认知科学：入门/人类如何变得如此聪明的解释

从生物学角度来说，人类在地球上取得了巨大的成功。其他生物也很成功，但它们主要是通过物种形成来实现的——一个新物种会进化来占据一个不同的环境。例如，蚂蚁遍布整个地球，但为了做到这一点，它们进化出了超过 14,000 个不同的物种。另一方面，人类可以在许多环境中生存，这些环境差异巨大，从北极到沙漠，再到雨林，而不需要大量的基因进化。

一般来说，人们认为人类如此成功的原因是我们比任何其他物种都聪明。但这到底意味着什么，尤其是我们是如何变得这样的，仍然是科学界争论不休的领域。

如果我们看看我们的祖先，我们可以通过观察化石头骨来测量他们的脑容量。直立人的脑容量为 930 立方厘米。我们这个物种，智人的平均脑容量为 1,330 立方厘米。特别是，我们的额叶区域发生了变化，这与我们的旧脑相对保持不变，而新脑区域迅速变化的观点一致。人类大脑消耗大量的能量——我们摄入的能量大约有 20-25% 用于维持大脑的运行。这与其他动物相比非常高，例如其他灵长类动物 (8-10%)，或其他哺乳动物 (3-5%)。

人类的大脑是如何变得如此大的呢？

很容易认为进化纯粹是一个遗传过程，它与文化完全分离。但文化变化可以影响基因变化，反之亦然。我们的祖先可能参与了所谓的文化棘轮：文化发生变化，进而改变我们的基因构成，进而改变我们的文化，等等。在人类中发现了一个基因，但在黑猩猩中没有发现，这可能解释了人类大脑中大量神经元的巨大数量。

人类天生就喜欢学习

有些动物出生后就可以开始照顾自己。例如，有些鸟类在孵化后立即开始啄食周围的种子。想想人类婴儿：他们很无助，需要很长时间的照顾和关注。那些鸟类被称为“早熟的”，而人类更“晚熟”。

尽管出生时拥有更多能力似乎更好，但人类存在一个权衡取舍，这对人类大有裨益。由于他们没有天生就拥有大量的内置知识，人类必须随着时间的推移学习如何在世界上生存。这样做的好处是人类可以适应许多环境，包括物理环境和文化环境。因此，人类几乎可以生活在地球上的任何地方。鸟类天生就会寻找种子，但如果它们出生在没有地上种子的环境中，它们就倒霉了。相反，在漫长的成长过程中，人类会学习根据自己出生的文化和环境，以任何必要的方式获取食物。

人类是如何天生就具有如此强烈的学习倾向的呢？这很可能是因为我们的大脑出生时很小。尽管在比较哪些人更聪明时，脑容量和智力之间的关系存在争议，但在跨物种比较时，脑容量和智力之间似乎存在明确的关系。更具体地说，是脑容量与身体尺寸之间的比例：大脑相对于生物体身体尺寸越大，它往往越聪明。

与身体尺寸相比，人类的大脑非常大。对于人类来说，我们的进化生态位似乎与我们的智力有关。我们不是地球上最强壮或数量最多的生物，但我们是地球上最聪明的生物。为此，一个大脑袋是必要的。

问题是，生下大脑袋的婴儿需要一个大的骨盆，如果女人的骨盆太大，她将无法正常奔跑，因为我们直立的姿势（四肢行走的动物没有同样的问题）。如果她不能跑，她可能就无法生存到生育任何孩子。因此，在进化上存在着让女性骨盆更大（为了生下聪明的婴儿）的压力，以及让骨盆更小（这样女性可以奔跑）的相反压力。

这种权衡取舍导致了一些有趣的结果。在分娩过程中，骨盆会扩张并有点分开，以适应婴儿的大脑袋。婴儿的颅骨在出生时是分开的。这些部分逐渐融合在一起。这就是为什么新生儿的头部有一个软点，你不应该按压它。即使有了这些适应，分娩对于人类来说仍然非常危险：这就是智力如此重要的原因。

