演化的原动力是变异(variation)的产生，生物形式似乎有无穷无尽的变化，人类文化的表现方式也是五彩缤纷，千变万化，然而生物形式的变异是否有其极限？人类文化的表现是否也有不可能存在的形式？本文从演化发育生物学的观点来讨论人类心智的演化，并阐述人类与其他动物的心智演化是否具有达尔文所主张的连续性(continuum)，或是两者之间有断层 (gap)存在。  

达尔文的演化论总括来说可以用以下公式表示:

演化＝变异＋遗传＋选择，

最根本的就是生物会产生变异（variation）。变异的产生可以经由： 1.基因体序列的改变， 2.超基因体（epigenetics）的改变， 3.发育（development）过程的改变。经由这些机制，生物似乎可以产生无穷无尽的形式也就是无穷无尽的表现型（phenotypes），有人认为只要有生态上的某种利基（niche）就会有某种形态的生物，例如有花茎部很长的兰花就会有采粉管很长的蛾。不过，生物的某种形式（form）真的是无限（ unlimited）吗？

人类的文化表现（cultural expression）其实也是一种表现型（phenotype），所以人类的文化表现是否也像生物形式会有无穷无尽的可能呢？就以语言为例，全世界目前已知有6000种语言，而音乐的形式从古典的巴洛克，日本的雅学到现代的爵士、摇滚也是千变万化，到底生物形式与人类文化表现有无“不可能”的形式（impossible form）呢？

从近来的诸多研究显示人与其他动物例如黑猩猩之间，在心智能力的演化方面似乎是连续性的，因为除了人类之外，其他动物似乎也能学会语言，制作音乐，有同理心（empathy）甚至使用工具，也就是人类与其他动物在心智能力（intelligence）应该没有断层（ gap）。  

Hauser最近在Nature期刊发表（ The possibility of impossible cultures）一文，他认为生物变异的形式是有其限制的而人类文化的表现亦然，他并强烈主张人类与动物的心智能力是有断层（gap）的。根据近来演化发育生物（ evolutionary developmental biology）与心智科学（mind science）的进展，他主张人类与其他动物有心理学上的不连续（psychological discontinuity），而人类的文化表现则有文化上的不连续（cultural discontinuity），也就是有些文化表现是不可能存在的，也就是所谓不可能的文化（impossible cultures），这些想法连结人类的基因、神经与思想与行为。提供了了解人类思想的特性及其文化表现的极限的新方向。



生物形式变异的范围与限制 (Morphospace)

首先让我们从比较具体的生物形式来探讨有没有不可能的生物形式这个课题。自然界的生物可以从极小如昆虫到极大如鲸鱼，可以从圆滚滚的河豚到又细又长的蛇，似乎生物形式的变异是个随意的过程（random process），再由天择盲目地加以雕琢，不过近来的分子研究已经让我们知道变异的来源以及发育程式（developmental program）如何与演化过程（evolutionary process）互动并加以限制（constraints）导致生物形式的有限性。在 5亿年前的寒武纪（ Cambrian period）发生了前所未有的新生命形式的快速大爆发，这些不计其数的变异发生在极短的时间，而近几年来基因体定序的快速发展显示:简单的生物如昆虫、虫类的基因体大小竟然与人类相去不远；由此让我们得到两个结论，与面对一个挑战。

结论之一是:寒武纪与其之前所演出来的细胞机制（cellular machinery）是极富创造性的（highly generative），它让生物有非常大量的形式来面对各式各样的生态环境，结论之二是:虽然此一细胞机制的基因应该就在那里，但却难以从解剖或行为辨认出这些基因，此一事实提醒我们除了必须注意基因体里面有表现的基因之外，还要留意那些可以表现，却未必表现的部分。

目前的研究显示，有三个因素可能会限制生物的形式：

1. 演化的惰性（ phylogenetic inertia）：由於在共同先祖中的成功，使其一性状存留在其所衍生的数个物种。

2. 缺少相关的环境压力（ environmental pressure）以致天择无从发生。

3. 物理因素的限制（ physical design constraints）。

以下利用两种生物来加以说明 :第一个是头足类软体动物（cephalopod mollascus）ammonoid: 此一生物具有一个从中心旋转出去再开口的甲壳，我们可以用二个参数（parameter）来描述这种生物的变异 : 其一为开口前甲壳的旋转次数（ the rate at which the spiral opens out），以及中心与开口之间的距离，将这两个参数分别为X轴与 Y轴，即可代表这类生物所有形式的空间（morphspace）。  

