作者:[德]费陀斯·德浩谢尔

内容简介:

《动物的神奇感官》是一本从动物心理学角度探讨动物感觉及感官的科普书。书中介绍了动物的视觉、温度觉、痛觉、嗅觉、味觉、听觉、触觉、振动觉、平衡感、饥饱感、方向感、磁感、电感等各种感觉能力,令人大开眼界。

蛤蜊没有眼睛却有视觉,因为它们的部分软肉可以感光;蛙眼对运动的物体十分敏感,却对静止的物体视而不见;鲑鱼因为能“闻”到河流的味道,所以能跋涉数月返回自己诞生的河流产卵;雄蚕蛾无须交友软件,就能在几千米外嗅到雌蛾的存在;蚊子总能精准定位裸露的皮肤,因为它能隔空感受到0.002℃的温度差;蚂蚁能够根据太阳和月亮的位置确定方向,无论白天黑夜都不会走错路;裸臀鱼拥有精密仪器般的“电眼”,用放电来感知世界;结网蜘蛛有8只眼睛却视力不佳,通过振动进行“网上交流”……动物们各显神通,演化出了感知世界的不同方式,进而形成了获取食物、躲避危险、繁衍生息的独特手段。

通过与其他动物的对比,我们会发现:人类对世界的认知方式并非唯一,也绝非最好,在很多方面都远不如其他动物;而世界在不同形式的感官下可以呈现截然不同的面貌。当然,我们也会意识到人类的感官其实也是神奇而独特的。与动物不同的感官相对应的,是千百万年来各不相同的进化路径,以及千变万化的生活方式;在本书中,作者也对此做了进一步讲解与探究。

了解动物的神奇感官,除了满足人类不息的好奇心之外,也具有重要的实用价值。对于科学家来说,大自然可谓一个已经做了36亿年卓越实验的巨型实验室,许多精巧的感知系统已经有效运行了数百万年。对于方兴未艾的自动化和人工智能技术,例如自动驾驶、自动化工厂、语音和图像识别等等,这些系统无疑能够提供非常有益的借鉴。

动物行为学能为我们理解人类社会中各种复杂现象提供大量的洞见。

试读

人眼中的视觉敏锐中心只有拇指指甲那么大,这意味着:一个人想要看清楚更大的图像,就要通过几乎无法察觉的快如闪电的眼球运动才能做到。这种眼球探察运动方式或许能为我们提供一些关于图像分析的最初见解。正是基于这一考虑,芬德教授做了下面的实验(见图1)。

图1 受试者左眼(A)上无缝贴合了一片隐形眼镜。当他用双眼扫描图像(B)时,那块镜片会使得光线(C)发生偏转,从而在感光纸(D)上形成一张将大幅度放大了的眼球运动记录下来的图表

就像戴隐形眼镜一样,芬德教授将玻璃镜片固定在受试者的眼角膜上,并将其一端有一块镜片的小杆子接在镜片的一侧。当芬德教授将光反射到镜片上时,光线会根据眼球的运动而偏转。光线的轨迹会被记录在相纸上,从而显示出眼球借助于三对肌肉进行的运动(即使是最细微的运动)轨迹,由此我们便可以搞清楚整个眼动过程。

奇怪的是,眼睛永远都不会处于完全静止状态,即使眼睛在盯着一个特定的点看时也是这样。眼睛会不由自主地进行震颤运动,其震颤幅度在当人保持正常阅读距离分别看“i”或“o”的宽度时所需的震颤幅度内变化(见图2)。

图2 当眼睛盯在一个点上时,图1中的感光纸上就会形成这一图案。这时,眼睛视线的活动范围实际上覆盖了一大块区域,而不是聚焦在中间的小黑圈上

对人来说,这种震颤有两个优点。第一个优点是它模糊了图像的画面。在视网膜上的一个个感光细胞之间实际上是存在着视觉盲区的,这种盲区本该使我们眼中的景物图像看起来是这个样子:每一幅图像都像是被黑线网格切割成了许多独立的小块。于是,我们看任何东西就像是坐在离电视屏幕太近的地方看电视,这时,我们所看到的东西除了电视节目中的图像以外,还有屏幕上原本就有的纵横交错的网格线。

