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人类如何创造出人类?

时间:
2021年02月24日 |
作者:
Kevin Laland |
来源:
环球科学(huanqiukexue.com)

人类的种种成就都源于我们能从其他个体那里获得知识,并利用这些共同的经验为生活中的难题设计新颖的解决方案。

我们能将技能一代代传授下去,这种传授十分准确,足以使人类造出摩天大厦或登上月球。所以很大程度上,我们是自己创造的生物。

撰文 | 凯文·莱兰(Kevin Laland) 

翻译 | 红猪

这个星球上的大多数人都快乐地认为,人类是一种特殊的生物,和其他动物截然不同,虽然这个观点很大程度上没有任何科学依据。奇怪的是,那些最有资格评定这个观点的科学家,却常常不愿承认智人的独特性,也许他们是害怕那样会强化某些宗教教义中的人类特权论吧。但是,从生态学到认知心理学,许多领域积累的扎实的科学数据又确实证明了人类是一个非凡的物种。

人类的密度远远超出了我们这个体型的动物的一般水平。我们在各种地理环境中生活,并控制着前所未有的能量流和物质流。毫无疑问,我们是有全球影响力的。如果再考虑我们的智力、沟通能力、获得知识和分享知识的能力,连同我们创造的辉煌的艺术、建筑和音乐作品,就会发现人类确实是一种迥然不同的动物。我们的文化似乎将我们从自然界中区分了开来,不过话说回来,人类文化也只能是演化的产物。

人类的认知能力是如何演化出来的?这种认知能力是如何在文化中表现出来的?目前尚无令人满意的科学解释,我把这个难题称为“达尔文的未竟乐章”(Darwin's Unfinished Symphony)。这是因为达尔文虽然在大约150年前就开创了这些研究,但是就像他自己承认的那样,他对于这些性状如何演化出来的认识却是“不完善的”、“零碎的”。幸运的是,别的科学家正在努力完成他的未竟事业,而且这个领域的研究者越来越强烈地感觉到,我们正在接近这个问题的答案。

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“跟随他人的脚步”,即社会学习,是智人能够脱颖而出的关键。在图中,纳米比亚的桑人(San)正排成一行走过沙丘。

人类的诸多成就来自我们从其他个体身上获得知识和技能的能力,这是研究人员正在达成的共识。在漫长的历史中,人类不断在已有知识宝库的基础上迭代地添加。这些共同的经验,使我们创造出了更加高效和多样的手段,来应对生活中的挑战。不是我们庞大的脑部、智力或语言给予了我们文化,而是文化创造了我们庞大的脑、智力及语言。对人类和少数其他物种来说,是文化塑造了演化的进程。

“文化”这两个字会使人联想到时尚或者高档料理,但是究其科学本质,文化指的是一个群体中的成员依靠社会上传播的信息形成的共同行为模式。无论是汽车的设计、流行音乐的风格、科学理论,还是小型社会的觅食经验,这一切都是在无数次创新中演化形成的,它们从最初的基本知识出发,经过不断的增添细化才变成了今天的样子。永不停歇的模仿和创新,这正是我们这个物种成功的秘诀。  

动物也会“创新”

通过将人类和其他动物相比较,科学家确定了人类的独特性,人类和其他物种共有的品质,以及特定的性状演化产生的时间。因此,要理解人类为什么如此特别,第一步就是采取这种比较的观点,先对其他动物的社会学习和创新行为考察一番,然后沿着这条思路探索,最终发现造就人类独特性的细微却关键的差别。  

许多动物都会模仿其他个体的行为,并由此学会吃什么、怎么捕食、如何躲避捕食者,或是如何嚎叫和歌唱。一个著名的例子是,在非洲,不同种群的黑猩猩发展出了独特的工具使用传统。在每个种群里,年轻的黑猩猩都会模仿经验丰富的个体,学会自己种群特有的行为,它们有的会用石锤砸开坚果,有的会用树枝钓蚂蚁吃。但能够进行社会学习的,并不只是灵长类或脑容量较大的动物,甚至不局限于脊椎动物。有数千项试验研究证实了数百种哺乳动物、鸟类、鱼类和昆虫都会模仿其他个体的行为。甚至有试验显示,年轻的雌性果蝇在寻找配偶时,会选择年长的雌性已经选中过的那些雄性。    

