認知科學：入門/人類如何變得如此聰明的解釋

從生物學角度來說，人類在地球上取得了巨大的成功。其他生物也很成功，但它們主要是透過物種形成來實現的——一個新物種會進化來佔據一個不同的環境。例如，螞蟻遍佈整個地球，但為了做到這一點，它們進化出了超過 14,000 個不同的物種。另一方面，人類可以在許多環境中生存，這些環境差異巨大，從北極到沙漠，再到雨林，而不需要大量的基因進化。

一般來說，人們認為人類如此成功的原因是我們比任何其他物種都聰明。但這到底意味著什麼，尤其是我們是如何變得這樣的，仍然是科學界爭論不休的領域。

如果我們看看我們的祖先，我們可以透過觀察化石頭骨來測量他們的腦容量。直立人的腦容量為 930 立方厘米。我們這個物種，智人的平均腦容量為 1,330 立方厘米。特別是，我們的額葉區域發生了變化，這與我們的舊腦相對保持不變，而新腦區域迅速變化的觀點一致。人類大腦消耗大量的能量——我們攝入的能量大約有 20-25% 用於維持大腦的執行。這與其他動物相比非常高，例如其他靈長類動物 (8-10%)，或其他哺乳動物 (3-5%)。

人類的大腦是如何變得如此大的呢？

很容易認為進化純粹是一個遺傳過程，它與文化完全分離。但文化變化可以影響基因變化，反之亦然。我們的祖先可能參與了所謂的文化棘輪：文化發生變化，進而改變我們的基因構成，進而改變我們的文化，等等。在人類中發現了一個基因，但在黑猩猩中沒有發現，這可能解釋了人類大腦中大量神經元的巨大數量。

人類天生就喜歡學習

有些動物出生後就可以開始照顧自己。例如，有些鳥類在孵化後立即開始啄食周圍的種子。想想人類嬰兒：他們很無助，需要很長時間的照顧和關注。那些鳥類被稱為“早熟的”，而人類更“晚熟”。

儘管出生時擁有更多能力似乎更好，但人類存在一個權衡取捨，這對人類大有裨益。由於他們沒有天生就擁有大量的內建知識，人類必須隨著時間的推移學習如何在世界上生存。這樣做的好處是人類可以適應許多環境，包括物理環境和文化環境。因此，人類幾乎可以生活在地球上的任何地方。鳥類天生就會尋找種子，但如果它們出生在沒有地上種子的環境中，它們就倒黴了。相反，在漫長的成長過程中，人類會學習根據自己出生的文化和環境，以任何必要的方式獲取食物。

人類是如何天生就具有如此強烈的學習傾向的呢？這很可能是因為我們的大腦出生時很小。儘管在比較哪些人更聰明時，腦容量和智力之間的關係存在爭議，但在跨物種比較時，腦容量和智力之間似乎存在明確的關係。更具體地說，是腦容量與身體尺寸之間的比例：大腦相對於生物體身體尺寸越大，它往往越聰明。

與身體尺寸相比，人類的大腦非常大。對於人類來說，我們的進化生態位似乎與我們的智力有關。我們不是地球上最強壯或數量最多的生物，但我們是地球上最聰明的生物。為此，一個大腦袋是必要的。

問題是，生下大腦袋的嬰兒需要一個大的骨盆，如果女人的骨盆太大，她將無法正常奔跑，因為我們直立的姿勢（四肢行走的動物沒有同樣的問題）。如果她不能跑，她可能就無法生存到生育任何孩子。因此，在進化上存在著讓女性骨盆更大（為了生下聰明的嬰兒）的壓力，以及讓骨盆更小（這樣女性可以奔跑）的相反壓力。

這種權衡取捨導致了一些有趣的結果。在分娩過程中，骨盆會擴張並有點分開，以適應嬰兒的大腦袋。嬰兒的顱骨在出生時是分開的。這些部分逐漸融合在一起。這就是為什麼新生兒的頭部有一個軟點，你不應該按壓它。即使有了這些適應，分娩對於人類來說仍然非常危險：這就是智力如此重要的原因。