将所有观察到的变异形式依其 X与Y值画在图上，可以看到有些地方比较密集（density），有些地方则呈现空白（ gap）。此图中被占据的地方即是曾经有过或现在既有的形式，也就是已经演化出来的形式（evolved form）；空白的部分则是可能演化出来但还未出现的形式，或者就是根本不可能演化出来的形式（impossible morphologies）。

另一个例子就是加拉巴哥群岛的雀类（ finch），从达尔文开始所累积的观察显示 :   finch的鸟啄形态与种子的形态与供应量的天择压力（selective pressure）有关。就如前述ammonoid的例子，是否有些鸟啄形态是不可能演化出来的，例如某些体格上的限制，必须要能唱歌，飞行时要能持头部的位置…因素，以致使某些鸟啄形态不可能出现。目前已知控制鸟啄形态的分子机制，其中之一的基因就是BMP4（ bone morphogenetic protein 4），BMP4的表现较早而且表现量高则鸟啄较大。科学家设法使鸡胚胎的 BMP4表现增加，结果生下来的小鸡鸟啄真的变大。更令人称奇的是这种较大的鸟啄在鸡也长得天衣无缝（seamless）；与加拉巴哥群岛上具有大型鸟啄的finch极为相似。由此可知发育程式就如变异的引擎一般（Developmental programs are set up as engines of variation ），可以产生形形色色的变异以供天择，而我们要了解变异的范围以及其限制，也不能只限於观察现存与灭绝的生物形式，诸如上述的鸡胚胎实验（experimental study）也有助於我们了解变异的可能性与不可能性。

从以上所述，我们要了解生物形式空间（ morphospace）上的 gap，也就是为什麼有些生物形式或者由於某些因素（如缺乏环境因素）而不可能演化出来，我们就要从现存的生物形式，化石或灭绝的生物形式再加上实验操作三个方面才能一窥生物形式的全貎，了解其真正的范围与限制，也才能知道生物形式gap的面貎并进而探讨其成因。令人惊讶的是 :上述的事情在语言学传统的发生性分岐（generative radiation）上，竟然也有平行的情境。

  

语言形式变异范围与限制 (Linguaspace)

语言的形式就如生物形式一样也是千变万化，似乎没有止境，现存的语言据说至少有6000种，加上已经灭绝的语言，更是不计其数。不过受到生物学的影响，有些语言学者开始挑战以Noam Chomsky为首的传统发生性分岐（ generative radiation）学说。他们怀疑语言形式的无限性，他们认为语言形式是受到高度限制的（highly constrained）。人类婴儿的脑子演化出一种独特的运算能力（computation capacity），能够连结文法规则（ grammatical rules, syntax）与意义体系（ systems of meaning, semantics）并透过声音或符号对外表现。此一能力使人类具有学会不同语言的发育可能性（developmental options）。与前述对生物形式的思考逻辑一样，人类的语言是否也有不可能的形式（impossible language）呢？例如没有一种语言会把某一个字限制在某个固定的位置（例如“no”在第四个字），或是把句子反过来讲以代表疑问句（例如the dog bites the man→man the bites dog the？）

以下将语言学与前述有关生物形式的演化发育生物学做一个类比思考：

1. 人类的婴儿出生前就具有学会相当多种语言的潜力（the capacity to acquire a wide range of possible languages），这表示小孩子具有一种抽象的撷取装置（ abstract acquisition device），使他们可以容许很多不同语言的成长（growth），也就是有一个语言空间（ linguaspace），然而当小孩的 acquisition device在形成语言空间的过程，某些内在或外在的因素却会介入，使某些空间不能成长，而形成所谓的impossible language。这些语言或者不易学习，或者不易用来沟通以致不能存在，特殊语言譬如世界语 (Esperanto)必须特别教导与学习而不能自然学会，以致长期下来无法存在而趋於灭绝。

以骨骼形态为例，使用仅仅七个参数，就可以描述从寒武纪中叶到今日所有骨骼形态的百分之八十。以下略述描述骨骼形态的参数及其option.

