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动物有意识吗?

来源:赛先生 2017-04-21     

  2012年7月,来自多个研究领域的多位国际著名科学家齐聚英国剑桥大学,签署了“关于动物意识的剑桥宣言(The Cambridge Declaration on Consciousness)”,宣言指出:

  新皮质的缺失并不妨碍有机体脱离经历中的受激状态。许多证据一致地表明,动物在神经解剖、神经化学和神经生理上有意识的基质,从而有能力表达意向性行为。因此,人类并不是唯一具有产生意识的神经基质的物种。非人动物,包括哺乳动物、鸟类以及许多其他动物,包括章鱼,也有这些神经基质。

  “动物有意识(灵魂)吗?”,这个简单的问题眼下却不能作出简单明了的问答。《赛先生》近期将推出一系列文章,是为一位年届八旬的学者对此问题的思考。结合动物的意识问题的早期民间传说,作者引用了行为科学和脑科学的观察研究结果,并着重分析了动物的社会性群体意识,深入浅出地对动物的感官知觉、情感表达、生存技巧和智能行动的进化与人类进行比较,并最终得到富含启示的结论。本文为该系列文章的第一篇。

(图片来源:pixabay)

  撰文 汪云九(中国科学院生物物理研究所脑和认知科学国家重点实验室)

  编辑 李娟

  佛教教义信奉众生平等,人不过是宇宙大家庭中的一员,人在生死大轮回中可以与其他动物互相转化,如果罪过太多,来世可能投胎成牛马。电视剧“红高粱”中,酿酒师罗汉认为高粱是有灵性的。美洲的印第安人把玉米敬奉为神灵,称“玉米是墨西哥文化的根基,是墨西哥的象征,是我们无穷无尽的灵感的源泉”。在他们的信念中把灵性从动物扩大到植物界了。我国的藏民族相信一山一水皆有神灵,所以他们一辈子都走在朝圣的路上,一辈子都有磕不完的头。这种信念在哲学上称为泛灵论(animism or panpsychism),他们相信万物皆有神灵[1]。与此相反的观点认为,人是万物至尊,君临天下,其他动植物概莫能言。

  那么客观上哪种观点是对的呢?首先,我们来看看到底什么是“意识”。

  什么是意识?

  意识,被心理学字典定义为“觉知和自觉”,即主体能知道本身的状况和感知周围的环境情况。大家知道人有五种感觉(视、听、嗅、味和触觉),五种情感状态(喜、怒、哀、乐、愁)以及许多认知能力(学习、记忆、语言、识别……)。事实上,许多动物或多或少也有这些能力。我们可以把三种主要的脑功能:情(感)、智(能)、意(识),在进化历程中不同种类动物的发展过程列出来(表1),来考察比较哪些是人类特有,哪些是人类不及其他动物的。

  表1. 脑行为进化历程,本表列出脑功能的三个主要方面(情感、意识和智能)从最低等动物直至人类的进化过程。

  表1中给出的脑功能之间的划分,并非严格的区分,而是粗略的甚至有点模糊的。例如,智能表现必须是在意识清醒状态下进行。各种情感表现也是在意识清醒状态下考虑的。所谓低等、中等和高等动物之间的区分也是粗略的,因为动物的进化并非是一条跑道上进行的。而是形成一颗进化树,有时对一片叶子(物种)而言很难说它是高等、中等还是低等的。

  意识的基础是感觉,上面说到人有五种感觉,其实是不太科学和不严格的。更准确地说人的感觉分两大类,一类感觉是觉察外界环境变化,包括视、听、化学(味、嗅)和皮肤感觉(压力、温度、痛觉等);第二类是体内感觉,包括:内耳平衡感、肌肉牵张感觉、内脏感觉等。比较人和动物的感觉范围及灵敏度,人并非绝对冠军。

  让我们先从感知觉谈起。 人是视觉动物,百分之八十以上的环境信息通过视觉进入大脑。但是某些鹰类的分辨力比人类高十倍。人只有三种色素细胞,而有种螳螂虾的色素细胞多达十种!有些蛇类有红外线感受器,用它来发现鼠类的动静。有的蜜蜂有紫外线光感受能力,而沙漠蚁则根据偏振光导航。这些低等动物在光感受范围内就比人类视觉感受范围更广。

  大象的足上有极低频振动感受器,有些鲸类也用极低频水中声波进行数千里远的通讯,蝙蝠和海豚则利用人类听不到的超声通讯来捕食。许多动物所感知的声波远在人的听觉频率范围(20~ 25000Hz)之外。

