嬰兒其實是天生的科學家！這麼久以來，我們對嬰幼兒的看法一直錯得離譜_風聞

來源：環球科學  2019-9-5

30年前，大多數心理學家、哲學家和精神病學家都認為，嬰幼兒沒有理性和是非感，他們的認知僅限於當前的具體事物，無法理解前因後果，也不能體會他人感受，更分不清現實與虛幻。

但過去30年的研究發現，嬰兒知道的事情比我們過去認為的多得多。孩子們認知世界的方式，與科學家非常相似——開展實驗，分析數據，形成直觀的生物、物理和心理學理論。他們的驚人能力從何而來？

2000年前後，科學家就開始研究這些能力背後的計算、進化和神經機制，研究得到的革命性發現不僅會改變我們對嬰兒的看法，也為我們提供了一個全新的角度去認識人類本質。

嬰兒知道什麼？

為什麼這麼長時間以來，我們對嬰幼兒的看法一直錯得這麼離譜？

如果不仔細觀察4歲前的兒童，你很可能會認為他們什麼也不會。畢竟，嬰兒不會説話；而學齡前兒童，也不能條理分明地表達自己的想法。向3歲左右的小孩提出一個開放式問題，你得到的回答很可能是意識流的，雖然可愛，卻不知所云。瑞士心理學先驅讓·皮亞熱等較早研究兒童思維的科學家認為，兒童的想法毫無理性和邏輯可言，只以自我為中心，對因果關係沒有概念。

轉變始於上世紀70年代末。

科學家開始用新技術觀察嬰幼兒做了什麼，而不只是記錄他們説了什麼。通常，嬰兒更喜歡觀察新奇事物，會把更多注意力放在突發事件而非可預測的事件上，因此研究人員可根據這種行為，弄清楚他們在期待什麼。不過，最有力的證據還是來自對嬰幼兒行為的直接觀察：他們想要去抓或爬向什麼東西？他們如何模仿周圍人的動作？

儘管嬰幼兒難以告訴我們他們的想法，但我們可以更巧妙地利用語言，推測出他們知道些什麼。密歇根大學安阿伯分校的亨利·威爾曼就曾分析兒童自發對話的錄音，從中尋找能揭示兒童想法的線索。我們還可以向兒童提一些針對性極強的問題，比如讓他們在兩個選擇中進行取捨，這比開放式問題更有利於分析。

在上世紀80年代中期及整個90年代，科學家通過這些技巧發現，嬰幼兒對周圍世界已有很多瞭解，他們的認知並不限於具體的和當前的感受。伊利諾伊大學的勒妮·巴亞爾容和哈佛大學的伊麗莎白·S·斯佩爾克發現，嬰兒能夠理解一些基本的物理關係，比如運動軌跡、重力和容量等。當玩具車似乎要穿過一堵實心牆時，他們往往看得更起勁，對日常生活中符合基本物理學原理的事件卻不太關注。

長到三四歲，兒童具有了一些基本的生物學概念，對生長、遺傳、疾病也有了初步認識。這説明兒童在看待事物時，不僅僅停留在表面。

到了20世紀末，一些研究已經證實，嬰兒具有抽象而複雜的知識，而且隨着年齡增長，這類知識還會迅速增加。一些科學家甚至認為，嬰兒生來就掌握很多知識，比如對於事物和人類的行為規律的認識。毫無疑問，新生兒的大腦絕不是一片空白，不過兒童知識結構的變化説明，他們也在通過自身經歷認識世界。

人類如何從大量複雜的感官信息中認識世界，一直是心理學和哲學上的一大謎團。過去十多年，對於嬰兒為何能又快又多又準地獲取知識，科學家已經瞭解得越來越多。確切地説，我們發現嬰兒具有一種非同尋常的能力：從統計規律中學習。

像科學家一樣分析

1996年，羅切斯特大學的珍妮·R·薩弗蘭等通過對語言語音模式的研究，首次證實嬰兒具備這樣的能力。他們給8個月大的嬰兒播放一組具有統計規律的音節，比如“bi”跟在3次“ro”之後，而“da”總是在“bi”的後面。

然後，他們再播放另一組音節，可能與上一次相同，也可能不同。如果統計規律不一樣，嬰兒明顯會花更多的時間去聽這組音節。

最近一些研究顯示，嬰兒不僅能發現音調、視覺場景中的統計規律，還可以歸納出更為抽象的語法規則。

嬰兒甚至能理解統計樣本和取樣羣體間的關係。在2008年的一項研究中，我的同事徐飛給8個月大的嬰兒展示了滿滿一盒乒乓球，混放着80個白球和20個紅球。然後，他看似隨機地從中拿出5個球，如果是4紅1白（這種情況不大可能出現），而不是和總體比例一致的4白1紅，嬰兒就會顯得更吃驚——也就是説，他們會花更多時間和精力來觀察。