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黑猩猩和人类都会制作工具。黑猩猩会用树枝钓白蚁吃,并能把这项技能传授给家庭成员。

动物的许多种行为都是在社会中习得的。海豚有一种传统的觅食手段:从海绵中挤出水流将藏在海床上的鱼类冲刷出来。虎鲸也有一些捕猎海豹的传统方法,比如它们会一起向海豹快速游动,制造出一股巨浪将它们从浮冰上冲下来。就连鸡也会在社会学习中获得同类相食的习性。在动物之间传播的知识大部分和食物有关,比如什么可以吃、到哪里去找吃的,但其中也包括了一些非凡的社会习俗。比如哥斯达黎加的一群僧帽猴发明了一种奇异的习惯:它们把手指插进同类的眼窝或鼻孔,或者把手放进对方嘴里,它们坐在一起长久保持这个姿势,身体微微摇摆,研究者认为,这个习俗的目的是测试社会联系的强度。

动物也会“创新”。如果要我们说出一项创新,我们也许会想到亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)发明青霉素,或者蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)发明万维网的故事。动物世界也有同等级别的创新,而且精彩程度绝不亚于人类。我最喜欢的是一只年轻黑猩猩“迈克”的例子。灵长类动物学家珍·古道尔(Jane Goodall)曾观察到它用两只空的煤油罐子撞击发出的噪声来取得统治地位。迈克靠这种噪声恐吓对手,在社会阶层中迅速上升,只用极短的时间就成为了群体中的雄性首领。

另一个例子是日本小嘴乌鸦(carrion crow)借用汽车碾开坚果的行为。这种乌鸦爱吃核桃,但核桃的外壳太硬,用喙不可能啄开,于是它们想出了一种吃核桃肉的办法:它们将核桃放在路中间让汽车碾碎,然后等交通灯变红时回来享用美食。椋鸟有一个著名的爱好,就是用亮晶晶的物体装饰自己的巢穴。在美国弗吉尼亚州的弗雷德里克斯堡,有一群椋鸟想到了抢劫一家洗车店里的投币机,并成功抢走了价值数百美元的两毛五分硬币。

这些故事不仅仅是自然史中迷人的小片段。通过比较分析,我们在动物身上发现了社会学习和创新的有趣模式。这些发现中最重要的一项,是富有创意的物种和最依赖模仿的动物都具有格外庞大的脑(以绝对大小和脑体比来看都是如此)。创新比率和脑部大小的相关性,最初是在一项鸟类研究中发现的,后来这项研究结论又在灵长类身上得到了验证。这类发现为一个名叫“文化驱动”的假说提供了证据——这个假说是加利福尼亚大学伯克利分校的生物化学家艾伦·C·威尔逊(Allan C. Wilson)在20世纪80年代首先提出的。 

威尔逊指出,个体拥有了解决问题或者模仿创意的能力,就能在生存斗争中获得优势。而这些能力如果都有神经生物学的基础,那么自然选择就会偏向越来越大的脑,这个过程如果不受遏制地发展下去,最终就会演化出巨大的脑部,并由此产生人类的无限创意和包罗万象的文化。

起初,科学家对威尔逊的主张相当怀疑:既然连果蝇那么一丁点大的脑也能很好地模仿,那为什么还要选择更多地模仿行为,创造出灵长类动物那种大得不成比例的脑呢?这个疑问持续了很多年,直到在一个意料之外的地方出现了答案。  