1.      Location: internal (A) or external (B)

2.      Composition of the skeletal elements: rigid (C) or flexible (D)

3.      Number (the number of skeletal elements) one (T), two (U), 3 or more (W)

4.      Shaper of these elements rods (G), plates (H), cons (J) or solids (K)

5.      Growth (the way the elements are put together) by accretion (L), as branching serial unites (M), by replacement or mounting (Z), by remodeling (N)

6.      Interplay (how the elements interact no contact (P), jointed (Q), sutured or fused ?, or imbricate (S, folded over or overlapping)

7.      Assembly (whether the elements are assembled) growth in place (X) prefabrication (Y)

根据此一描述系统，人类的手指骨骼可以用ACWGNXQ来描述  

目前在语言形式方面尚无法找到类似描述上述骨骼形态的参数，不过这却已经指引出我们将来努力的一个重要目标。与前述了解整个生物形式空间（ morpho space）一样，我们要了解整个 linguaspace，除了研究现存的（ extant）以及灭绝的（ extinct）的语言形式之外，也必须透过实验的方式，寻找出其他可能存在的语言形式，然后看它能否被学习，被使用，能否存留下来？从而可能带领我们了解什麼是impossible language。“linguaspace”的概念就如前述“ morphospace”是个美妙的想法。linguaspace就是 n-dimension环境，此一环境产生出 possible languages，但是也定义出 impossible languages。实务上，我们应该去找出能描述这些生物形式或语言形式的参数，这将有助於了解他们的变异范围（range of variation）以及其中的限制因素（constraints）。

就如骨骼形态一般，使用仅仅七个参数就可以描述从寒武纪中叶到今日所有骨骼形态的百分之八十。可以想像的是，当环境因素有利於某一参数的某一option时，这就会对其他参数在选择 options造成限制（ constraints）。  

2. 外来影响 (input)的性质以及生长及发育的时机：当小孩的母语发展时，某些结构的发展可能限制其他结构的出现，还有input的时机及性质，例如其他语言出现的时机及来源。这些影响有些与语言有关，有些则与比较一般性的东西如记忆（memory）及学习（learning）有关。语言中的“ merge”之类的重覆运算（recursive computation）是无限的，但他们受限於记忆与了解（comprehension），而外显时必须把声音做线性呈现也是限制merge长度的因素。以演化生物学来做类比，变异的产生也是非常具有创造性而源源不绝的（highly generative），但是种种内在与外在的因素会调控及限制会真正出现的物种。

3. 内在的语言体系最终如何学会一个能够外显的语言。小孩的acquisition device，产生并限制某些可能的语言可能选项(option)，而环境的影响会有利於某些 option，而不利於某些 option，也就是会选择某些 option，这种选择的概念虽然在生物学上极为普遍，但在心智科学却不常见。



人类与其他动物的心智能力是连续（ continuum）吗？

到底人类与其他动物的心智能力是一个连续的发展（continuum）吗？达尔文的演化论似乎支持这个说法，也就是生物从单细胞，到多细胞到灵长类，然后因为语言的出现而产生现代的人类。Hauser对此持相反意见，他认为人类从 6、 7百万年前的先祖分歧演化出独特的神经能力（neural capacity）。此一能力创造了动物心智能力演化上一个根本的，前所未有的断层（a fundamental unprecedented gap in the evolution of animal mind）。 Hauser将此一独特能力称为 humaniqueness，他认为人的心智能力较诸其他动物有以下四个特点：

1. 发生性运算能力（Generative computation）：人类具有重覆（ recursion）及组合（combination）的运算能力，而这两种运算能力就可以产生出无止境的意义表示（meaningful expression），不管是数学，语言学，音乐或是道德方面。重覆就是反覆的操作（iterative operation），藉由重覆地使用同一个规则就可以创造出新的表现，不管是在句中的一个片语，或是乐句的重覆或是工具中的工具（如瑞士刀），每一个新的组合依其元素的不同会有新意义。另一方面，组合则是将不同元素结合并排列，从而创造出新的idea，不管是新的字（如 Walkman是 Walk + man），或是新的音乐形式。  

2. 心灵符号（Mental symbol）：人类能轻易地将感觉经验（sensory experience）以及抽象思考（abstract thoughts）转变成外显符号（externalized symbol），例如字眼或影像，此一能力是跨越知识与感觉的范畴（cut across domains of knowledge and sensory experience），使人类能利用语句来表达信仰，以明显的注记来表示特殊的旋律，也可以用符号可以显示高速公路上何处是休息站。

3. 杂交的界面（Promiscuous interfaces）人类具有独特的创造力（ creative capacity）以及解决问题的能力（ problem solving abilities），此一能力源自於人类能够将来自不同领域的知识表现任意地加以结合（the capacity to combine representations promiscuously from different domains of knowledge），例如人类可以综合考量数目、信仰、因果关系以及害处来决定某些时机，在道德上可以伤害一个人去拯救许多人的生命。  

