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鱼类可以数数,以及其他动物

研究人员发现,计数可能是一种有助于鱼类和动物生存的进化特征。

作者:Cari Shane
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图片来源:Damsea/Shutterstock

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我们数数的能力并非人类独有。动物也能数数。而且,就像人类一样,有些动物比其他动物更擅长数学。

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几十年来,研究人员设计了实验,帮助确定包括昆虫在内的动物能够数数,以及哪些特定动物是数学奇才。

这项对从灵长类动物、昆虫到鸟类等各种类群进行的研究表明,动物不仅能区分多少,还能区分具体的数字。这种能力被称为数感,据《鱼能数数吗?动物揭示了我们独特的数学思维》一书的作者 Brian Butterworth 称,每一个新的研究项目都在揭示更复杂的计数能力。

数鱼

Butterworth 在研究人类的大小数辨别能力时,将目光投向了鱼类。他对人类的研究表明,当圆点的数量很少时,很容易区分它们。

Butterworth 表示,这是衡量基本数字能力的标准测试,与计算能力相关。他使用辨别能力(也称为灵敏度或圆点枚举效率)来衡量这些能力。

Butterworth 说:“你会发现,对于所有维度的东西,都存在所谓的比例效应,有时也称为韦伯定律,即 A 和 B 之间的比例差异越大,无论是重量、光线还是圆点的数量,辨别起来就越容易。这在大数领域是成立的。但在小数领域,无论是鱼还是人类,都不是这样。”

然后,Butterworth 和他的同事们决定看看是否有某些鱼比其他鱼更擅长数数。他之前已经确定,有些人确实比其他人更擅长数学。

作为他人类实验的一部分,Butterworth 提出了“加权置信共享理论”,在该理论中,人们做出独立决策,需要确定蓝点和黄点哪个更多。如果他们意见不合,就必须讨论并达成共同决定。

该理论表明,当人们共同决定例如蓝点和黄点哪个更多时,他们会同意置信度较高的那个人的观点。

他说:“那么问题是,这个共同的决定是否比两个决策的平均值、他们所做的独立决策的平均值更好?结果表明,确实如此。”他们想知道鱼是否也会这样做。事实证明,它们会。

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Butterworth 说:“我们在分别测试每条鱼时发现,有些鱼擅长进行辨别。哪个水箱里有更多的同种鱼?有些则不太好,我们重新测试了它们。结果是,差的鱼仍然差,好的鱼仍然好。所以,我们让一条差的鱼和一条好的鱼在一起,看看会发生什么,结果是,这一对、这个二元组比两个的平均值要好。我们观察到的情况是,差的鱼跟着好的鱼游到了水箱的正确一侧。所以,我们发现,三个臭皮匠,胜过一个诸葛亮。”

进化特征

波恩大学动物学研究所的研究员 Vera Schluessel 博士,今年发表了一项研究,表明慈鲷和鳐鱼可以进行简单的加减法,她认为人类需要停止低估其他物种。

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一系列零散的实验表明,(a) 蜜蜂在寻找花蜜时会 数数地标;(b) 一些蚂蚁会 数自己的步数,以便知道自己走了多远,并能回到巢穴;(c) 狮子会 计算 另一群体的咆哮次数,以决定是否进攻;(d) 一种 青蛙 在求偶时会 使用数字,雄蛙会增加声音来竞争雌蛙的注意力;(e) 蜘蛛 可以 评估 网上捕获的昆虫数量。

一些人,包括 Butterworth,认为动物计数的能力是一种进化特征。Butterworth 说:“一只鱼,我们称它为弗雷迪鱼,在鱼群大的时候会比鱼群小的时候更安全,因为当捕食者来临时,捕食者不太可能吃掉弗雷迪,因为捕食者会吃掉弗雷迪的朋友和亲戚。加入鱼群大的队伍对他来说是好事。这意味着他必须有一种评估鱼群大小的方法,我们在实验室里知道,这些小鱼在这方面做得相当好。”

不仅各种动物都能辨别 10 和 15 之间的区别,有些动物似乎还能理解零,这是一个概念,就连一些年幼的人类儿童也难以计算。根据数学史,零这个概念 直到大约第七世纪才进入人类社会。我们最近的亲戚黑猩猩,以及蜜蜂、乌鸦等,都具有零的概念。

Butterworth 说:“对于计数来说,大脑越大就越好吗?也许不是。也许我们可以数得一样好,除非我们有符号系统。”

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这类似于人类发展出书面数字的方式。我们从研究中得知(包括 Butterworth 关于中风患者失去说话能力但仍能进行数学计算的最新研究),语言和数学能力是截然不同的。

Butterworth 说:“蜜蜂在数字任务上非常出色。它们的脑子很小,与我们相比。我们有 860 亿个神经元。它们有一百万个神经元,没有皮层,但它们有一个机制,使它们能够解读宇宙的语言。”

Butterworth 表示:“我们还不确定它们在脑子的哪个部位进行计算。一年后再问我,我希望有一个答案。” Butterworth 目前正与来自世界各地的神经科学家和分子遗传学家合作,研究数字能力的潜在遗传机制。

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