灵长类动物的智力分数

我曾和几位同事组织了一场“社会学习策略锦标赛”(Social Learning Strategies Tournament),目的是在一个复杂、变化的环境中发现最好的学习方法。我们设想了一个虚构的世界,其中的个体可以做出数量庞大的各种行为,这些行为各有不同的回报,并且这些回报会随着时间而改变。参赛者要找出哪些行为可以带来最大的回报,并追踪这些回报的变化。在每一个节点,个体都要学习一种新的行为或做出之前学会的一种行为,它们的学习方法有两种,一是尝试和犯错,二是模仿其他个体。

我们并没有亲自去解决这个难题,而是对问题做了描述,并制定了一组规则,然后邀请所有感兴趣的人来尝试解决它。所有的参赛者以软件代码的形式提交自己的行动方案,然后,我们让所有的方案在计算机模拟程序内竞争,最佳方案将获得10 000欧元的奖金。比赛的结果有很强的指导意义。我们发现:一个方案的好坏和它是否规定个体应该参与社会学习之间有着很强的正相关。最终获胜的那个方案并不要求个体经常学习,但是在有必要学习的时候,个体几乎总是通过模仿来学习,而这种学习方法也总能做到精确和高效。 

  

通过这场比赛,我们学会了如何理解社会学习和灵长类脑容量之间的正相关。比赛结果显示,自然选择并不会偏向越来越多的社会学习,而是偏向越来越好的社会学习。动物确实不需要一个大脑袋来模仿,但它们需要一个大脑袋来更好地模仿。

循着这个思路,研究人员开始为文化驱动假说寻找实证依据。它也引出了一个新的观点,那就是自然选择应该会倾向于灵长类脑中那些能促进准确和高效模仿的解剖结构或功能。比如,它可能会偏好更精确的视知觉,因为那能使动物做到远距离模仿,或是模仿其他个体的精细动作。此外,自然选择还应该会倾向于增进脑部的知觉结构和运动结构之间的连接强度,因为这能帮助个体在看到其他个体展现某种技巧后,也以相应的身体动作模拟那种技巧。 

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和黑猩猩不同,人类传播给后代的是文化知识,这种传播精度很高,它是发明复杂技术的前提。

同样,文化驱动假说还预测了,自然选择对更好的社会学习能力的偏好,应该会影响动物社会行为和生活经历的其他方面,包括群居生活,以及对工具的使用。其中的原理是群体的规模越大,和其他个体相伴的时间越多,有效社会学习的机会也就越多。通过模仿,猴子和猿学会了各种觅食技巧,其中有提取式觅食法(比如从树皮里挖出虫子),也有复杂的工具使用技术(比如用树枝钓出白蚁)。如果是社会学习使灵长类动物掌握了复杂却富有成效的取食方法,那么任何精通社会学习的物种就应该表现出高超的觅食和工具使用水平。它们应该拥有更丰富的食谱和更长的寿命,如果它们有更多时间学习新技术,并将这些技术传给后代的话。总之,文化驱动预言了社会学习的速度不仅和脑容量相关,也和许多关乎认知表现的指标相关。

严格的比较分析已经证实了这些预言。那些擅长社会学习和创新的灵长类动物,也正是食谱最多元、会使用工具和提取式觅食法,并表现出最复杂的社会行为的物种。实际上,统计分析指出了不同的物种在这些能力上的表现高低不一,以至于我们可以把灵长类动物按照一般的认知表现排成一个序列,我们把这种表现称为“灵长类智力”(primate intelligence,大致对应于人类的智商)。

黑猩猩和红毛猩猩在所有这些指标上都很优秀,因此有着很高的灵长类智力,而有些夜间出没的原猴亚目物种在大多数指标上都很差劲,因此灵长类智力也较低。灵长类智力和脑容量以及灵长类在实验室中的学习与认知表现都有着很强的相关性,这说明这种智力度量是有效的。这也符合神经科学的分析结果——大脑中,各个组成部分的大小可以通过整体脑容量的大小预测出来。当灵长类演化出了大容量的脑部,面积更大、连接更好的新皮层和小脑也随之产生,从而能够实现对行为的执行控制,也增强了皮层向四肢中的运动神经元的投射,由此能够完成受大脑控制的精确动作。这个过程有助于我们理解,为什么脑容量较大的动物会表现出复杂的认知功能和工具使用的行为。