但也许最重要的适应是婴儿出生时大脑很小，在发育过程中会变大。大脑皮层在出生后生长。 为了实现这一点，出生时需要更少的内置知识。基本上，我们进化出了早产的婴儿。

因此，似乎为了适应智力和直立行走，也让人类拥有了如此多的文化。这也促进了技术积累——人类创造技术，孩子们在成长的环境中学习这些技术，然后他们创造自己的新技术。我们可以看到，直立行走和智力竞赛的结合导致大脑在出生时很小，并且晚熟，这导致了成年人类更灵活的智力。

在脑进化中，一个单一的突变无法导致一个新的、有用的、复杂的大脑区域突然出现。但是，一个单一的突变可能导致另一个大脑区域的复制。在少数个体中，这个新的脑区域可能被用于其他目的，从而带来生存优势，然后这些优势可能被传递下去。请注意，这仅适用于学会以特定方式工作的大脑区域——复制的硬编码系统只能复制相同的功能。 这可能是人类大脑，特别是大脑皮层，看起来几乎相同的的原因之一。

那么，为什么人类会发生智力竞赛，而其他物种却不会呢？有一些理论。我们将讨论其中一个与社会推理有关。

文化智力假说：人类发展出拥有累积文化知识的能力

未加工的食物：许多人认为，如果食物是天然的、未加工的，那么它会更好，但这种观点只可能出现在有杂货店的世界里，在那里你看到的食物已经过预加工，并且为人类消费而培育。在自然环境中，人们食用的许多食物需要大量的加工才能变得可食用。即使是豆类在未经加工的情况下也可能有毒，就像早期的土豆在被人工培育到我们今天所享用的食物之前一样。 当人们说应该吃未加工的食物时，也许他们指的是工业加工过程，而不是手工加工过程。

与学习和社交智力（如下）相关的是，另一个理论认为，使我们与众不同的不是原始智力或学习能力，而是从彼此学习和教导彼此的能力。人类所取得的辉煌成就不是因为我们比其他物种更善于找出和解决问题，而是因为文化随着时间的推移，想出了许多文化中没有一个人真正理解的解决方案。根据这种理论，我们之所以聪明，是因为文化，而不是相反。我们所拥有的特殊之处是学习和教导彼此技能和知识的能力。

有几条证据支持这种观点。

人们在环境中繁衍生息所做的事情通常太复杂，以至于一个或一组个人无法弄清楚。 人们通过个人学习和从文化中其他人的社会学习来学习如何在环境中生存。我们如何知道这是真的？当我们观察欧洲的迷途探险者时，我们看到只有那些学会了当地土著人民知识的人才幸存下来。尽管他们的大脑很聪明，但总体而言，他们无法弄清楚生存所需的复杂技能。

让我们以热带环境的主食作物之一木薯为例。

一碗干木薯。

将木薯从其自然状态转化为可安全食用的食物，需要许多步骤。以下是哥伦比亚亚马逊地区的图卡诺人所做的事情：木薯被刮擦、研磨和清洗，以分离淀粉、纤维和液体。液体被煮沸成饮料，可以饮用。纤维和淀粉放置两天，然后被烘烤食用。如果没有这样做，会导致长期氰化物中毒，但这只是在几年内累积起来的，而且有毒的木薯尝起来并没有什么不同。从这个例子中，很容易看出一个人，甚至是一群聪明的人在一起，都很难弄明白这一点。健康问题只有在几十年后才会显现。文化是随着时间的推移“想出来”的，而且许多文化中的人甚至不知道他们为什么要做这些步骤。使用批判性思维，并根据不知道其目的而删除这个过程的一部分会导致死亡。事实上，在木薯被带到其他大陆的地方，但没有加工技术，存在氰化物中毒问题。似乎很多人仍然没有弄明白。^[11]

甚至有一些例子表明，知道一个过程是如何运作的会使它运作得更糟糕。纳斯卡皮猎人在狩猎驯鹿时使用一种占卜的方法。他们用火炭加热骨头，并解释裂纹。这个过程是随机的，但实际上这有助于猎人们，因为人们自然地想在最近狩猎成功的地方狩猎。但驯鹿出于同样的原因会避开这些地方。因此，使用占卜不仅对猎人们有用，而且它的有效性只在于它是一个随机过程——从某种意义上说，它之所以有效，是因为它不起作用，而知道它是一个随机过程可能会使他们不使用它，从而损害他们成功狩猎的能力。^[12]

