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2020-06-13

【王道还科普专栏】数大便是美

【王道还科普专栏】数大便是美

王道还〈数大便是美〉全文朗读

王道还〈数大便是美〉全文朗读

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去年12月初,中央社发布一则新闻,说狗比猫还聪明,因为狗的「大脑皮质神经元较多」。那则新闻源自一篇刚发表的论文,作者是美国范德比大学(Vanderbilt University)心理科学副教授胡泽尔(Suzana Herculano-Houzel)的团队。他们发明了一个新方法,计算神经组织中的细胞数量又快又準确,过去10年陆续公布了许多哺乳动物大脑的数据。2016年,胡泽尔还出版了一本书,专门讨论那些数字的意义。

胡泽尔的研究初衷,是发现人为万物之灵的祕密。对这个问题,17世纪的法国哲人巴斯卡说过一句名言:人是会思考的芦苇。他的意思是:人虽然像芦苇一样脆弱,却能够思考。思考是人的长项,成为人的定义。现代神经科学兴起后,将思想视为脑子的分泌物,想了解人就必须研究人的脑子。

 

人的脑子究竟有什幺特异之处?直觉的答案是人的脑子很大。一点不错,人脑真的很大,在灵长类中数第一,至少是黑猩猩的3倍大。但是在哺乳类中,有些物种的脑子更大,例如大海里的鲸豚、陆地上的大象。更麻烦的是,比较不同物种的脑量,并不那幺直截了当。例如马的脑子比黑猩猩大,身体比黑猩猩更大。19世纪科学家曾经断言女人比男人笨,证据是女人的平均脑量比男人小。后来学者发现,脑量与体型有正相关,女人的脑子小,只因她们生得娇小。

总之,搜集脑量的数据必须动手动脚,找出其中的道理得动脑,更不容易。胡泽尔团队分析过许多哺乳动物的脑子,重点之一是大脑表面叫做皮质(或皮层)的组织,平均厚度不到半公分,可是高级中枢分布在那里,色受想行识全包。大脑皮质密布神经元,呈灰色,因此又叫做灰质。解决「东方快车谋杀案」的名侦探白罗(Poirot)老爱卖弄的「小小灰色细胞」(little grey cells),即大脑皮质神经元。胡泽尔团队有几个值得注意的发现。第一、哺乳动物中,人类大脑皮质中的神经元数量最高。非洲象的大脑皮质是人的两倍,神经元的数量只有人的三分之一:56 亿 vs. 160亿。第二、灵长类的皮质神经元比其他哺乳动物的小。第三、灵长类的皮质神经元数量比其他哺乳动物多得多。(注,Poirot按法文发音应为「卜瓦侯」。)

 

然而对那些数字的意义,我们只能藉助比喻:神经元相当于计算机里的处理器。因此数量越多,计算能力越强。胡泽尔团队新发表的数据,来自8种食肉目动物,包括猫、狗、狮子、浣熊、棕熊等。新闻标题断言「狗比猫还聪明」,只因狗的大脑皮质神经元(5.28亿)超过猫的2倍(2.5亿 x 2),却不提猫的体重(4.5公斤)还不到狗(19.7公斤)的四分之一。棕熊的神经元数量和猫一样多,体型(350 kg)却大了许多。更难以理解的是浣熊(6.2 kg),牠的神经元数量几乎是猫的2倍,体型却相差不多。狮子(180 kg)比浣熊大多了,神经元的数量只比浣熊稍微多一些而已。牠们谁比谁聪明呢?

有趣的是,研究人员在论文里并没有使用「聪明」一词,而是指出神经元数量与「认知能力」有正相关。所谓「认知能力」,是动物完成特定认知作业的成绩,例如打开一个从未见过的笼子以取得食物。研究人员推测,要是让猫与狗做同样的作业,狗的成绩会比猫好。可惜没有人做过实验,他们只好引用「道听涂说」(狗主人、训练师的印象)。