将各种灵长类动物的智力分数在灵长类的家谱上标出,就会发现高等智力是在四个不同的灵长类群体中独立演化出来的,它们是僧帽猴(capuchin)、猕猴(macaque)、狒狒(baboon)和类人猿(great ape),而这些物种都以社会学习和传统文化闻名。如果文化过程确实在驱动脑和认知的演化,那就正好应该出现这样的结果。研究者又用更可靠的数据和最新的统计方法开展了进一步分析,并再次证实了这些结论;还有的模型通过估算脑部的代谢成本(metabolic cost)对脑部和身体的大小做了定量预测,同样证实了上述结论。

文化驱动并不是灵长类脑部演化的唯一原因,饮食和社会性也是重要的因素,因为吃水果的灵长类和那些生活在大型复杂群体中的灵长类都具有庞大的脑部。但是我们很容易得出一个结论:某些灵长类之所以都演化出了高超的智力和较长的寿命,是因为它们的文化能力使它们获得了通常难以获得的优质食物资源,而这些食物的营养又支撑了脑部的发育。脑部是十分耗能的器官,动物要想收集必要的资源、高效地滋养并维持大容量的脑部,就必须将社会学习作为第一要务。

基因-文化协同演化

那么,为什么其他灵长类动物就没有像我们这样复杂的文化呢?为什么黑猩猩就没有为基因组测序,或是造出火箭呢?数学理论为我们提供了部分答案。这个问题的关键是,信息从一个物种成员传输到另一个时的保真度(fidelity),或者说习得的信息在传送者和接受者之间传播的精确性。一个物种文化储备的多少,以及它的文化特征在种群中延续的时长,两者都会随着保真度的升高而呈指数式增加。一旦到达某个阈值,文化的复杂性和多样性就开始上升。如果没有准确的传输,文化的积累就不可能。但是一旦突破了阈值,那么即使是最微小的发明和细化也会很快引起巨大的文化变革。在现存的物种中,人类是唯一突破了这个阈值的动物。

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文化驱动假说:擅长在一个个世代中教育和创新的物种必然拥有较大的脑部——至少文化驱动假说是这样认为的。文化驱动假说认为,社会行为和遗传基因之间存在一个反馈回路,在其中,对他者行为的准确模仿会筛选出更高的认知技能和更大的脑部。这个过程有助于增强社会行为和技巧,甚至改善饮食——而这又会造就更大的脑部,并接着促成更加高效的教育和模仿行为。人类对于这个良性循环的掌握超过了任何物种。

我们的祖先通过教育(teaching)实现了文化的高保真传输,而教育就是促进学生学习的行为。虽然模仿在自然界中广泛存在,教育却十分罕见,而在人类社会中,教育却是普遍存在的——一旦我们认清了它的诸多微妙形式就会承认这一点。有几项数学分析研究提出,一个物种要演化出教育行为就必须符合几个严格的条件,但文化积累能使这些条件放宽。这些数学模型显示,教育和文化积累在我们的祖先中是协同演化的,这些行为首次在地球的生命史上创造了一个特殊的物种,物种成员会教导自己的亲属学习广泛的技能,他们或许还通过有目的的“刻意练习”巩固这些技能。

人科成员(hominins,人类和其他已灭绝的人类近亲)对于文化知识的教育,包括如何觅食和食物加工、学会嚎叫、制造工具等,都为语言的出现打好了铺垫。为什么只有人类的祖先演化出了语言,这是一个巨大的未解之谜。有一种可能是,人类演化出了语言来降低成本,增加教育的准确性,并扩大教育的范围。人类的语言也许是独一无二的,至少就现存的物种来看是如此,因为只有人类建构出了一个丰富而有活力的文化世界,需要依靠语言来表述。这个解释的优势在于,它说明了语言的许多特有属性,包括明确性(distinctiveness)、概括力和人类学习语言的原因。

