自从大约100年前的聪明汉斯事件以来,科学家们一直对动物的数学能力主张持怀疑态度。这匹马曾为欣喜若狂的欧洲观众表演算术和其他智力任务,但实际上只是在接受其训练员的潜意识暗示。现代的例子,例如能够数到六并知道加减法的非洲灰鹦鹉艾 Alex,在一些人看来是特例或条件反射的产物。
然而,最近的研究揭示了不同物种中计数技能的新实例,表明数学能力可能比以前认为的在生物学中更为根本。在某些条件下,猴子有时甚至可以胜过大学生。
在新西兰惠灵顿维多利亚大学的 Kevin C. Burns 及其同事于去年夏天在《英国皇家学会学报B》上发表的一项研究中,他们在倒下的原木上钻孔,并在卡罗里野生动物保护区的野生新西兰知更鸟的视野范围内,在这些孔中储存了数量不等的粉虫(甲虫幼虫)。知更鸟不仅首先聚集到粉虫最多的洞穴,而且如果 Burns 欺骗它们,在它们不注意时移除一些昆虫,知更鸟会花费双倍的时间在洞穴中搜寻丢失的粉虫。“Burns 认为,它们可能具有某种天生的能力来区分三和四这样的小数字,但它们也‘每天都在使用它们的数字感,因此通过反复试验,它们可以训练自己识别高达 12 的数字。’”
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最近,在同一皇家学会期刊的四月刊中,意大利特伦托大学的 Rosa Rugani 及其团队证明了刚孵出的鸡的算术能力。科学家用五个相同的物体饲养小鸡,新生的小鸡对这些物体产生了印记,将它们视为自己的父母。但是,当科学家们减去两个或三个原始物体,并将剩余的物体留在屏幕后面时,小鸡会去寻找数量较多的物体,感觉到“妈妈”更像是三个而不是两个。Rugani 还改变了物体的大小,以排除小鸡仅仅根据较大数量的物品比少量物品占用更多空间这一事实来识别群体的可能性。
在过去的五年里,罗切斯特大学的 Jessica Cantlon 一直在对恒河猴进行一系列实验,这些实验表明它们的数字技能可以与人类媲美。她发现,当两组物体在大小、形状和颜色上相同时,猴子可以选择较少的一组。当大小、形状和颜色发生变化时,猴子的准确率或反应时间没有变化。一只因 Kool-Aid 奖励的动物的准确率比大学生低 10% 到 20%,但在反应时间上击败了他们。“Cantlon 回忆说,‘猴子并不介意偶尔犯错。它想尽快翻过错误,继续解决下一个问题,以便获得更多的 Kool-Aid,而大学生却无法摆脱对猜错的担忧。’”
杜克大学的 Elizabeth Brannon 对恒河猴进行了类似的实验,让它们将听到的声音数量与看到的形状数量相匹配,证明它们可以跨感官进行数学运算。她还通过覆盖一定数量的物体,然后移除其中一些物体,来测试猴子进行减法运算的能力。在所有情况下,猴子选择正确余数的概率都高于偶然。Brannon 及其同事在五月份的《实验心理学杂志:通论》中总结道,“尽管它们可能没有掌握零作为数字的更深层概念,但猴子知道它小于二或一。”
尽管 Brannon 认为动物没有语言上的数字感——它们不会在脑海中数“一、二、三”——但它们可以通过对物体集合求和来做一些粗略的数学运算,而无需实际使用数字,她认为这种能力是天生的。Brannon 认为,这可能是从领地动物“获取竞争群体不同规模”以及觅食动物“根据获取的食物量与投入的时间来确定是否适合停留在一个区域”的需求演变而来的。
因其与鹦鹉 Alex 长达 30 年的合作而闻名的麻省理工学院的 Irene Pepperberg 说,即使是蜜蜂也能学会区分少量数量。“她指出,‘因此,某种程度的“数字感”似乎甚至可以在无脊椎动物中学习到,而如果没有一些潜在的神经结构作为基础,这种学习是不太可能的。’”
理解动物数字感的生物学基础可能与人类有关。根据 Brannon 的说法,这可能向儿童教育工作者表明,通常在四岁或五岁之后才教授的数学,实际上可以更早地引入课程。
注意:本文最初印刷时的标题是《动物与数字》。