  人所共知,犬的嗅觉比人要灵敏数十万倍。电鳗生活在热带河流中,河水浑浊,视觉几乎没用,它们靠电场来定位和捕食。

  这些都表明动物在感觉性质的内容以及灵敏度上,比人类有其优势。感官是心灵的窗户,多一扇窗户或者开一个大窗户,肯定可以多看一些风景。从这个意义上说,人类的意识世界不见得一定比其他动物丰富。正常人难以理解盲人的精神世界,人类也以难以理解其他动物的意识世界。

  我们再来对比一下人类与其他动物的情感世界。

  人类与动物的情感世界有何不同?

  中医把人的情感分为七种:喜、怒、忧、思、悲、恐和惊。国外心理学认为有八种基本情绪:恐惧、惊讶、悲痛、厌恶(disgust)、愤怒、期待(anticipation)、快乐和接受。在此基本情绪基础上还有部分混合情绪,例如:接受与恐惧混合则成屈从,接受与快乐混合则成爱等等。

  在比较人与动物的情感表述能力时,不得不考虑到两大障碍:一是人类有丰富的表达感情的肌肉,集中在脸部,当然肢体也有部分的表达能力。其他动物则缺少丰富的脸部肌肉表达感情的能力,即使猴子和猩猩等高等哺乳动物,也只有少数感情表达能力。二是人的语言能力,这也是动物界中独一无二的。人类社会中,语言也是感情的极重要的载体。

  在谈到情感问题时,不能不谈到进化论创立者达尔文(Charles Darwin)所著《人与动物的情感》一书[2]。该书被誉为人类文明史上第一部关于人类及动物的情感表达方式及其起源的系统研究。他通过世界上各大洲土著人及物种的调查研究,并利用他友人及学者提供的资料,对人类、犬、猫、鼠、猴、鹅、蛇、马、羊以及狒狒等分布在澳洲、新西兰、马来岛、中国、印度、非洲以及美洲的动物进行观察,历时三十余年,写成此开山之作。

  在此书中,他详尽地描述了八种人类特殊的情感表述:1)苦恼与涕哭;2)忧郁、担心、悲哀、丧胆与绝望;3)喜悦、高兴、情爱、柔情、皈依;4)反省、默想、不高兴、不平、下决心;5)怨恨与愤怒;6)侮辱、轻蔑、厌恶、过失、傲慢等无力、忍耐、肯定、否定;7)惊异、惊愣、恐怖、震骇;8)惭愧、羞耻、谦虚、赧颜。这些特殊的情感表达在世界各地方的民族中都有表现,而且大多数通过面部表情肌呈现,当然也伴随躯体的其他活动,如呼吸急促、心跳加快、毛孔张开、瞳孔放大等等。有些情感反应与后天教育及文化背景有关。

  而动物的情感反应则相对比较原始,脸部表情比较简单,躯体反应比较明显:如吼声、毛发竖立、摆尾、露牙……这些反应常常与生俱来,而非后天学习而得。显然人的情感表情比其他动物远为丰富多彩。

  上世纪末,世界上学术界掀起用自然科学方法研究意识问题的高潮,其中的领军人物、诺贝尔奖获得者F. Crick在他的《惊人的假设》一书中写道,“哲学家大体上可分为两类:自己养狗的确信狗有灵魂,自己没有狗的则否认灵魂的存在”[3]。Koch是Crick的忘年交,他的书封页上写明是献给Koch的。现在Crick已故去,Koch是国际上研究意识问题的骨干人物。他在Scientific American Mind一文中写道,他从小与一条爱犬在家庭中长大,所以他自认为是泛灵论者。

  日本有一个家喻户晓的关于义犬的故事:

  上世纪二十年代,一只名为八公的幼犬被一贵族放在木笼内带着上火车,不幸在车站丢失,后被一位东京大学农学教授收养,主人非常喜欢它,与之形影不离。每天早上教授从涩谷登车到上野站下车到东大讲课。出门时八公总是跟在后面,到了车站教授拍八公的脑袋说:“我要去上班了,晚上记得来车站来接我!”说完八公在原地蹲下看着教授上车。每天下午六时,八公会在车站接教授。这一习惯一直保持四年。1925年底,教授在回家途中心脏病突发去世,但八公依然到车站等候教授,之后一连九年始终不渝。女主人卖了房子,把它送到别处寄养,但八公仍到车站去等候。1934年,八公年迈,下雪仍在车站边坐等,直至死去,大雪覆盖了八公的躯体。