但也許最重要的適應是嬰兒出生時大腦很小，在發育過程中會變大。大腦皮層在出生後生長。 為了實現這一點，出生時需要更少的內建知識。基本上，我們進化出了早產的嬰兒。

因此，似乎為了適應智力和直立行走，也讓人類擁有了如此多的文化。這也促進了技術積累——人類創造技術，孩子們在成長的環境中學習這些技術，然後他們創造自己的新技術。我們可以看到，直立行走和智力競賽的結合導致大腦在出生時很小，並且晚熟，這導致了成年人類更靈活的智力。

在腦進化中，一個單一的突變無法導致一個新的、有用的、複雜的大腦區域突然出現。但是，一個單一的突變可能導致另一個大腦區域的複製。在少數個體中，這個新的腦區域可能被用於其他目的，從而帶來生存優勢，然後這些優勢可能被傳遞下去。請注意，這僅適用於學會以特定方式工作的大腦區域——複製的硬編碼系統只能複製相同的功能。 這可能是人類大腦，特別是大腦皮層，看起來幾乎相同的的原因之一。

那麼，為什麼人類會發生智力競賽，而其他物種卻不會呢？有一些理論。我們將討論其中一個與社會推理有關。

文化智力假說：人類發展出擁有累積文化知識的能力

未加工的食物：許多人認為，如果食物是天然的、未加工的，那麼它會更好，但這種觀點只可能出現在有雜貨店的世界裡，在那裡你看到的食物已經過預加工，並且為人類消費而培育。在自然環境中，人們食用的許多食物需要大量的加工才能變得可食用。即使是豆類在未經加工的情況下也可能有毒，就像早期的土豆在被人工培育到我們今天所享用的食物之前一樣。 當人們說應該吃未加工的食物時，也許他們指的是工業加工過程，而不是手工加工過程。

與學習和社交智力（如下）相關的是，另一個理論認為，使我們與眾不同的不是原始智力或學習能力，而是從彼此學習和教導彼此的能力。人類所取得的輝煌成就不是因為我們比其他物種更善於找出和解決問題，而是因為文化隨著時間的推移，想出了許多文化中沒有一個人真正理解的解決方案。根據這種理論，我們之所以聰明，是因為文化，而不是相反。我們所擁有的特殊之處是學習和教導彼此技能和知識的能力。

有幾條證據支援這種觀點。

人們在環境中繁衍生息所做的事情通常太複雜，以至於一個或一組個人無法弄清楚。 人們透過個人學習和從文化中其他人的社會學習來學習如何在環境中生存。我們如何知道這是真的？當我們觀察歐洲的迷途探險者時，我們看到只有那些學會了當地土著人民知識的人才倖存下來。儘管他們的大腦很聰明，但總體而言，他們無法弄清楚生存所需的複雜技能。

讓我們以熱帶環境的主食作物之一木薯為例。

一碗幹木薯。

將木薯從其自然狀態轉化為可安全食用的食物，需要許多步驟。以下是哥倫比亞亞馬遜地區的圖卡諾人所做的事情：木薯被刮擦、研磨和清洗，以分離澱粉、纖維和液體。液體被煮沸成飲料，可以飲用。纖維和澱粉放置兩天，然後被烘烤食用。如果沒有這樣做，會導致長期氰化物中毒，但這只是在幾年內累積起來的，而且有毒的木薯嚐起來並沒有什麼不同。從這個例子中，很容易看出一個人，甚至是一群聰明的人在一起，都很難弄明白這一點。健康問題只有在幾十年後才會顯現。文化是隨著時間的推移“想出來”的，而且許多文化中的人甚至不知道他們為什麼要做這些步驟。使用批判性思維，並根據不知道其目的而刪除這個過程的一部分會導致死亡。事實上，在木薯被帶到其他大陸的地方，但沒有加工技術，存在氰化物中毒問題。似乎很多人仍然沒有弄明白。^[11]

甚至有一些例子表明，知道一個過程是如何運作的會使它運作得更糟糕。納斯卡皮獵人在狩獵馴鹿時使用一種占卜的方法。他們用火炭加熱骨頭，並解釋裂紋。這個過程是隨機的，但實際上這有助於獵人們，因為人們自然地想在最近狩獵成功的地方狩獵。但馴鹿出於同樣的原因會避開這些地方。因此，使用占卜不僅對獵人們有用，而且它的有效性只在於它是一個隨機過程——從某種意義上說，它之所以有效，是因為它不起作用，而知道它是一個隨機過程可能會使他們不使用它，從而損害他們成功狩獵的能力。^[12]

