当一群科学家给鸟儿变魔术……

资讯 » 新科技 2024-07-30

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为了偿还本科的学费,Elias Garcia-Pelegrin打了一份不同寻常的暑假工:游轮魔术师。按他的说法,他就是那个“在晚宴上突然出现,为乘客表演稀奇魔术的人”。但他接的新活甚至更加小众:在剑桥大学的比较认知实验室为一群欧亚松鸦(Eurasian jays)表演。

鸟类有时比乘客更难糊弄。而且给鸟表演魔术时,Elias需要用活生生蠕动的蜡虫代替常规的硬币或小球。不过,这份新工作比游轮上表演有一点好:鸟不需要娱乐性。“你不用担心要去惊艳谁,或者非得讲个笑话活跃气氛,”Garcia-Pelegrin说,“单纯表演魔术就好了。”

过去几年中,研究员越来越喜欢通过探索动物“会上什么当”来研究动物心理。“魔术能利用视觉的盲点和思维的障碍,”剑桥大学研究项目负责人Nicky Clayton说。她和Garcia-Pelegrin等人共同在《心理学年度研究报告》上发表了文章《魔术科学综述》[1]。

我们对世界的视觉感知来源于大脑对视觉图像的理解。和许多动物一样,为了掌握日常接触到的大量视觉信息(字面意义上的目不暇接),人类进化出了划分信息优先级的能力——筛掉相关程度通常较低的部分,用揣摩和推理填补这部分信息。许多魔术就是利用了人类这样的认知捷径。而将相同的把戏运用在其他物种上,比较二者效果的不同,可能揭示不同物种独有的的思维路径。

Clayton和她的同事们在松鸦和猴子上都用魔术做过实验,看到了它们眼中的世界。现在她们希望进一步将实验对象拓展到更多物种上,并启发更多研究者用魔术探讨复杂心理作用和解决方式的相关问题。

魔术中的科学

专业的魔术师对人类的心理本就有一种直觉般的判断,但魔术对人的影响的正式科学研究才展开了二十年。“这是个小众领域。”心理学家Gustav Kuhn说,他是该领域的发起人之一,也是英国普利茅斯大学魔术实验室的负责人。

不过,现在我们已经有了主持国际会议的魔术科学研究协会。在过去的二十年间,科学家们在“魔术对人的作用”领域发表了超过一百篇论文,主题包括视角、认知、自由意志和信仰等等等。

乌贼可以改变皮肤的颜色和质地,达到伪装的目的。这种特点或许意味着它们是魔术实验的绝佳对象。图源:ISTOCK.COM / VELVETFISH

“我认为它(魔术)可以让人用全新的角度看待科学,”Kuhn说。现在,Clayton和她的同事的成果就让人们重新认识了动物认知学科。

是Clive Wilkins给了Clayton灵感,想到利用魔术进行试验。前者是剑桥心理学院的常驻艺术家,也是一名魔术师。Wilkins表演时虚晃一枪,将物件藏在隐蔽口袋里的举动让Clayton想到了一位故人:西丛鸦。她在过去的研究中了解到,当丛鸦藏食物时注意到有别的鸟偷窥,就会在其它鸟离开后偷偷回来,把食物换个地方藏。

“魔术师在表演中使用的许多迷惑性手段,松鸦在保护自己的小玩意儿时也会用。”Clayton说。松鸦藏食物时会尽量隐蔽行踪,选择光线昏暗的时机、不会发出声响的地方(比如把东西埋在沙子里而不是砾石),还会用自己的身体遮挡其他鸟儿的视线。Clayton还观察到,当松鸦无法隐藏自己的行踪时,它们会把赃物挪动六七次,有时还会声东击西,把食物藏在喉袋里,脚下来两个假动作。

算是天时地利人和,在魔术行当搞副业的Garcia-Pelegrin恰巧是Clayton的研究生,又愿意以科学之名为我们的两翼朋友秀两手。当然,还得感谢实验室松鸦的配合:Garcia-Pelegrin得等到它们自愿从鸟舍飞进相连的房间,停在他面前的高枝上。

“光看论文你根本难以想象我枯坐了多久,剑桥的空房间还没有暖气,好一个冷冷清清凄凄惨惨戚戚,只盼君来,”他说,“好在苦尽甘来。”

阴差阳错的把戏

Garcia-Pelegrin的节目之一“无影”,会把硬币——或者这里用到的蜡虫——在两手之间飞快扔来扔去,让观众的视觉感知系统完全迷失。当我们过于频繁地切换凝视对象时,我们的眼部肌肉会快速运动,产生跳视(saccades)[3],而不是产生虚化效果的缓慢运动。每次跳视,我们都会有一瞬间完全看不到任何东西。一个训练有素的魔术师可以利用这短暂的盲区在两手间扔物件,让ta面前的观众全程一无所知。

