“猴子、兒童和成人對幾何的思考方式似乎根本相同”——認知神經科學家

你有沒有好奇過，為什么你五歲的孩子不用人教，就隱約知道三角形的三條邊總是搭出一個尖頂，而圓滾滾的球不會像積木那樣疊高？或者反過來——你有沒有覺得，你家那只在你做瑜伽時趴在墊子上的貓，大概對“長方形”和“圓形”沒什么概念？我們很容易把這種對形狀和空間的本能把握，當成人類與生俱來的天賦。可事實是，科學界長期以來的主流態度都很謹慎：幾何理解，是一種在其他動物里極為罕見的認知能力。即便是在我們現生最近的親戚——非人靈長類動物里，研究者們也普遍認為它們和幾何概念之間隔著一層厚厚的不透明玻璃。但就在7月21日發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一項新研究中，一個由認知神經科學家領銜的團隊拿出了相當有說服力的證據：猴子不僅可能對幾何關系有實實在在的把握，而且它們在大腦里處理這些關系的方式，跟人類兒童、成人，沒什么根本不同。

研究共同作者、卡內基梅隆大學（CMU）的認知神經科學家杰西卡·坎特隆（Jessica Cantlon）在聲明里說的話，直接戳中了這個研究真正令人驚訝的地方：“讓我們驚訝的不僅僅是猴子能完成這個任務。而是猴子、兒童和成人，似乎在用根本上相同的方式來思考幾何關系。”她說，這暗示這些直覺是“靈長類大腦基礎架構的一部分”。這相當于在一張我們原以為只屬于人類的智力圖紙上，重新描出了更古老的進化筆觸。

為了防止把這種能力簡單地歸結為“人類獨有的文化產物”，研究團隊在實驗設計上布下了一張幾乎覆蓋了從非人靈長類到不同文化背景下人類的全譜系對照網。他們把目光投向了紐約塞內卡公園動物園里的“靈長類門戶”（Primate Portal）項目。這是一項由卡內基梅隆大學和羅切斯特理工學院共同運營的長期研究，生活在其中的橄欖狒狒和獼猴可以自由地與一塊觸摸屏互動，屏幕上提供各種可定制的認知任務。這些猴子的實驗數據、代碼甚至任務視頻，都會作為開放獲取信息公之于眾。在這個環境里，科學家沒有強迫猴子坐好接受考試，而是讓它們自己選擇走近屏幕，“玩”一個二維幾何形狀匹配游戲。如果操作正確，水果就是獎勵。

這個游戲聽起來很像幼兒在平板上拖拽圖形的早教程序，但坎特隆警告它其實具有欺騙性的難度：“你也會被難住的。”難在哪里？屏幕上那些圖形在形態、大小和顏色上，刻意沒有設置特別明顯的區別特征。也就是說，猴子不能僅僅靠記住“紅色的是對的”或者“大的那個總是對的”就能過關。它們必須抽象出形狀本身的幾何屬性——三角形不管被拉伸、染色還是縮小，依然是三角形；四邊形不管怎么傾斜，都有四條邊構成閉合輪廓。這種在各個具體樣例中提取不變關系的能力，才是研究者真正想要測量的東西。

如果故事只到“猴子學會了形狀匹配”，那還不足以撼動任何舊觀念。真正關鍵的一步，在于團隊把同一套游戲也搬到了人類被試面前。這三組來自全然不同背景的人，構筑起一條從非人靈長類到人類社會的認知連續譜：第一組是學齡前兒童，他們幾乎還沒有接受任何正式的幾何教育；第二組是21名普通的美國成年人；第三組則更加特殊——近80名來自玻利維亞熱帶低地的提斯曼（Tsimane’）成年人。提斯曼人是從事自給型農耕的原住民群體，與當代大部分社會不同，他們沒有經歷過正規的學校教育體系。坎特隆解釋，當你在研究兒童的時候，往往很難拆解開，他們展現出的能力究竟是隨年齡發展的自然結果，還是從教育和經驗里學來的。納入提斯曼人，就是為了在撇除正式教育的干擾后，去觀察人類在沒有被系統“教”過幾何的情況下，大腦會自發準備些什么。

結果呈現出一種清晰的、跨越物種和文化的光譜。從獼猴和橄欖狒狒開始，經過學齡前兒童，再到沒有正規教育的提斯曼成年人，最后到受過典型教育的美國成年人，大家在理解基礎幾何關系時，表現出的認知模式并沒有被一道道邊界割裂，反而連成了一個平滑的梯度。這不是說猴子的幾何水平達到了高中生程度，而是說在內在的、處理形狀與空間關系的那些原始思維操作上，人類和猴子似乎在調用同一套基本程序。坎特隆團隊的結論非常謹慎，但它指向的方向相當明確：人類兒童并不是帶著一張白紙走進幾何課堂的。他們在聽到“邊”“角”“對稱”這些詞之前，大腦里已經裝好了一個進化賦予的直覺工具包。正規幾何教學所做的，不是從無到有地搭建地基，而是在那片早已存在的底基上繼續壘墻。

這個發現迫使我們去重新思考，當我們說“理解幾何”時，到底指的是什么。對于靈長類而言，識別形狀、判斷空間距離、估算運動中物體的軌跡，這些能力很可能早在我們共同的祖先還生活在樹上時，就已經被寫入神經回路。否則，很難解釋為什么在非洲稀樹草原上生活的狒狒，和在南美雨林里從未進過教室的提斯曼人，以及坐在匹茲堡兒童博物館里玩七巧板的孩子，在面對同一個幾何匹配任務時，大腦里響起的會是這樣相似的回聲。

當然，這項研究依然把“幾何直覺”鎖定在了一個相當基礎的層面——二維形狀匹配。這距離人類能把一個不規則的物體體積算到小數點后三位，或者證明歐幾里得第五公設，中間還隔著無數層文化累積和抽象符號的迭代。但它至少告訴我們，那種把幾何看作是“寫在教科書里的邏輯游戲”的觀點，可能忽略了我們身體里更古老的部分。正如坎特隆所說的，這些直覺是靈長類大腦基本架構的一部分。這份架構也許粗糙，卻足夠穩定，它讓一個獼猴幼崽能在樹枝間判斷落腳的寬度，讓一個提斯曼人能在密林里憑經驗規劃回村的捷徑，也讓一個三歲小孩在第一次拿起畫筆時，下意識地注意到，房子可以用方形和三角形搭起來。

也因此，這項研究留下的，不是一個關于“猴子有多聰明”的驚嘆號，而是一個更加冷靜卻深刻的問號：在人類引以為傲的符號化數學能力底下，我們與這些被關在動物園里、用觸摸屏換水果吃的遠親之間，共享著一套多么古老的認知母語？如果這套母語就是靈長類理解世界的初始設置，那么課堂上那些讓許多孩子感到頭疼的幾何證明題，或許并不是在逼迫他們學習一種全然陌生的語言，而是在教他們如何把一個早已會說、但一直靠直覺運轉的“母語”，用規范的字母拼寫出來。理解這點，可能比單純驚嘆“原來猴子也會幾何”要更有價值。它提醒我們，人類的很多復雜心智活動，起源往往比文明的誕生要久遠得多——久遠到我們得去翻一翻狒狒和獼猴的大腦，才能找到它們的草稿。