該理論表明，我們之所以成功，是因為我們在某一方面很聰明：我們發展了向他人學習的能力。這據說是大約兩百萬年前在我們屬類中發生的。^[13] 令人驚訝的是，有些人甚至認為尼安德特人比人類更聰明，因為他們的腦容量更大，而且靈長類動物的智力可以用腦容量來預測，但他們缺少的是有效地傳播文化創新，而人類則擁有更加相互關聯的社會群體和更長的壽命。^[14] 據信這發生在幾百萬年前。^[15]

快速眼動睡眠

另一種理論是，從樹上下來可以讓人有更多的快速眼動睡眠。

在樹上睡覺有從樹上掉下來的危險。在地面上睡覺可以避免這種危險，但也存在其他危險。

美洲豹在樹上睡覺。

Panthera onca -sleeping in tree -Belize Zoo-8.jpg

特別是，在地面上睡覺可以讓您有更多快速眼動睡眠。

社會智力

關於人類如何如此迅速地變得如此聰明的其中一個理論涉及社會認知。人類是社會性動物，至少從農業開始，就生活在高度社會化、等級森嚴的社會中。^[16]

人類的生存和繁殖依賴於生活在一個複雜的社會世界中，現在仍然如此。這個想法是，那些更善於在這個社會世界中生存的人比那些不善於生存的人活得更久，也繁殖得更多。

思考一個代理人可以進行的社會認知的深度的一種方法是思考代表其他代理人的心態。例如，你可能認為你的母親認為你在大學。這是深入了一層。但如果你認為你的母親認為你認為你在學校裡表現良好，那就是深入了兩層。人們在這種情況下可以推理到多深？

對閱讀小說的研究表明，人們很難理解超過第四層的故事情節。^[17] 關於信念處理深度的另一個有趣證據來源來自行為經濟學。想象一下，您是一個群體中的一員，每個人都需要選擇一個介於 1 和 100 之間的數字。獲勝者是猜測的數字最接近平均數字的 2/3 的人。因此，如果平均數字是 60，那麼獲勝的數字將是最接近 40 的那個。選擇最理性的數字是什麼？好吧，如果你認為選擇的平均數字將是 50，那麼你可能想選擇 33。但如果你假設其他人也是理性的，那麼你會知道其他人也會選擇 33，那麼你會想選擇該數字的 2/3！你應該走多遠？如果你假設每個人都是完全理性的，那麼你應該選擇數字 1。

但在實踐中進行這個實驗時，人們只使用了 1 或 2 步歸納。最好的策略是比大多數其他人的歸納步驟多進行一步。^[18]

馬克·托馬斯有一個理論，認為我們開始生活在更大的群體中，這使得一個群體中出現創新的機率更大（僅僅因為有更多人）。計算機模型表明，群體規模往往在創新出現的同時變得更大。文化創新需要人們交流。^[19]

一個相關的想法是“馬基雅維利智力假說”，它認為我們進化得如此聰明，以便我們能夠更好地欺騙和操縱他人。^[20]

群體狩獵

一個相關的想法是，我們必須變得更聰明才能進行協調的群體狩獵任務，這需要一定的社會智力。人類是優秀的獵手，他們在幾個方面是專門化的。

人類可以長距離奔跑。很少有其他動物能做到這一點，部分原因是它們會過熱。馬可以長距離奔跑，但部分原因是我們培養了它們。人類的汗腺數量更多，它們會出汗，讓我們保持涼爽。其他群獵動物，如鬣狗，無法像人類一樣保持涼爽，因此它們在黃昏和黎明（它們是暮光動物）時進行狩獵，此時它們可以看到，但不會太熱。另一方面，人類獵人在最熱的時候狩獵：在中午。人類可以追蹤、攜帶水、協調活動和出汗。通常，人類的獵物只是因為過熱或疲憊而倒下。^[21]

狩獵不僅鼓勵了狩獵期間的社交需求，而且也鼓勵了狩獵之後的社交需求。一個人或一組人很難持續地獵取肉類。獵殺的頻率和不可預測性。^[22] 然而，由六人組成的狩獵隊殺死的野牛可以養活 1000 人。^[23] 文化實踐發展起來以分享肉類。不同狩獵群體不頻繁的獵殺導致一個龐大的群體穩定的肉類消費。但要駕馭這一點，並確保人們不是搭便車者，需要更多的社會智力和文化。

