文化
2018.01.02 02:30

【王道還科普專欄】數大便是美

文、聲音|王道還 繪圖|米承鶴 

思考腦量、聰明、成就之間的關聯,也許只要把握一個事實就夠了:所有的人文創新都立足於前人的成就。甚至全新的科學領域──例如原子核科學──都是許多天才合作、接力的成果,不可能由一個腦子頓悟。

王道還〈數大便是美〉全文朗讀

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去年12月初,中央社發布一則新聞,說狗比貓還聰明,因為狗的「大腦皮質神經元較多」。那則新聞源自一篇剛發表的論文,作者是美國范德比大學(Vanderbilt University)心理科學副教授胡澤爾(Suzana Herculano-Houzel)的團隊。他們發明了一個新方法,計算神經組織中的細胞數量又快又準確,過去10年陸續公布了許多哺乳動物大腦的數據。2016年,胡澤爾還出版了一本書,專門討論那些數字的意義。

胡澤爾的研究初衷,是發現人為萬物之靈的祕密。對這個問題,17世紀的法國哲人巴斯卡說過一句名言:人是會思考的蘆葦。他的意思是:人雖然像蘆葦一樣脆弱,卻能夠思考。思考是人的長項,成為人的定義。現代神經科學興起後,將思想視為腦子的分泌物,想了解人就必須研究人的腦子。

 

哺乳動物中,人類大腦皮質中的神經元數量最高

人的腦子究竟有什麼特異之處?直覺的答案是人的腦子很大。一點不錯,人腦真的很大,在靈長類中數第一,至少是黑猩猩的3倍大。但是在哺乳類中,有些物種的腦子更大,例如大海裡的鯨豚、陸地上的大象。更麻煩的是,比較不同物種的腦量,並不那麼直截了當。例如馬的腦子比黑猩猩大,身體比黑猩猩更大。19世紀科學家曾經斷言女人比男人笨,證據是女人的平均腦量比男人小。後來學者發現,腦量與體型有正相關,女人的腦子小,只因她們生得嬌小。

總之,搜集腦量的數據必須動手動腳,找出其中的道理得動腦,更不容易。胡澤爾團隊分析過許多哺乳動物的腦子,重點之一是大腦表面叫做皮質(或皮層)的組織,平均厚度不到半公分,可是高級中樞分布在那裡,色受想行識全包。大腦皮質密布神經元,呈灰色,因此又叫做灰質。解決「東方快車謀殺案」的名偵探白羅(Poirot)老愛賣弄的「小小灰色細胞」(little grey cells),即大腦皮質神經元。胡澤爾團隊有幾個值得注意的發現。第一、哺乳動物中,人類大腦皮質中的神經元數量最高。非洲象的大腦皮質是人的兩倍,神經元的數量只有人的三分之一:56 億 vs. 160億。第二、靈長類的皮質神經元比其他哺乳動物的小。第三、靈長類的皮質神經元數量比其他哺乳動物多得多。(註,Poirot按法文發音應為「卜瓦侯」。)

 

浣熊的神經元數量幾乎是貓的兩倍,體型卻相差不多

然而對那些數字的意義,我們只能藉助比喻:神經元相當於計算機裡的處理器。因此數量越多,計算能力越強。胡澤爾團隊新發表的數據,來自8種食肉目動物,包括貓、狗、獅子、浣熊、棕熊等。新聞標題斷言「狗比貓還聰明」,只因狗的大腦皮質神經元(5.28億)超過貓的2倍(2.5億 x 2),卻不提貓的體重(4.5公斤)還不到狗(19.7公斤)的四分之一。棕熊的神經元數量和貓一樣多,體型(350 kg)卻大了許多。更難以理解的是浣熊(6.2 kg),牠的神經元數量幾乎是貓的2倍,體型卻相差不多。獅子(180 kg)比浣熊大多了,神經元的數量只比浣熊稍微多一些而已。牠們誰比誰聰明呢?

