科學人觀點

會記、會忘、會算、會賭:草木有知?

特定的機制只能解決特定的問題,不會有類化的表現,更沒有觸類旁通的可能性,離知「知」為智的境界,還有很大很大的距離。

撰文/曾志朗

科學人觀點

會記、會忘、會算、會賭:草木有知?

特定的機制只能解決特定的問題,不會有類化的表現,更沒有觸類旁通的可能性,離知「知」為智的境界,還有很大很大的距離。

撰文/曾志朗


《古文觀止》有一篇〈秋聲賦〉,描繪歐陽修秋夜讀書,聽到屋外傳來奔騰澎湃的異聲,令他悚然驚心,初似驟然而到的風雨,又像鉗馬銜枚趕赴戰場的軍隊,於是遣書僮出去查看,發現四下無人,聲音來自林間,而原來是秋天肅殺之勢。他深感草木沒有情感,風吹有聲,葉落無痕,時間一到就自然衰敗凋零,何況是血肉之軀的人,如何能和四季循環不息的草木爭榮?所以為文寫出:「嗟乎,草木無情,有時飄零。人為動物,惟物之靈。百憂感其心,萬事勞其形。有動于中,必搖其精。而況思其力之所不及,憂其智之所不能。」幾句話道盡歐陽修因憂國憂民憂天下而形銷心苦。


每次我讀到這篇〈秋聲賦〉,除了感佩歐陽修的文思妙句之外,對文中所寫的「草木無情」,一直有不同的想法。做為一位研究認知神經科學的心理學家,對草木無法和護養者的心境相通,當然是認同的,因為情生於知,若草木無知,當然不會有情。但問世間,何謂情?探事理,何謂智?莊子說:「子非魚,安知魚之樂?」現代科學家也可說:「子非草木,安知草木之無情、草木之無知?」知「知」為智,若草木真的無知,對周遭環境變化無感,沒有反應,自然無情,更不可能有共鳴之智啊!


這樣的結論應該是錯的。但這並非一片胡言,而是最近科學家對某些植物的研究結果,指出這些植物在特定的實驗安排下,顯現出會記,會忘,會算,也會賭。那我們怎能說它們是「無知」之物呢?


逗弄含羞草,大概是所有人的童年回憶。小時候,我在台灣南部的山鎮裡念小學,學校後面有座山丘,就是美麗的鼓山公園。園裡長滿了濃密的相思樹,樹上鳥雀群聚,嘰嘰喳喳,吵個不停,我們鄉下小孩習慣在公園裡跑來跑去,到處探險,每一次走近樹林時,才掏出口袋裡的木製彈弓,尚未出手,就見眾鳥齊飛,只剩空枝晃蕩!是誰通風報信?現在想想,可能是我們快步行走,又瞬間停止不動,腳步在草上擦撞的聲音變化,成為自然界的警訊,把鳥兒都嚇跑了。草木傳訊,鳥能避險,是「知」乎?


鳥飛了,彈弓收了,我們看到樹下一排含羞草,就忍不住蹲下來伸手輕碰細枝上兩兩相對而生的小樹葉,整排葉子果然含羞脈脈,閉合下垂。我們等了五、六分鐘,枝立葉又開了;再碰,它又含羞縮葉,低頭藏身;再等了好些分鐘,見它伸枝張葉,又是好漢一條;就再碰一次,它含羞如舊。幾次之後,我們都累了,它不累嗎?想再瞧瞧,它何時才會精疲力盡,一閉合就起不來了呢?無奈下午上課的鐘響,只有回到教室,心裡惦記著那一欉含羞草,不知道它是否知道,我們只是逗它,並沒有要傷害它的意圖?