有效的狩獵鼓勵了社會群體，提供了更多用於腦部發育、直立姿勢、工具使用（水容器和武器）的卡路里，並鼓勵了良好的視覺系統。

工具使用和手部理論

一個理論是，工具的創造和使用促進了大腦的成長。為了支援這一點，我們自然地將人造事物（人工製品）與世界上的其他事物（如岩石和植物）區分開來。我們自然地會考慮工具的功能。^[21]

人類進化自樹棲物種，即生活在樹上的生物。雖然用於穿越樹枝的手很有用，但它們不需要非常精確。人類可以做到的精確抓握似乎是部分由於我們變成了更陸棲的物種（即，更多地生活在陸地上）。

在地面上，您可以將工具和零件放在伸手可及的地方，這是在樹上很難做到的。黑猩猩會使用簡單的工具，它們在地面上使用的工具比在樹上使用的工具更復雜。不需要用手來導航，可以騰出手來做其他事情，從而使它們進化得更擅長製造和使用工具。^[24]

但一些人指出，大腦尺寸的增加與考古工具製造記錄並不相符。因此，舊石器時代晚期的工具設計改進可能是更大的大腦的結果，而不是原因。 針對這個問題，一種理論上的解決方案是，人類之所以表現更好，不是因為他們很聰明，而是因為他們是很好的文化學習者（參見本頁關於累積文化進化的部分）。

使用工具鼓勵文化學習、直立姿勢、更像手的雙手、生活在地面上而不是樹上，以及長期規劃。

烹飪

雖然我們的祖先可能在 80 萬年前就開始使用火，但火的應用在約 3 萬年前對“直立人、尼安德特人”和“智人”的祖先來說很普遍。這使得烹飪成為可能，而烹飪對人類智力產生了影響。

然而，沒有證據表明人類天生就會烹飪或生火。 一些社會曾在某一時期掌握了生火的文化知識，後來又將其遺失。

烹飪如何影響我們的智力？首先，我們可以花更少的時間咀嚼。黑猩猩每天花大約五個小時咀嚼食物，而人類每天只需要花一個小時。這為其他活動騰出時間。

其次，它使我們能夠擁有更小的牙齒和更短的腸道。這節省了能量，而這些能量可以被我們能量飢渴的大腦利用。 烹飪將消化過程外部化，因為對食物進行可消化處理的許多過程通常在生物體內完成，但在人類中，它是由烹飪和其他文化實踐完成的。人類消耗的熱量可以用來供養更大的大腦，而不是複雜的消化道。 烹飪食物增加了其可用能量。其他動物，如黑猩猩，可以毫無問題地吃生食，但人類對烹飪的依賴反映在這樣一個事實中：那些只吃生食的人通常又瘦又餓——有時女性的體脂下降到如此低的程度，以至於她們停止月經。

這是一個很好的文化影響進化的例子：使用火是一種文化和技術進步，它的大範圍使用使得進化改變了我們的身體。

智力是適應性的嗎？

總的來說，更高的智力幾乎肯定是有適應性的。在人類中，更高的智商與減少疾病、事故和自殺，以及增加壽命相關。然而，在現代工業化社會中，智力更高的人生育孩子的時間更晚，而且比智力較低的人生育的孩子更少。 這突出了這樣一個事實：適者生存的概念更準確地應該被認為是適者繁殖，就進化而言，這是最重要的。

人類大腦尺寸的近期下降

雖然人類大腦經歷了爆炸性的增長，但在過去 1 萬到 2 萬年中，我們的大腦實際上在變小。我們不知道確切的原因，但這裡有一些想法。首先，這可能是因為我們的身體變小了。較大的身體需要更大的神經系統來維持。我們的身體已經變小了一點，可能是由於氣溫升高（較大的身體可以更好地儲存熱量），或者是因為我們一直在馴化自己（家畜體型較小）。較小的身體也意味著骨盆尺寸較小，這將需要更小的頭部才能安全分娩。另一個原因可能是我們開始將知識儲存在外部，比如書籍（現在是計算機，但這在進化上非常近期）。這可能使得進化傾向於更有效率的大腦。更大的大腦在某些任務上可能效率較低，因為資訊必須經過的更長的神經通路會阻礙快速思考。