八公的图片(图片来源:公有领域)

  人们为纪念这个忠诚的义犬,在东京涩谷车站塑立一座八公的铜像,现称“八公”出入口,他的遗体被制成标本保存。八公的行为虽属情感范围,却已上升至道德层面,因为忠诚已不是简单的情感反应了。

  我们从小就听说,牛羊之类家禽在牵赴屠宰场的路上会跪地不起,流泪不止,好像它知道自己的悲惨下场似的。这些故事还有许多。有的故事可能确有其事,可以作进一步研究线索。有的却是虚构臆想的,只能作茶余饭后的谈资之用[4,5,6]。

  如果从认知功能来比较人与其他动物的优劣,人的认知能力应当占有绝对优势,因为人类拥有高度发达的大脑语言皮质、精巧的发音器官和灵敏的听觉器官。语言成为人类通讯的重要手段,从最初文字的发明到如今的信息时代,人类社会的发展已达到几何级数的速度,是其他动物望尘莫及的。

  但是如果从生存技巧角度来比较人与其他动物呢?你会发现,人类在许多方面只好甘拜下风了。角马、斑马等食草动物在出生后数分钟内就自己会站立起来,略加练习就会奔跑自如。而人需要练习二三年时间才会奔跑。更令人感叹的是,鸟类幼鸟待到羽毛丰满后,不需要母亲教导,就能一飞冲天,翱翔天空。而人类如不依赖机械是绝不可能飞上天空的。所以说,人类上天靠的是头脑,而鸟类上天靠的是翅膀和神经系统的控制。世界上成千上万的昆虫也会飞翔,是上苍给予他们的本能。

  1973年诺贝尔生理学和医学奖获得者Karl Ritter von Frisch出版了一本名为《动物的建筑艺术》的高级科普著作[7],这是动物行为学方面的经典之作。他观察了许多鼠类(禾鼠、瞳鼠、松鼠等),鸟类(啄木鸟、鸟、翠鸟……),昆虫(蜜蜂、蚂蚁、白蚁……),鱼类(鲑、虾虎鱼、刺鱼……),蛙类(树蛙……),爬行类(龟、鳄鱼……)等动物,详细生动地描述了它们的生活习性,特别是它们的筑巢和挖洞本领,配有许多手绘插图,异常精美。作者的文笔以及译者的文字功夫均相当精到,令读者倍感享受。

  该书中有一节关于白蚁筑巢的内容,读起来使科技发达的人类有点汗颜。白蚁巢可高达3至4米,多达数百万只白蚁在此生活、劳动、繁殖,这需要氧气供应和排出废气,否则十二小时内白蚁就会窒息而亡。白蚁是一种天生的伟大的建筑师,巢内建有自然通风的通道,不需空调设备,节能又环保。而人类到21世纪还解决不好这个问题。顺便提一句,蚁冢的高度相比白蚁的大小,相当于人造帝国大厦的四倍。白蚁在建造如此高的超级大厦时就设计安装好绿色空调设备,实在令人感叹!

  Frisch在该书的最后一句话中说:“……有些造化将永远不会被即使是人类的智力所理解!”笔者对动物的敬畏之心也油然而生!

  (待续)

  参考文献

  [1] Koch C: Ubiquitous Minds, Sci. Am. Mind, Jan/Feb.2014.27-29.

  [2] 达尔文 C 著 .余人等译 .人与动物的情感 .成都:四川人民出版社,1999 .原书名为 The Expression of the Emotions in Man and Animals.

  [3] 克里克. F 著 . 汪云九,齐翔林,吴新年,管晓东译 .惊人的假设:灵魂的科学探索 .长沙:湖南科技出版社,1998

  原著:Francis Crick: The Astonishing Hypothesis:The Scientific Search for the Soul. Charles Scribner‘s Sons NY.1994.

  [4] 威尔斯.H.G 著 .梅友,关东生编译,感情动物:行为的爱和探索的美 .北京:作家出版社,1999

  [5] 法布尔. 太阳工作室译 .昆虫物语 .石家庄,河北教育出版社,1998

  [6] 勒格罗. 太阳工作室编译 .敬畏生命.北京:作家出版社,1999

  [7] 弗里施.卡尔著 .王家骏、王家骅译 .动物的建筑艺术 .北京:科学普及出版社,1983

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