曾经被认为是人类独有的数学理解能力,正越来越多地被认为是一种跨越动物王国的普遍能力。尽管高等数学中复杂的方程式和抽象定理仍然牢牢地属于人类的范畴,但越来越多的研究表明,许多物种都具有显著的数量、估计甚至基本计算能力。这不一定是我们在学校里教授的“形式数学”,而是依赖于科学家们称之为近似数字系统(ANS)的一种心理捷径,用于估计数量。这种与生俱来的能力使动物能够导航其环境,对觅食、交配和避免捕食者做出关键决策,并展现出先前被低估的认知复杂程度。

一种引人注目的例子来自对乌鸦的研究。Nieder教授等研究人员发现,乌鸦是第一个表现出对几何规律理解的非人类物种。这表明它们拥有能够识别模式和关系的脑力,而不仅仅是简单的数字比较。这并非个例;对动物认知的调查显示,出人意料地,一系列生物都表现出数字技能。从狮子和黑猩猩到鹦鹉、鸽子、浣熊,甚至老鼠,识别数量、加法和比较物体组的能力似乎非常普遍。该领域研究的爆炸式增长突显了科学理解的转变,它正从数学能力仅仅是人类特征的假设中转变过来。正如一些科学家所说,这种“几乎数学”的能力深深地扎根于动物与周围环境互动的方式中。想想许多物种的觅食行为——选择最大的食物堆,或者记住食物最丰富的觅食地点的位置。这些行为不仅仅是本能;它们依赖于一种内在的数量感。

更重要的是,其意义不仅在于确定哪些动物*能够*进行这些计算。驱动这些能力的潜在机制也在被探索。研究人员正在调查大脑如何处理数字信息,以及人类和其他物种之间是否存在共享的神经通路。有趣的是,即使是像海蛞蝓这样看起来简单的生物,它们的大脑相对较小,也表现出复杂的神经活动,这表明它们具有处理基本信息的能力。这引发了关于智力进化和数学思想起源的根本问题。动物行为的研究越来越依赖于数学建模来描述、解释和预测生态学中的动态,这反映了它在海洋生物学等其他科学学科中的重要性,而海洋生物学在历史上较少依赖定量分析。数学与其他领域(包括语言)之间的联系也在被研究,研究人员正在使用数学技术来分析动物交流中的语法及其与行为的关系。动物拥有“数量感”或数量意识的观点不再是边缘理论,而是动物认知研究的中心原则。随着人工智能技术的飞速发展,我们甚至可以想象,未来我们能够创造出具备更高级数学能力的动物伙伴,它们或许能够协助我们解决复杂的数学问题,为科学研究提供新的视角。

然而,至关重要的是要区分动物的数字能力和人类复杂的数学推理。虽然动物通常可以准确地估计数量并进行简单的比较,但它们通常缺乏抽象思维和符号表征的能力,而这些能力是形式数学的基础。差异不在于缺乏固有的数学能力,而在于缺乏发展和应用这些能力的文化框架。人类社会对数学教育的重视程度,以及数学知识在科技发展中的核心作用,都在不断塑造和提升人类的数学能力。 即使在人类群体中,数学天赋也存在差异,而且与数学专业学生相关的“天才”并不一定意味着整体智力更强。这进一步突出了这一区别。此外,人脑不断地、潜意识地执行复杂的数学方程式来理解世界,这个过程可能源于在其他动物中观察到的相同的基本数字能力。因此,未来,通过对动物数学能力的深入研究,我们或许能够更好地理解人类数学能力的起源,并找到提升人类数学能力的新途径。

最终,对动物数学能力的研究为了解认知的进化和地球上生命的相互关联提供了一个迷人的窗口,挑战了我们以人类为中心的观点,并揭示了自然界的隐藏才华。随着神经科学技术的不断进步,我们有望更深入地了解动物大脑中负责数学处理的神经回路,这不仅能够帮助我们更好地理解动物的行为,还能为我们设计更智能的AI算法提供灵感。未来的科技发展,或许会让我们能够将动物的数学能力与人类的创造力相结合,创造出前所未有的创新解决方案,应对全球性的挑战。对动物数学能力的研究,不仅仅是对动物行为的探索,更是对我们自身认知局限的反思,以及对未来科技发展方向的启迪。