▲嬰兒具有從統計規律中學習的能力

統計規律僅僅是第一步。更讓人吃驚的是，嬰兒像科學家一樣，能根據統計規律作出判斷，形成對世間萬物的看法。

在另一版本的“乒乓球實驗”中，實驗對象是一組20個月大的嬰兒，他們面前的玩具由乒乓球換成了青蛙和鴨子。

研究人員先從盒子裏拿出5個玩具，然後讓嬰兒從桌上的玩具（還是青蛙和鴨子）中挑一個給她。

如果盒子裏玩具青蛙居多，研究人員拿出來的也以青蛙為主，嬰兒在挑選玩具時就沒有明顯傾向。相反，如果研究人員拿出來的玩具主要是鴨子，嬰兒就傾向於給她鴨子——顯然，嬰兒認為根據統計學規律，從盒子裏拿出的玩具不可能以鴨子為主，因此研究員的選擇不是隨機的，而是她比較喜歡鴨子。

我們實驗室一直在研究幼兒如何利用統計學證據和實驗來弄清事件的前因後果。

初步結果顯示，認為幼兒沒有因果概念的想法絕對是錯誤的。研究中，我們使用了一台名為“blicket檢測器”的設備：把某些物品放在上面，它會發光，播放音樂，表示這是blicket；而把另一些物品放上去，則沒有任何動靜，表示這不是blicket。利用該設備，我們可以向幼兒演示多種模式的實驗現象，然後看他們能從這些現象中歸納出怎樣的因果關係。究竟哪些物品才算是blicket？

2007年，我和塔馬·庫什尼爾發現，學齡前兒童能通過概率分析，獲知“blicket檢測器”是如何運行的。我們反覆從兩個物塊中挑一個放到設備上：如果放的是紅色物塊，3次中有兩次能使設備發光，而放藍色物塊時，3次中設備只會發光1次。儘管孩子們還不會加減運算，但他們更傾向於把紅色物塊放到設備上。

遙控設備上的物塊，使之晃動，也可使設備發光。在這種情況下，幼兒仍能正確判斷出，晃動哪個物塊能以更高概率使機器發光。雖然在實驗之初，孩子們認為隔空控制物塊是不可能的（我們曾問過他們），但根據事件發生的概率，他們能不斷髮現讓他們感到吃驚的事實，從全新的角度去認識這個世界。

這些結果顯示，孩子們自發玩耍的過程（任何東西都想抓來玩），其實也是不斷實驗、探究事物因果關係的過程——這是最有效的探索世界的方法。

▲大腦中的“計算機”

顯然，孩子們並非像成年科學家那樣，有意識地開展實驗或分析數據。不過，兒童大腦在無意識中處理信息的方式，必定與科研思維類似。認知科學的一個重要概念就是，大腦就像由進化設計出的計算機，運行着由日常經歷編寫的程序。

計算科學家和哲學家已開始用與概率相關的數學概念，來理解科學家和兒童那強大的學習能力。在一種全新的機器學習程序開發方法中，科學家運用了所謂的“概率模型”（也叫貝葉斯模型或貝葉斯網絡），這樣的程序可解開復雜的基因表達問題，幫助理解氣候變化。這種程序設計方法也讓我們對兒童大腦“計算機”的可能運作方式有了新的認識。

概率模型結合了兩種基本概念。首先，它們用數學方法來描述兒童對人、事物和詞語可能作出的各種假設。比如，我們可以把兒童的因果概念描繪成一張事物間的因果關係圖，在“按藍色槓桿”的圖標前，畫一個箭頭指向“玩具鴨子彈出”，來描述這種假設。

其次，程序可以通過系統分析，把各種假設和不同模式的事件發生的概率聯繫起來——那些所謂的“模式”，也就是在科學實驗和統計分析中出現的“規律”。一種假設與數據越吻合，正確的可能性就越大。我認為，兒童大腦可能也是以相似的機制，把自己對世界萬物的各種假設與各類事件的發生概率聯繫起來。不過，兒童的推理方式非常複雜和微妙，簡單的關聯或規則很難解釋清楚。

此外，當兒童下意識地使用貝葉斯統計分析法考慮非常規的可能事件時，他們可能比成年人更有優勢。在一項研究中，我和同事向一些4歲兒童和成年人展示了一台“blicket 檢測器”，只是它的運行方式與此前的檢測器有所不同：要把兩個物塊同時放上去才能啓動。4歲兒童比成年人更容易領會這個不同以往的因果關係。成年人似乎更依賴以往的知識和經驗，認為檢測器通常不會以這種方式運行，哪怕證據已經暗示他們，面前的這台檢測器與以往不同。