语言发端于少数几个通用的符号。但是原始语言一旦产生,它就对人科成员的脑部和语言本身施加了选择,最终,只有那些具备语言学习技能的脑部、便于学习的语言才能保留下来。我们祖先的文化活动对他们的身体和心灵施加了选择,这个称为“基因-文化协同演化”(gene-culture co-evolution)的过程已经得到了证据的有力支持。理论的、人类学的和基因组的分析都指出,在社会中传播的知识,包括那些在工具的制造和使用中表现出来的知识,会引发自然选择,导致人类的体格和认知发生改变。这种演化反馈塑造了现代人的心灵,从中也演化出了一种人类心理,促使人们开始有了教导、言说、模仿、追赶,以及理解他人的目标和意图的动机,也增强了人的学习和运算能力。这些能力都随着文化的积累而演化产生,因为它们增强了信息传输的保真度。   

教育和语言完全改变了我们这个物种的演化道路。人类社会之所以会出现大规模合作的现象,就是因为我们具有独特而强大的社会学习和教育能力,这一点已经为理论和实验数据所证实。文化带着人类种群走上了一条全新的演化之路,它一方面促成了我们在其他动物身上观察到的那种合作机制(比如互助互惠),另一方面也产生了别处不曾见到的新的合作机制。事实证明,文化的群体选择,也就是那些有助于群体成员相互协作并与其他群体竞争的做法(比如成立军队、建造灌溉系统),能让群体变得更为强大,这些做法也因此被广泛传播。

文化给予了祖先获取食物和生存的技巧,每产生一种新发明,种群就可以更加高效地探索环境。这不仅造成了脑容量的扩展,也引起了人口的增加。人口数量和社会复杂性的提升,是在我们驯化了植物和动物之后开始的。农耕将社会从狩猎/采集生活的约束中解放出来,人类不再居无定所,从此可以增加人口,并创造新的技术。

随着约束的消失,农业社会开始繁荣起来,一方面是因为农业社会能在相同的土地上产出更多粮食,从而变得比狩猎/采集群体更加壮大,另一方面也是因为农耕引出了大量与之相关的发明,从而大大改变了人类社会。农业产量的增加支撑起了更大的社会,在那里有益的创新更容易传播和保留。农业掀起了一场革命,它不仅促成了相关技术的发明,比如犁地技术或灌溉技术,也孕育了前所未有的新生事物,比如轮子、城邦和宗教。    

一幅人类认知的演化图景渐渐浮现出来,它表明,我们很大程度是自己创造的生物。人类有许多显著的特征,比如我们的智力、创意、语言,以及在生态和人口上的成功,它们要么是对祖先文化活动的演化适应,要么是这些适应的直接产物。就我们这个物种的演化而言,文化的遗传和基因的遗传同样重要。

我们很容易把自然选择促成的演化想象成这样一个过程:因为外部环境发生了变化,比如有了新的捕食者、气候或疾病,使得生物的性状也随之改进。然而,人类的演化却并没有这么直截了当。相反,我们的种种心智能力都是在一个纠结互联的过程中产生的,我们的祖先在这个过程中不断地构造生态位(也就是他们的身体和社会环境的不同方面),这些生态位反过来又对他们的身体和心灵施加选择,如此循环往复,永不止歇。

科学家现在已经明白,人类和其他灵长类动物的分裂,体现的是人科动物一脉独有的广泛的反馈机制。就像一场自我维持的化学反应,不可遏制地驱使着人类的认知和文化不断向前。人类无疑是生命演化树上的一份子,但是人类的思考、学习、沟通和支配环境的能力,却使我们和其他一切动物都有了真正的区别。 

凯文·莱兰是英国苏格兰圣安德鲁斯大学的行为和演化生物学教授,著有《达尔文的未竟乐章:文化如何造就人类心灵》(Darwin’s Unfinished Symphony: How Culture Made the Human Mind,2017)

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