鸟儿可以看到超过我们视觉极限的快速运动,因此并不那么依赖跳视。“它们生活在空中。自身高速运动和准确捕捉到高速运动就是它们赖以生存的绝招,是它们的强项,”Garcia-Pelegrin说,“我完全不指望它们被这个把戏骗到。”

手彩魔术利用了人类感知和认知的特定方面。通过在其他动物身上尝试同样的技巧,科学家们可以了解到它们的思维与我们的思维有何不同。

但它们确实被骗到了。在实验录像中,一只叫霍默的松鸦偏过头来用一只眼着重盯着一只手上的蜡虫。Garcia-Pelegrin的手侧向一动,霍默马上转过头来,改用两只眼睛继续观察。它用喙选择了开始时握着虫的手,专心地看着那只手张开,展示空空如也的手心。似乎在单眼视力与双眼视力切换的过程中,霍默也会有视线全无的一瞬间——这是一个此前未知的盲点。

“最有意思的地方在于,魔术成功利用的这个盲点,不是因为对方是哺乳动物,不是因为对方是人,而完完全全就是因为对方是只鸟,”Garcia-Pelegrin说。他现在是一名在新加坡国立大学工作的动物研究员。

与之相反,另一个经典戏法“法式下落”完全没有骗过鸟儿。Garcia-Pelegrin手背面向鸟儿,用四指握住虫子,大拇指朝上,接着给一只名为斯图卡的小鸟展示自己佯装用另一只手的拇指取走蜡虫的过程。但斯图卡选择了原来那只手,也就是藏着虫子的手。

科学家们一开始不明白,为什么鸟儿没有陷入圈套?一些人认为这跟视觉范围有关,但Clayton有种感觉:这是因为鸟儿没有手。

这个把戏依仗的不是视觉盲点,而是人们的期待:一般人那样挪动手就是在用拇指握住东西。观众席上的人没有真正看到魔术师这么做,他们只是下意识做出了这样的判断。这种感知上的捷径能帮助我们在信息不完整的时候也能快速对周遭环境作出反应。显而易见,松鸦没有相同的思维方式。

由人类抚养长大的松鸦习惯看到人类用拇指拾取东西,Clayton解释说,“但它们没有自己做这些动作的体验。”她说自己练舞和教舞的经历给了她灵感,动作的模范——不管模仿对象只是手臂更长还是长着翅膀或脚蹼——都是很困难的,“作为一个舞者,我认为观察他人的动作和真正想象自己会怎么做有很大的区别。”

科学家们想出了一个巧妙的方法来验证Clayton的假设,新的实验需要三种拇指结构不同的猴子参与:拥有完全对生拇指的卷尾猴,伪对生拇指的松鼠猴和没有对生拇指的狨猴。Garcia-Pelegrin为它们进行了表演,结果不出我们所料,能够自己凭拇指抓取物件的卷尾猴和松鼠猴上当了,而狨猴的反应和鸟儿一样。

像这样的松鼠猴可以用拇指拾取物件,它们跟人类一样会被“法式下落”的假动作迷惑。没有对生拇指的狨猴则不受影响。图源:GARCIA-PELEGRIN

Clayton认为这些实验揭露了具身认知很有趣的一点:身体与环境互动的方式对思维模式有重要影响。大脑不是在真空中对所见所闻进行理解的,她解释说。“感受运动的是整个身体。

杯子戏法

虽说“以科学之名义给动物表演魔术“是个相对新颖的概念,但相似的方法已经流传了几十年了。一种实验从人类婴儿心理学获得灵感,向动物展示“不可能”的现象并观察它们的反应,从而理解它们眼中的世界。

婴孩对让他们感到惊讶的东西注视得更久,科学家认为动物也有相同的反应。他们通过测量时间发现,猩猩看到塞进罐子的葡萄编程胡萝卜会感到迷惑,狗看到凭空消失的骨头会感到不解,而牛看到自行移动的物件也感到奇妙。

这些手法与经典的魔术套路“杯球魔术”*十分相似。当比较心理学家Alex Schnell还在Clayton的实验室做博士后研究时,她用奖赏代替消失的小球,在Clayton的松鸦上做了类似的实验。

杯球魔术:“cups-and-balls” magic trick,是一整类古老魔术效果的总称。常见的杯球流程基本都是使用三个金属杯子和三颗小球进行表演的。几颗放置在桌子上的小球会在几个倒扣的不透明杯子中出现或者消失,它们还可以无形地从一个杯子下面移动到另一个杯子中,甚至可以视觉化地穿过杯子的底部。在流程结尾,魔术师往往会从杯中变出更大的球来宣告表演结束,有时也会变出其他较大的物体,比如橘子、柠檬等水果,甚至是小鸡仓鼠这类活物。