该理论表明，我们之所以成功，是因为我们在某一方面很聪明：我们发展了向他人学习的能力。这据说是大约两百万年前在我们属类中发生的。^[13] 令人惊讶的是，有些人甚至认为尼安德特人比人类更聪明，因为他们的脑容量更大，而且灵长类动物的智力可以用脑容量来预测，但他们缺少的是有效地传播文化创新，而人类则拥有更加相互关联的社会群体和更长的寿命。^[14] 据信这发生在几百万年前。^[15]

快速眼动睡眠

另一种理论是，从树上下来可以让人有更多的快速眼动睡眠。

在树上睡觉有从树上掉下来的危险。在地面上睡觉可以避免这种危险，但也存在其他危险。

美洲豹在树上睡觉。

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

特别是，在地面上睡觉可以让您有更多快速眼动睡眠。

社会智力

关于人类如何如此迅速地变得如此聪明的其中一个理论涉及社会认知。人类是社会性动物，至少从农业开始，就生活在高度社会化、等级森严的社会中。^[16]

人类的生存和繁殖依赖于生活在一个复杂的社会世界中，现在仍然如此。这个想法是，那些更善于在这个社会世界中生存的人比那些不善于生存的人活得更久，也繁殖得更多。

思考一个代理人可以进行的社会认知的深度的一种方法是思考代表其他代理人的心态。例如，你可能认为你的母亲认为你在大学。这是深入了一层。但如果你认为你的母亲认为你认为你在学校里表现良好，那就是深入了两层。人们在这种情况下可以推理到多深？

对阅读小说的研究表明，人们很难理解超过第四层的故事情节。^[17] 关于信念处理深度的另一个有趣证据来源来自行为经济学。想象一下，您是一个群体中的一员，每个人都需要选择一个介于 1 和 100 之间的数字。获胜者是猜测的数字最接近平均数字的 2/3 的人。因此，如果平均数字是 60，那么获胜的数字将是最接近 40 的那个。选择最理性的数字是什么？好吧，如果你认为选择的平均数字将是 50，那么你可能想选择 33。但如果你假设其他人也是理性的，那么你会知道其他人也会选择 33，那么你会想选择该数字的 2/3！你应该走多远？如果你假设每个人都是完全理性的，那么你应该选择数字 1。

但在实践中进行这个实验时，人们只使用了 1 或 2 步归纳。最好的策略是比大多数其他人的归纳步骤多进行一步。^[18]

马克·托马斯有一个理论，认为我们开始生活在更大的群体中，这使得一个群体中出现创新的概率更大（仅仅因为有更多人）。计算机模型表明，群体规模往往在创新出现的同时变得更大。文化创新需要人们交流。^[19]

一个相关的想法是“马基雅维利智力假说”，它认为我们进化得如此聪明，以便我们能够更好地欺骗和操纵他人。^[20]

群体狩猎

一个相关的想法是，我们必须变得更聪明才能进行协调的群体狩猎任务，这需要一定的社会智力。人类是优秀的猎手，他们在几个方面是专门化的。

人类可以长距离奔跑。很少有其他动物能做到这一点，部分原因是它们会过热。马可以长距离奔跑，但部分原因是我们培养了它们。人类的汗腺数量更多，它们会出汗，让我们保持凉爽。其他群猎动物，如鬣狗，无法像人类一样保持凉爽，因此它们在黄昏和黎明（它们是暮光动物）时进行狩猎，此时它们可以看到，但不会太热。另一方面，人类猎人在最热的时候狩猎：在中午。人类可以追踪、携带水、协调活动和出汗。通常，人类的猎物只是因为过热或疲惫而倒下。^[21]

狩猎不仅鼓励了狩猎期间的社交需求，而且也鼓励了狩猎之后的社交需求。一个人或一组人很难持续地猎取肉类。猎杀的频率和不可预测性。^[22] 然而，由六人组成的狩猎队杀死的野牛可以养活 1000 人。^[23] 文化实践发展起来以分享肉类。不同狩猎群体不频繁的猎杀导致一个庞大的群体稳定的肉类消费。但要驾驭这一点，并确保人们不是搭便车者，需要更多的社会智力和文化。

