況下使用計數系統,大於4之後則會使用比例系統。根據比例展開量化區分是人類逐漸發展起來的一項能力。6個月的孩子就能區分出1比2(不只是1個和2個,還包括8個和16個這種情況),但大約直到10個月左右,它們才能區分出2比3。學齡前兒童可以處理3比4,而6歲的孩子可以處理5比6。換句話說,魚已經接近了學齡前兒童的計數水平。我們完全有理由認為,研究魚類也有助於我們更加深入地理解人類的數學能力。

首先,魚跟兒童一樣,也可以在生長過程中學習識數。剛生下來的古比魚(guppy)可以區分1和2,甚至3和4。但需要等到生下來40天後才能學會區分4和8或4和12。成年古比魚也只能使用比例法來區分更大的數字,這著實令人有些意外:你可能認為,區分3和4比區分4和12難度更大。所以,剛生下來的古比魚似乎天生就有數到4的能力,但卻在隨後的成長過程中被迫學習了比例法。

不過,勞拉·皮費(Laura Piffer)和他在帕多瓦大學的同事卻很好奇,新生古比魚是否已經有能力學會比例法,還是在後期才發展出了相應的神經硬件?如果古比魚天生就具備區分比例的能力,只是需要後天多加練習,那就有可能向年輕魚類傳授這種技巧。

但怎樣才能讓魚學會數學呢?只要給它們食物獎勵即可。研究人員將魚放到長方形魚缸中,在兩邊分別展示包含許多點的圖片,在靠近點數較多的一邊投遞食物。之後便可通過魚類在每一邊停留的時間推斷出它們區分兩個數字的能力:它們學會了在自己認為點數較多的一邊等待食物。

雖然剛生下來的古比魚無法區分7和14,但經過了大約20次嘗試後,它們卻學會了這種能力。這些魚那時候約有2周大,但仍然遠低於未經訓練的古比魚形成比例區分能力的年齡。所以,它們似乎的確生來就具備這種潛力,只是需要經過一定的鍛煉。科學家由此推斷,人類的嬰兒可能也隱藏著類似的天賦。

這是否意味著魚比我們認為的更加聰明?你可以這樣來看待這個問題,但實際上,它也支撐了一種逐漸獲得認可的觀點:數數等認知流程雖然表面看起來非常複雜,但實際上可能只需要少量的神經即可實現。計算數字和對比數字這兩種能力可能並不像我們想像得那麼難以掌握。

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(責編:友義)

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