松鸦杰罗看到Schnell往两个杯子之一扔了一条蜡虫——松鸦届黑松露,两个杯子随即被倒扣起来。杰罗不知道的是,Schnell事先在杯子里放了次一级的奖赏——一块奶酪,而蜡虫只是虚晃一枪。杰罗翻开自认为有蜡虫的杯子后只看到了杯中的奶酪。在再三确认杯中没有蜡虫后,它将平时完全会接受的奶酪奖励留下,转身离开了。

在维也纳兽医大学的梅塞利研究所 (Messerli Research Institute) ,动物认知研究员Gabriella Smith以新西兰大型群居鹦鹉——戈芬凤头鹦鹉和啄羊鹦鹉——为对象做了相似的实验。魔术作为实验形式吸引Smith的地方在于它不需要对动物进行训练,可以利用自然行为。

“这(魔术)在认知研究领域是个新的方法,(在这个过程中),我们创造出来一个允许动物自由表达期望的空间,”她说,“我们记录的是与期望相对应的行为,以及期望与现实产生落差时它们的反应。

啄羊鹦鹉以探索游客所有物以及偶尔的偷窃行为著称[4]。这种鸟在研究鸟舍中就探索欲强烈,通常很乐意参与实验,它们会在听到名字时飞来排队,等待轮到自己的时候——不过有的鹦鹉会插队,冲到测试隔间里试图偷走食物,并且拒绝离开。“啄羊鹦鹉就像脸上带了锋利夹子的幼儿。”Smith说。

Smith使用的开口木盒与鸟儿熟悉的空口盒相似,但有个隐藏的夹层。她从盒子上空掷入一块寻常的奖赏(例如苹果片)到夹层里,再打开盒子展示内部隐藏起来的更美味的奖励(例如一颗花生),或者反其道而行之。

由于两种鹦鹉在生理结构上存在区别[5],研究员选择不同的方式记录它们的反应。对于戈芬凤头鹦鹉,Smith采取肉眼观察的方式,想看到它们发现惊喜时是否会竖起颈羽;对于啄羊鹦鹉,她选择使用红外热成像仪,检验鹦鹉眼部周围裸露皮肤的血流量。

在这个实验中,她希望能了解动物面对结果高于和低于预期时的反应是否不同。“我很想捕捉到大喜过望的效果,”Smith这么说——喜出望外的感觉,那种在大衣口袋里找到去年收到却忘记了的红包的快乐。动物正向情绪的相关研究很有限,Smith说。她认为魔术可能打破目前的瓶颈。

扩大魔术圈子

对Clayton来说,以松鸦出色的野外侦察技巧,选择它们作为魔术实验的起点是自然而然的。但它们也不是自然界唯一狡猾的生物。与松鸦一样,秃鼻乌鸦也是出了名的喜欢声东击西,把食物护在喉袋里做假动作。猿猴则擅长转移他人(猿)注意力,故意凝视错误的地点给敌人提供虚假信息,保护自己的真正隐藏点。

此外,雄性乌贼的两面派行为也值得研究。皮肤可以改变颜色和质地的它们有时会把身体朝向异性的一侧表现为追求的图案,同时将背面伪装成雌性常见的外表图案,迷惑附近的竞争对手。“我们还没有设计具体的实验,但乌贼就是我们下一步的研究对象,”Clayton说,“我认为许多有趣的把戏都可以利用起来,看哪些魔术能蒙住它们。”

结语

随着越来越多的物种——尤其是乌贼这样与人类结构相距甚远的头足类动物——参与魔术实验,科学家可以更深入地研究动物心理相关的重要问题,例如动物对“过去”这个概念是否有清晰的认知,以及是否能对未来展开畅想。探索各个物种分别有什么能力有助于研究心理能力的进化历程。

“人们一般不会想到魔术和记忆或未来规划有什么关系,”Clayton说,“但魔术其实对后者很有帮助——当一件物品消失,你需要有认知中物体原本位置的记忆,以及对物体现在位置的推断(才能把它找回来)。”

阅读原文:

https://knowablemagazine.org/content/article/living-world/2024/how-magic-can-help-us-understand-animal-minds

参考引用文献

1. https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-psych-012723-100945

2. https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-psych-012723-100945

3.https://knowablemagazine.org/content/article/living-world/2024/how-magic-can-help-us-understand-animal-minds

4.https://www.stuff.co.nz/travel/127688437/kea-steals-gopro-from-hut-on-kepler-track-ends-up-making-stunning-short-film

5.https://knowablemagazine.org/content/article/living-world/2022/cultural-lives-birds



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