離開鄉下小學一甲子之後,我很開心的讀到一篇義大利佛羅倫斯大學植物學家的實驗報告,結論是含羞草會「記住」沒有侵犯後果的碰觸,在經歷多次無害的碰觸之後,它就不再垂枝縮葉,而是坦然面對,不以為意了。而且研究者在進一步的實驗中,還發現含羞草學會了對這個「不為害就不必去管它」的記憶,一個月後測試,仍然存在。當然,也有別的研究者認為這結果顯示含羞草學會了去「忘記」那個無害的刺激物,因為記憶比忘記更需要能量。節省能量的消耗,對演化的進展是很有助益的。看來含羞草會學,會記,會學會忘記,那它有「知」嗎?


再來看看捕蠅草的例子,它也是一種多年生草本植物,葉片邊緣長有規則狀的刺毛,一旦有昆蟲掉到刺毛上,葉片就會合起來,然後分泌消化液,將其分解,變成一餐美食。問題是,萬一掉下來的不是昆蟲,而是小石頭或細樹枝,那捕蠅草如何得知?德國烏茲堡大學(Wuerzburg University)的植物學家,給了很有趣的答案:捕蠅草演化出一套很好的策略,它會「感知」掉下來的東西會不會蠕動,然後「計算」刺毛感覺到蠕動刺激的次數,要超過兩、三次以上,葉片才會閉合,這是第一回合。第二回合更高段,就是依照蠕動次數,決定放出多少消化液,來分解大小不一的昆蟲。大昆蟲,強有力,從夾葉中脫困的蠕動次數就會增加,小小昆蟲,很快被夾住,掙扎一、兩下便動彈不得,只要發出少量的消化酵素,就可以讓牠超生了;蠕動次數和消化液增加量成正比。看到這樣有規則向上提升的函數曲線,捕蠅草有「類計算」的表現,那它有「知」嗎?

含羞草與捕蠅草,皆草木也,前者能學能記也能忘,後者更能算。還有嗎?當然!讓我們大開眼界,到以色列的特爾海學院(Tel-Hai College),去看那批會「賭」一把的豌豆吧!

實驗一開始,以色列的植物生態學家和英國牛津大學的合作研究者先確定一件事,即豌豆種在塑膠盒狀的盆子裡,如果盆裡的土壤營養量越高,則豌豆往下伸入泥土的根就越壯也越多。這點確定了,就可以做為後續一系列實驗的基準點,比較土壤的營養分配對豌豆傳宗接代的影響。研究者首先把同一株豌豆的根分為兩部份,分種在兩個裝有不等量養份土壤的盆中,觀察它們是否會有不同的繁殖命運:在營養豐富的土壤,根生數根,多子多孫;在營養不良的土壤裡,則根生少量,子孫單薄!

接下來的實驗操弄更為有趣,實驗者把同一株豌豆的根,一部份種在養份供給量非常穩定的土壤裡,另一部份種在養份供給不穩定(有時很多,有時又很少)的土壤裡;但兩盆土壤的平均養份是一樣的。你認為哪一盆會長出比較多的根呢?

根據近代決策理論的推測,一般人在「歹年冬」(平均養份不足)或資金不足時,會選擇不穩定的投資率,去狂賭一把!那豌豆呢?實驗的結果顯示,豌豆會在養份供給不穩定的土壤裡,長出更多的新根,完全是「賭一把」的豪賭行為。那麼看這豌豆傳宗接代的策略,是「知」的表現嗎?

含羞草、捕蠅草和豌豆,都是沒有腦神經的草本植物,它們雖無腦,卻會學,會記,會忘,也會算,更會賭!歐陽修可以說「草木無情」,但從演化的觀點,科學家卻需要仔細考量「知」的定義為何,才能下草木「有知」或「無知」的結論。這些植物各有一套由演化得來的機制,去解決生存的難題,但那特定的機制只能解決特定的問題,不會有類化的表現,更沒有觸類旁通的可能性,離知「知」為智的境界,還有很大很大的距離。想而可「知」,較孔子所言「學而不思則罔,思而不學則怠」的智慧,那絕對是遙不可及的了。


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