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婴儿天生都是科学家 能像科学家一样分析

2013-01-20 09:20 来源:三九健康网 

30年前,大多数心理学家、哲学家和精神病学家都认为,婴幼儿以自我为中心,没有理性和是非感,他们的认知仅限于当前的具体事物,无法理解前因后果,也不能体会他人感受,更分不清现实与虚幻。即使现在,人们也常把孩子看作不完整的人。

但过去30年的研究发现,婴儿知道的事情比我们过去认为的多得多。孩子们认知世界的方式,与科学家非常相似——开展实验,分析数据,形成直观的生物、物理和心理学理论。他们的惊人能力从何而来?2000年前后,科学家就开始研究这些能力背后的计算、进化和神经机制,研究得到的革命性发现不仅会改变我们对婴儿的看法,也为我们提供了一个全新的角度去认识人类本质。

婴儿知道什么?

为什么这么长时间以来,我们对婴幼儿的看法一直错得这么离谱?如果不仔细观察4岁前(年龄段的划分稍后会讲到)的儿童,你很可能会认为他们什么也不会。毕竟,婴儿不会说话;而学龄前儿童,也不能条理分明地表达自己的想法。向3岁左右的小孩提出一个开放式问题,你得到的回答很可能是意识流的,虽然可爱,却不知所云。瑞士心理学先驱让·皮亚热(Jean Piaget)等较早研究儿童思维的科学家认为,儿童的想法毫无理性和逻辑可言,只以自我为中心,对因果关系没有概念。

转变始于上世纪70年代末。科学家开始用新技术观察婴幼儿做了什么,而不只是记录他们说了些什么。通常,婴儿更喜欢观察新奇事物,会把更多注意力放在突发事件而非可预测的事件上,因此研究人员可根据这种行为,弄清楚他们在期待什么。不过,最有力的证据还是来自对婴幼儿行为的直接观察:他们想要去抓或爬向什么东西?如何模仿周围人的动作?

尽管婴幼儿难以告诉我们他们的想法,但我们可以更巧妙地利用语言,推测出他们知道些什么。美国密歇根大学安阿伯分校的亨利·威尔曼(Henry Wellman)就曾分析儿童自发对话的录音,从中寻找能揭示儿童想法的线索。我们还可以向儿童提一些针对性极强的问题,比如让他们在两个选择中进行取舍,这比开放式问题更有利于分析。

在上世纪80年代中期及整个90年代,科学家通过这些技巧发现,婴幼儿对周围世界已有很多了解,他们的认知并不限于具体的和当前的感受。美国伊利诺伊大学的勒妮·巴亚尔容(Renée Baillargeon)和哈佛大学的伊丽莎白·S·斯佩尔克(Elizabeth S. Spelke)发现,婴儿能够理解一些基本的物理关系,比如运动轨迹、重力和容量等。当玩具车似乎要穿过一堵实心墙时,他们往往看得更起劲,对日常生活中符合基本物理学原理的事件却不太关注。

长到三四岁,儿童具有了一些基本的生物学概念,对生长、遗传、疾病也有了初步认识。这说明儿童在看待事物时,不仅仅停留在表面。美国密歇根大学的苏珊·A·格尔曼(Susan A. Gelman)发现,幼儿都认为动植物有一种看不见的“精髓”,不管外表怎么变化,这个“精髓”始终不变。

对婴幼儿来说,最重要的知识是对人的认识。美国华盛顿大学的安德鲁·N·梅佐夫(Andrew N. Meltzoff)研究表明,刚出生的婴儿就知道人是特殊的,会模仿别人的面部表情。

1996年,我和贝蒂·雷帕科利(Betty Repacholi,现居住在华盛顿)发现,18个月大的婴儿就能分辨他人的喜好。实验中,研究人员把一碗生的花椰菜和一碗金鱼饼干放在14或18个月大的婴儿面前,然后每份都品尝一下,做出喜欢或厌恶的表情,然后向孩子伸出手,问道:“能给我一点吗?”如果研究人员表现得似乎很喜欢花椰菜,18个月大的婴儿通常会把花椰菜递出去,即使他们自己不喜欢这种东西(14个月大的婴儿总是拿饼干给研究人员)。这项研究表明,年龄如此小的孩子也不是完全以自我为中心,他们至少能以简单的方式理解他人的想法。到了4岁,孩子对日常心理学的理解更加深入,可以解释一个人是否因为相信一些错误的东西而举止反常。

到了20世纪末,一些研究已经证实,婴儿具有抽象而复杂的知识,而且随着年龄增长,这类知识还会迅速增加。一些科学家甚至认为,婴儿生来就掌握很多知识,比如对于事物和人类的行为规律的认识。毫无疑问,新生儿的大脑绝不是一片空白,不过儿童知识结构的变化说明,他们也在通过自身经历认识世界。

人类如何从大量复杂的感官信息中认识世界,一直是心理学和哲学上的一大谜团。过去十年,对于婴儿为何能又快又多又准地获取知识,科学家已经了解得越来越多。确切地说,我们发现婴儿具有一种非同寻常的能力:从统计规律中学习。