我們在近期開展的另一個實驗中發現，如果幼兒認為有人在指導自己，就會改變統計分析的方法，可能導致創造力下降。研究人員給4歲兒童拿了一個玩具，只有按正確順序進行操作（比如先拉一下把柄，再捏一下上面的小球），玩具才會播放音樂。

研究人員先對部分孩子説：“我也不知道怎麼玩，我們一起試試看。”然後，她嘗試了多次操作，故意在每次操作中加入一些多餘動作，只不過有些操作的最後幾步的順序是正確的，玩具會播放音樂，而有些操作則不正確。當研究人員讓孩子自己操作玩具，很多孩子都能根據他們觀察到的統計規律，排除多餘動作，提煉出準確而簡短的操作步驟。

對於其餘孩子，研究人員則説要教他們玩玩具，讓他們知道哪些操作能使玩具播放音樂，哪些又不能。然後，她用玩具進行示範，方式和上次一樣。

當孩子們自己玩玩具時，沒人嘗試簡短有效的操作步驟，而是照搬研究人員的整套動作。

這些孩子沒有注意到示範過程中的統計規律嗎？也許不是，他們的行為可用一種貝葉斯模型來準確描述，而這種模型中有這樣一條假設：“老師”教給他們的就是最有效的操作方法。

簡單來講，如果這位老師知道更簡短的操作步驟，她在演示時是不會夾雜多餘動作的。

我們的童年為什麼這麼長？

如果大腦是由進化設計的電腦，我們還想知道，嬰幼兒那異乎尋常的學習能力是怎麼進化而來的，背後又有怎樣的神經機制？最近的一些生物學觀點，和我們在心理學實驗中觀察到的現象非常吻合。

從進化的角度看，人類最顯著的特徵之一就是我們超長的發育期。人類的童年比任何動物都長很多。為什麼嬰兒在這麼長的時間內都無法自立，需要成年人耗費那麼多精力來撫養？

縱觀動物界，智力越高，適應性越強的動物，幼仔的發育期就越長。“早熟”動物，如雞類，為了適應環境生存需要，往往進化出高度特化的本能，因此幼體成熟很快。而“晚成”動物 則需要向父母學習生存技巧。比如，烏鴉可利用一種新東西（比如一截電線），想辦法把它做成一種工具，但小烏鴉依賴父母的時間遠長於雞類。

學習策略能賦予動物很大的生存優勢，但在沒學會各種生存技能之前往往不能自保。為了化解這個矛盾，進化為成年和幼年動物分配了不同的任務：在父母的保護下，幼仔只須學習如何生存，熟悉周圍環境，無須做其他事。成年後，動物就可以用它們學到的知識，更好地生存和繁衍，哺育下一代。從本質上説，嬰兒就是為了學習而生的。

這種學習能力的大腦機制，也在神經科學家的努力下逐漸浮出水面。相對於成年人，嬰兒大腦的可塑性更強，神經元間的連接更多，而且沒有哪個神經連接的使用頻率特別高。但隨着年齡增大，沒用過的連接會逐漸消失，有用的則會不斷增強。嬰兒腦中還有很多高濃度的化學物質，能輕易改變神經元間的連接。

前額葉皮層是人類特有的腦區，發育時間極長。在成年人中，這一區域負責集中注意力、制定計劃、控制行為等高級功能，這些能力的高低取決於童年時期長期學習的效果。到25歲左右，這一腦區可能才基本發育成熟。

嬰幼兒的前額葉沒有發育成熟，缺乏控制力看似一大缺陷，但對學習大有裨益。前額葉會抑制不恰當的思維和行為，沒有了這層束縛，嬰幼兒就能自由探索周圍事物。不過，一個人不能兼具孩子般的創造性探索和靈活學習的能力，以及成人才具有的高效計劃力和執行力，因為高效行動需要大腦具有快速的自動處理能力和高度簡潔的神經迴路，學習則要求大腦具有可塑性，從本質上説，這兩種大腦特徵是相互對立的。

科學家對童年和人類本質已有了新的認識。嬰幼兒絕不僅僅是未發育完全的人，漫長的童年期是進化的一個“精心安排”，方便兒童去改變和創造、學習和探索，這些人類特有的能力以最純粹的形式出現在生命早期。

我們都曾是不能自立的嬰兒，這非但沒有阻礙人類的進步，反而是我們能夠進步的原因。

童年，以及對兒童的呵護，這是人性的基點。