有效的狩猎鼓励了社会群体，提供了更多用于脑部发育、直立姿势、工具使用（水容器和武器）的卡路里，并鼓励了良好的视觉系统。

工具使用和手部理论

一个理论是，工具的创造和使用促进了大脑的成长。为了支持这一点，我们自然地将人造事物（人工制品）与世界上的其他事物（如岩石和植物）区分开来。我们自然地会考虑工具的功能。^[21]

人类进化自树栖物种，即生活在树上的生物。虽然用于穿越树枝的手很有用，但它们不需要非常精确。人类可以做到的精确抓握似乎是部分由于我们变成了更陆栖的物种（即，更多地生活在陆地上）。

在地面上，您可以将工具和零件放在伸手可及的地方，这是在树上很难做到的。黑猩猩会使用简单的工具，它们在地面上使用的工具比在树上使用的工具更复杂。不需要用手来导航，可以腾出手来做其他事情，从而使它们进化得更擅长制造和使用工具。^[24]

但一些人指出，大脑尺寸的增加与考古工具制造记录并不相符。因此，旧石器时代晚期的工具设计改进可能是更大的大脑的结果，而不是原因。 针对这个问题，一种理论上的解决方案是，人类之所以表现更好，不是因为他们很聪明，而是因为他们是很好的文化学习者（参见本页关于累积文化进化的部分）。

使用工具鼓励文化学习、直立姿势、更像手的双手、生活在地面上而不是树上，以及长期规划。

烹饪

虽然我们的祖先可能在 80 万年前就开始使用火，但火的应用在约 3 万年前对“直立人、尼安德特人”和“智人”的祖先来说很普遍。这使得烹饪成为可能，而烹饪对人类智力产生了影响。

然而，没有证据表明人类天生就会烹饪或生火。 一些社会曾在某一时期掌握了生火的文化知识，后来又将其遗失。

烹饪如何影响我们的智力？首先，我们可以花更少的时间咀嚼。黑猩猩每天花大约五个小时咀嚼食物，而人类每天只需要花一个小时。这为其他活动腾出时间。

其次，它使我们能够拥有更小的牙齿和更短的肠道。这节省了能量，而这些能量可以被我们能量饥渴的大脑利用。 烹饪将消化过程外部化，因为对食物进行可消化处理的许多过程通常在生物体内完成，但在人类中，它是由烹饪和其他文化实践完成的。人类消耗的热量可以用来供养更大的大脑，而不是复杂的消化道。 烹饪食物增加了其可用能量。其他动物，如黑猩猩，可以毫无问题地吃生食，但人类对烹饪的依赖反映在这样一个事实中：那些只吃生食的人通常又瘦又饿——有时女性的体脂下降到如此低的程度，以至于她们停止月经。

这是一个很好的文化影响进化的例子：使用火是一种文化和技术进步，它的大范围使用使得进化改变了我们的身体。

智力是适应性的吗？

总的来说，更高的智力几乎肯定是有适应性的。在人类中，更高的智商与减少疾病、事故和自杀，以及增加寿命相关。然而，在现代工业化社会中，智力更高的人生育孩子的时间更晚，而且比智力较低的人生育的孩子更少。 这突出了这样一个事实：适者生存的概念更准确地应该被认为是适者繁殖，就进化而言，这是最重要的。

人类大脑尺寸的近期下降

虽然人类大脑经历了爆炸性的增长，但在过去 1 万到 2 万年中，我们的大脑实际上在变小。我们不知道确切的原因，但这里有一些想法。首先，这可能是因为我们的身体变小了。较大的身体需要更大的神经系统来维持。我们的身体已经变小了一点，可能是由于气温升高（较大的身体可以更好地保存热量），或者是因为我们一直在驯化自己（家畜体型较小）。较小的身体也意味着骨盆尺寸较小，这将需要更小的头部才能安全分娩。另一个原因可能是我们开始将知识存储在外部，比如书籍（现在是计算机，但这在进化上非常近期）。这可能使得进化倾向于更有效率的大脑。更大的大脑在某些任务上可能效率较低，因为信息必须经过的更长的神经通路会阻碍快速思考。