像科学家一样分析

1996年,美国罗切斯特大学的珍妮·R·萨弗兰(Jenny R. Saffran)、理查德·N·阿斯林( Richard N. Aslin)和埃利萨·L·纽波特(Elissa L. Newport)通过对语言语音模式的研究,首次证实婴儿具备这样的能力。他们给8个月大的婴儿播放一组具有统计规律的音节,比如“bi”跟在3次“ro”之后,而“da”总是在“bi”的后面。然后,他们再播放另一组音节,可能与上一次相同,也可能不同。如果统计规律不一样,婴儿明显会花更多的时间去听这组音节。最近一些研究显示,婴儿不仅能发现音调、视觉场景中的统计规律,还可以归纳出更为抽象的语法规则。

婴儿甚至能理解统计样本和取样群体间的关系。在2008年的一项研究中,我的同事徐飞(Fei Xu)给一些8个月大的婴儿展示了满满一盒乒乓球,混放着80个白球和20个红球。然后,他看似随机地从中拿出5个球,如果是4红1白(这种情况不大可能出现),而不是和总体比例一致的4白1红,婴儿就会显得更吃惊——也就是说,他们会花更多的时间和精力来观察乒乓球。

统计规律仅仅是第一步。更让人吃惊的是,婴儿像科学家一样,能根据统计规律作出判断,形成对世间万物的看法。在另一版本的“乒乓球实验”中,实验对象是一组20个月大的婴儿,他们面前的玩具由乒乓球换成了青蛙和鸭子。研究人员先从盒子里拿出5个玩具,然后让婴儿从桌上的玩具(还是青蛙和鸭子)中挑一个给她。如果盒子里玩具青蛙居多,研究人员拿出来的也以青蛙为主,婴儿在挑选玩具时就没有明显倾向。相反,如果研究人员拿出来的玩具主要是鸭子,婴儿就倾向于给她鸭子——显然,婴儿认为根据统计学规律,从盒子里拿出的玩具不可能以鸭子为主,因此研究员的选择不是随机的,而是她比较喜欢鸭子。

我们实验室一直在研究幼儿如何利用统计学证据和实验来弄清事件的前因后果。初步结果显示,认为幼儿没有因果概念的想法绝对是错误的。研究中,我们使用了一台名为“blicket检测器” (blicket detector)的设备:把某些物品放在上面,它会发光,播放音乐,表示这是blicket;而把另一些物品放上去,则没有任何动静,表示这不是blicket。利用该设备,我们可以向幼儿演示多种模式的实验现象,然后看他们能从这些现象中归纳出怎样的因果关系。究竟哪些物品才算是blicket?

2007年,我和塔马·库什尼尔(Tamar Kushnir,现任职于美国康奈尔大学)发现,学龄前儿童能通过概率分析,获知“blicket检测器”是如何运行的。我们反复从两个物块中挑一个放到设备上:如果放的是红色物块,3次中有两次能使设备发光,而放蓝色物块时,3次中设备只会发光1次。尽管孩子们还不会加减运算,但他们更倾向于把红色物块放到设备上。

遥控设备上的物块,使之晃动,也可使设备发光。在这种情况下,幼儿仍能正确判断出,晃动哪个物块能以更高概率使机器发光。虽然在实验之初,孩子们认为隔空控制物块是不可能的(我们曾问过他们),但根据事件发生的概率,他们能不断发现让他们感到吃惊的事实,从全新的角度去认识这个世界。

在另一项实验中,我和劳拉·舒尔茨(Laura Schulz,现任职于美国麻省理工学院)给一组4岁儿童展示了一个玩具,玩具顶部有一个开关和一蓝一红两个齿轮。打开开关,齿轮就会转动。这个玩具虽然简单,工作原理却可以有很多种:可能是开关让两个齿轮同时转动,也可能是开关启动了蓝色齿轮,蓝色齿轮再带动红色齿轮,诸如此类。我们向孩子们展示了每种原理的示意图,比如红色齿轮的转动可能是因为受到蓝色齿轮的推动。接着,我们拿来好几个这样的玩具,每个玩具的工作原理都不同,然后为孩子们做一些相对复杂的演示,暗示玩具是怎么运转的。孩子们会看到,如果我们取下红色齿轮,再打开开关,蓝色齿轮仍会转动,但如果先取下蓝色齿轮再打开开关,玩具不会有任何动静。让人吃惊的是,当我们让这些孩子挑选每个玩具对应的运行原理图时,他们能根据自己看到的演示过程,很快弄清楚玩具是怎么运转的,找出相应的原理图。不仅如此,当另一组孩子单独面对玩具时,他们会以各种方式把玩玩具,以便弄清楚运行原理——就像在做实验一样。

舒尔茨用另一种玩具又做了一组实验。这个玩具有两根杠杆,分别连着玩具鸭子和玩偶。按一下杠杆,鸭子或玩偶就会冒出来。向一组学龄前儿童演示时,一次只按一根杠杆,相应的玩具即会出现。而给第二组儿童演示时,则同时按两根杠杆,鸭子和玩偶会一起出现,但他们从未看到单独按一根杠杆时会出现什么情况。然后,研究人员让孩子们自己玩这个玩具。第一组孩子花在玩具上的时间,远少于第二组的孩子,因为他们已经知道玩具的工作原理,兴趣大减。第二组孩子则面对着一个谜团,他们不由自主地玩着玩具,很快就弄清楚按下一根杠杆会发生什么事情。

这些结果显示,孩子们自发玩耍的过程(任何东西都想抓来玩),其实也是不断实验、探究事物因果关系的过程——这是最有效的探索世界是怎么运行的方法。