很难想象一个没有零的世界,但它实际上是一个非常新颖的想法。它比像二、14甚至3.9或64/13这样的数字晚得多。而且,如果你是一个古代的巴比伦人,试图记录你的羊群,零是非常无用的。即使你的羊群死于某种羊瘟,你也不会像做数学测试的呆子那样说“我有零只羊”。你可能会说“给我点鸦片,Esagil-kin-apli,我所有的羊都死了,我没有羊了,今天真是糟糕透顶。”
所以,人类不是唯一能理解这个概念的动物可能会让人感到惊讶:有令人信服的证据表明蜜蜂可以概念化为零的数量,猕猴也可以。根据德国蒂宾根大学的新研究,乌鸦也可以。在最近发表在《神经科学杂志》上的一篇论文中,科学家们已经表明,这些聪明的鸟类不仅能理解零作为一个数值量——作为“某物”而不是“无物”——而且它们可能也认为它是心理数轴上最小的数字。
“这些动物在日常生活中可能不需要零的数量概念——不同于可数的数量——”研究合著者Andreas Nieder告诉IFLS。“但它们足够聪明,能够学习这个抽象类别。”
研究人员训练乌鸦玩一种电脑游戏,Nieder解释道,它们被展示了两个显示器,一个接一个,包含0到4个点。乌鸦的目标是正确地指出两个显示器是否有相同数量的点。在它们玩游戏时,科学家们监测它们的大脑活动。之前的实验已经表明,鸦科鸟类的头骨中包含对一个、两个、三个或四个点分别点亮的神经元,但没有人知道是否会对零点的显示有类似的反应。
“我们监测了大脑中一个已知参与认知任务的部分的单一神经元的活动,”Nieder向IFLS解释道。“通过将神经元的反应与乌鸦的行为相关联,我们可以探索乌鸦在任务中的数值感知如何从这些神经元的活动中产生。”
科学家们发现,乌鸦的大脑确实有专门对“零”点亮的神经元——但这并不是他们唯一的发现。通过观察乌鸦在任务中失败的时候——例如,当它们把三个点误认为四个点时——团队能够揭示出鸟类的理解是多么复杂。
“乌鸦更频繁地将空集与数量一而不是数量二混淆,”Nieder告诉IFLS。“这种效果只有在乌鸦能理解空集作为数轴上最小的数值时才会预期。”
Nieder告诉IFLS,这一发现最令人惊讶的是乌鸦的大脑与猿类的大脑是多么不同。他解释说,这两个物种大约在3.2亿年前分化,鸟类甚至没有像哺乳动物那样的新皮质。然而,鸟类已经独立进化出这种能力,完全独立地进行抽象数值概念化。
“看到一个在解剖学上独立于哺乳动物端脑进化而来的端脑能够抓住空集,这令人惊讶,”Nieder告诉IFLS。“我认为这表明存在一些系统发育的前提……这可能构成进化基础,在人类中可以发展出对数字零的全面理解。”