通过用安装在隐形眼镜上的微型投影仪的投影来稳定图像,震颤的第二个优点得以显示。在这种情况下,我们视野中的每一点都必定会一直对着同一个感光细胞。实验中出现的最为奇特的效果是:几秒钟之后,图像暗淡下去并逐渐完全消失了。剩下来的是一块灰色而模糊的完全没有形状或色彩的视域。后来,这块视域也暗了下去——当我们失去了光感时,整个视域将变得完全漆黑一片。

怎么解释这种现象呢?就像一只非常僵硬地抓着一个物体的手会很快失去它对所接触的物体的物理印象一样,我们的感光细胞也会对持续不断的刺激变得习惯并停止向大脑发送信号。如果没有眼球的震颤,那么,我们就会像青蛙一样。青蛙的眼睛不会发生不由自主的震颤,其视野就像一块擦干净了的黑板。但是,任何活动的东西都会像剪影一样立即鲜明地突显在这块“黑板”上,这是青蛙识别猎物或天敌——即使它们已经躲藏起来——的极好方法。不过,对人类而言,这却会是一个难以想象的缺陷。

不过,上面这段话并未把这一现象完全叙述清楚。当受试者眼中的图像稳定下来时,他会失去自己的视觉而只看到一面漆黑的墙,这时一件异乎寻常的事情发生了:他原先看到的那个图像突然像幽灵一样重新出现了,不过只是部分出现。然后,那个图像再一次消失了;接着,图像的另一部分从黑暗中浮现出来。这部分图像又逐渐消失,从而为第三个图像片段腾出空间。眼中的图像就这样不断地变换着,正如加拿大蒙特利尔市麦吉尔大学的心理生理学家罗伊·普里查德(Roy Pritchard)博士6所发现的,这种变换是受某些法则支配的。

图像怎样分解成片段取决于其特征和内容。例如:如果这是一个女人的头部侧面,那么,有时显示的只是脸部,有时显示的是头发和头的后部,或者是喉咙与下巴。每一次显示的形状都是整体的一个有意义的组成部分。词的分解与显示也遵循着同样的原则,以啤酒(BEER)这个词为例,它会交替显示为PEER、PEEP、BEE或BE(其中,B有时会被拆分为P和反向的C,因而有时会显示为P)(见图3)。

这一结果似乎证实了整体理论:人只能理解有意义的整体。但相反的结论也能得到证明-如果向受试者的眼睛展示一种格子图案的方块,那么每一个方块都会组成对他显示为水平、垂直或倾斜的线段,也即一些“无意义”的细节或这种意义上的几何布置;显然,人也能理解这些零碎或片段性的东西。

图3 在上述实验过程中,人的眼中会形成这些幽灵般的图像。从BEER一词的完整图像(每行最左侧的图像)中,眼睛会无意识地挑选出一些有意义的部分。但正如最底下两行所显示的,它似乎也有一种抽象的几何布局“感”

书评:

《动物们的神奇感官》是一本非常有趣和富有启发性的科普读物,通过介绍各种不同类型动物的感官和感知能力,让读者了解到动物们的奇妙世界,从而更好地欣赏和保护它们。

本书分为视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉五个章节,分别介绍不同动物在这些领域的独特感知能力。例如,本书介绍了一只狗的嗅觉系统是如何让它在极其遥远的距离上发现并追踪猎物的。而章鱼的触觉系统则可以让它们捕捉猎物、逃脱敌人和找到伴侣,以及从事一系列生存行为。

此外,作者还讲述了一些有趣的科学实验,比如袋鼠听觉测试、蝙蝠的超声波定位、鲨鱼的电感应和鸟类的色觉等。这些实验展示了动物们独特的感知和感官能力,让读者全面了解了不同的生物群体所拥有的各种不同的身体感知能力。

总之,《动物们的神奇感官》让我们意识到我们身边的动物们不仅拥有远远超过我们自己的感官系统,而且还有许多我们根本无法想象的不同的感觉和感知能力。这本书值得被所有动物爱好者、自然学家和科学爱好者阅读。

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