有趣的是,研究人員在論文裡並沒有使用「聰明」一詞,而是指出神經元數量與「認知能力」有正相關。所謂「認知能力」,是動物完成特定認知作業的成績,例如打開一個從未見過的籠子以取得食物。研究人員推測,要是讓貓與狗做同樣的作業,狗的成績會比貓好。可惜沒有人做過實驗,他們只好引用「道聽塗說」(狗主人、訓練師的印象)。

問題在於,不同的動物有不同的動機系統、不同的認知歷史,與人的關係也不同,如何比較牠們做同一種認知作業的成績?事實上,人類馴養貓與狗,用心不同。狗是狩獵的助手、守夜的警衛。牠們本是群居動物,與人相處的訣竅是將人類主人視為自己的老大,隨時小心伺候;人也以那些特質選種繁殖。根據考古證據,3萬6千年前家犬就在西歐出現了。至於貓,一切都神秘得很。因為貓科動物不群居,只有獅子例外,當初人與貓的因緣是怎麼回事,至今不明,牠們成為人類社群的一份子,也是農業興起以後的事。我們憑自己的印象,以及道聽塗說,也能發現貓「非常有主見」,不像狗那麼容易親近(「沒大沒小」)。那反映的既是貓的本性,也可能是短淺的馴養(選種)歷史。

 

詩人意往神馳,不免忽略了科學家搜集數據的艱辛

不過,以數量衡量高下大概是最基本的認知模式。徐志摩一語道破:數大便是美。詩人進一步提醒科學家:數大了似乎按照著一種自然律,……激動我們審美的本能,激發我們審美的情緒……數大的美,不是智力可以分析的

詩人意往神馳,不免忽略了科學家搜集數據的艱辛。好不容易取得的資訊怎麼可能無法分析呢?難怪世上有那麼多迷思流傳,不勝破解、更正,因為那是人性。

其實腦子大未必聰明,聰明人未必腦子大,早就是常識,教科書裡都找得到數據。例如愛因斯坦的腦子就不大(重1,230公克),不及一般人的平均值。與愛因斯坦同一年(1921年)獲得諾貝爾獎的法國作家弗杭斯(Anatole France, 1844-1924),腦子更小,只有1,017公克。弗杭斯腦子的解剖報告在他過世後3年發表,當時人類學家還在為南非出土的「大頭族」化石爭論不休。

話說1913年秋,南非東部小城波士寇普(Boskop)的農人意外發現了一些破碎的古人遺骨,立即送到伊莉莎白港博物館。2年後,一位古生物學者在南非皇家學會宣布,估計那人的腦容量至少有1,832 cc,比我們的平均值高出四分之一。進一步調查發現了更多、更完整的骨骸,腦容量都大得異常。根據學者復原的形相,他們是顱大、臉小、極為秀氣的人,與現在我們熟悉的漫畫、影視裡的外星人非常像。用不著說,「大頭族」立即在學界引發熱烈爭論。

 

舊石器時代晚期的智人,腦量平均值真的比我們大

爭論的焦點之一是,那些古人的形相未免太先進了。根據「進化論」,古人的腦子必然比我們小,未來人才會變成「大頭族」。另一個焦點則是,那些古人既然天生異稟、腦子巨大,必然聰明過人,怎麼會消失得無聲無息?後來才知道,學者一方面高估了波士寇普化石的腦容量,另一方面對現代人腦量的分布範圍把握得不全面,才會少見多怪。1930年之後,學界逐漸遺忘了那些化石。

哪知時移境遷,史前人的腦量問題卻以另一個形式逼人面對:舊石器時代晚期的智人,腦量平均值真的比我們大。到底怎麼回事?仍然是個謎。不過,思考腦量、聰明、成就之間的關聯,也許只要把握一個事實就夠了:所有的人文創新都立足於前人的成就。甚至全新的科學領域──例如原子核科學──都是許多天才合作、接力的成果,不可能由一個腦子頓悟。從1895年倫琴無意中發現X光,到1945年美國在日本投下原子彈,是科學史著名的群星閃耀篇章。

天資過人的人必須受教育,才能出人頭地。這個道理1千年前王安石的名篇〈傷仲永〉便一語道破:彼其受之天也,如此其賢也;不受之人,且為眾人。古人反覆叮嚀「勸學」,良有以也。舊石器時代晚期的人即使配備了較大的腦子、較高的智力也不會有什麼成就,只因無所憑藉,無法借力使力。

王道還(王道還提供)
王道還(王道還提供)

作者小傳─王道還

台北市出生,從小喜歡閱讀,但是從未想過寫作,因為小學五年級投稿國語日報兩次皆遭退稿。大學三年級起意外接到翻譯稿約,以後寫作亦以翻譯為起點(意思是抄襲)。

在思想上,對於「思考」產生全新的認識,是在高二暑假讀了《西洋哲學史話》(台北:協志工業出版)、《相對論入門》(香港:今日世界出版社)兩本書。從高一起就對演化生物學發生興趣,後來以生物人類學為專業可能並非偶然,可是對科學史、科學哲學的興趣從未間斷。

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