问题在于,不同的动物有不同的动机系统、不同的认知历史,与人的关係也不同,如何比较牠们做同一种认知作业的成绩?事实上,人类驯养猫与狗,用心不同。狗是狩猎的助手、守夜的警卫。牠们本是群居动物,与人相处的诀窍是将人类主人视为自己的老大,随时小心伺候;人也以那些特质选种繁殖。根据考古证据,3万6千年前家犬就在西欧出现了。至于猫,一切都神秘得很。因为猫科动物不群居,只有狮子例外,当初人与猫的因缘是怎幺回事,至今不明,牠们成为人类社群的一份子,也是农业兴起以后的事。我们凭自己的印象,以及道听涂说,也能发现猫「非常有主见」,不像狗那幺容易亲近(「没大没小」)。那反映的既是猫的本性,也可能是短浅的驯养(选种)历史。

 

不过,以数量衡量高下大概是最基本的认知模式。徐志摩一语道破:数大便是美。诗人进一步提醒科学家:数大了似乎按照着一种自然律,……激动我们审美的本能,激发我们审美的情绪……数大的美,不是智力可以分析的。

诗人意往神驰,不免忽略了科学家搜集数据的艰辛。好不容易取得的资讯怎幺可能无法分析呢?难怪世上有那幺多迷思流传,不胜破解、更正,因为那是人性。

其实脑子大未必聪明,聪明人未必脑子大,早就是常识,教科书里都找得到数据。例如爱因斯坦的脑子就不大(重1,230公克),不及一般人的平均值。与爱因斯坦同一年(1921年)获得诺贝尔奖的法国作家弗杭斯(Anatole France, 1844-1924),脑子更小,只有1,017公克。弗杭斯脑子的解剖报告在他过世后3年发表,当时人类学家还在为南非出土的「大头族」化石争论不休。

话说1913年秋,南非东部小城波士寇普(Boskop)的农人意外发现了一些破碎的古人遗骨,立即送到伊莉莎白港博物馆。2年后,一位古生物学者在南非皇家学会宣布,估计那人的脑容量至少有1,832 cc,比我们的平均值高出四分之一。进一步调查发现了更多、更完整的骨骸,脑容量都大得异常。根据学者复原的形相,他们是颅大、脸小、极为秀气的人,与现在我们熟悉的漫画、影视里的外星人非常像。用不着说,「大头族」立即在学界引发热烈争论。

 

争论的焦点之一是,那些古人的形相未免太先进了。根据「进化论」,古人的脑子必然比我们小,未来人才会变成「大头族」。另一个焦点则是,那些古人既然天生异稟、脑子巨大,必然聪明过人,怎幺会消失得无声无息?后来才知道,学者一方面高估了波士寇普化石的脑容量,另一方面对现代人脑量的分布範围把握得不全面,才会少见多怪。1930年之后,学界逐渐遗忘了那些化石。

哪知时移境迁,史前人的脑量问题却以另一个形式逼人面对:旧石器时代晚期的智人,脑量平均值真的比我们大。到底怎幺回事?仍然是个谜。不过,思考脑量、聪明、成就之间的关联,也许只要把握一个事实就够了:所有的人文创新都立足于前人的成就。甚至全新的科学领域──例如原子核科学──都是许多天才合作、接力的成果,不可能由一个脑子顿悟。从1895年伦琴无意中发现X光,到1945年美国在日本投下原子弹,是科学史着名的群星闪耀篇章。

天资过人的人必须受教育,才能出人头地。这个道理1千年前王安石的名篇〈伤仲永〉便一语道破:彼其受之天也,如此其贤也;不受之人,且为众人。古人反覆叮咛「劝学」,良有以也。旧石器时代晚期的人即使配备了较大的脑子、较高的智力也不会有什幺成就,只因无所凭藉,无法借力使力。

王道还(王道还提供)

作者小传─王道还

台北市出生,从小喜欢阅读,但是从未想过写作,因为小学五年级投稿国语日报两次皆遭退稿。大学三年级起意外接到翻译稿约,以后写作亦以翻译为起点(意思是抄袭)。

在思想上,对于「思考」产生全新的认识,是在高二暑假读了《西洋哲学史话》(台北:协志工业出版)、《相对论入门》(香港:今日世界出版社)两本书。从高一起就对演化生物学发生兴趣,后来以生物人类学为专业可能并非偶然,可是对科学史、科学哲学的兴趣从未间断。