4. 抽象思考（ Abstract thoughts）：

人类的思想来自直接的感觉经验（sensory experience），例如想到红色的物件诸如草莓，血液需要有此感觉经验，以别於非红色的东西，如芹菜、骨头。不过许多人类的思想是抽象的，不需隐藏性的连结(implicit linkage)，甚至完全不需连结，这些观念包括无限（infinity），文法上的“动词”以及伦理判断上的“准许的”与“禁止的”。

这些人类心智的特性显示：在人类演化史上，在相当短的时间内有了基因体上及神经生物学上的根本性变化，此一变化使人类能产生文化上有意义的变异，虽然仍有些极为重要的限制。

人类脑部快速演化的时间，众说纷纭。学者认为大约在 80万年前，而在 45,000-40,000年之间达到高峯（约在旧石器时代晚期）。此时出现了符号（数学的、艺术的与仪式的），控制火来烹煮食物以及改变环境，多种素材及用途的工具。这段时间的长度虽然在几十亿年的生物演化史看来微不足道，不过在这麼短的时间内却出现如此广泛的文化表现方式，显示某种类似寒武纪生物形式急遽出现的大爆发必然曾经发生，使人类具有了一套产生新的文化表现，包括语言，道德、音乐与工艺的空前能力。更具体的说法是：在这段时间，人类的脑子从一个具体许多独立模组（modularity）但彼此之间介面甚少的系统，变成各模组之间具有许多随意而富创造性的介面的体系（numerous promiscuous and combinatorially creative interfaces, a system of modules）。  

人类的心灵生活是由重覆（recursion）与组合（ combination）基本机制构成，不管是在语言、音乐、道德、工艺与数学。以语言为例，最基本的重覆规则是ANDX＋，其中 X为人的名字，因此最简单的组成就是Sally AND Bill AND Sam AND Jane。每一个小孩都可以立即了解这个规则及其意义，显示人类具有几乎无限的语言创造能力，也显示小孩子出生时的脑子并完全空白，而是已经具有轻易且内涵的能力，来了解此一重覆的规则。

重覆ANDX＋事实上是一种回路作业（ looping operation），相同的运算一再回到原到原点，直到有其他的功能介入停止此一作业。虽然许多脊椎动物的脑子也演化出reciprocal connection或是连结不同皮质区域的回路（例如基底核到皮质的回路），这些回路一般限於某种特定的功能，例如会走路或会飞行的生物必然要发展出可以让脚上下移动或让翅膀上下拍动的动作回路，此一回路亦可因环境的改变而微调，不过此一动作回路一般只锁定於走路或飞行的功能。

另一个例子是：鸣禽的歌唱回路一般只限於鸣叫及模仿，不能像人的语言几乎具有无限的表现能力。以工具而言，猩猩也会使用树枝钩取白蚁，不过动物的工具一般只具有一种材料，只有一种功能而且只使用一次。至於人的工具则是具有混合性例如铅笔是由四种材质：木材、石墨、金属、橡皮组成，每一种材质都各自有许多用途，将铅笔给予一个小女孩，她除了用来写字之外，还可以用来固定头发，刺破塑胶盒盖，或是用来刺邻座同学开玩笑。人类常常为了一种功能而设计一种工具，但由於人脑具有随意杂交的介面（promiscuous interface），因此衍生出许多原来意想不到的功能。此一在不同范畴随意产生介面的能力在动物几乎没有，也因此动物脑部模组的对外表现通常只限於解决一个问题，也就是动物的智力是一种myopic intelligence。

人类脑子的创造机制（generative mechanism）进一步藉由心灵符号（ mental symbol）的使用而提升。符号的使用可以减轻记忆的负担，而且符号与任何观念，具体的或是抽象的，结合让思想的模式与沟通具有巨大的弹性。虽然40年的研究显示动物也具有某些使用符号的能力，但内容却相当贫乏，较诸人类婴儿可以使用几百个字，而且很快地学会几千个字的能力几乎差之千里。

研究显示恒河猴与人类一样，具有类似的set-based quantificational system。在恒河猴面前显示两组食物：一组只有一个，另一组则有多个，而后将两组食物加以遮盖，则它会选择具有多个食物那一组。不过当两组都是多个食物时，它的选择就不一定选多的或是选少的，也就是英语与猴子一样是区分one and many ，not many and many。此一非语言的set-based系统在人类发育过程中是存在的，不过后来因为与文法规则（syntax）的抽象性结合而转化，结果英语中不仅有2,    100以及 1 million cats也有 -2, 0与 1.0 cats。由此可见演化上古老的 set-based system与演化上较现代的文法系统之间产生神经连结（neural connections）。

一般而言，动物的观念表现（conceptual representation）都以感觉经验为主，缺乏人类思想的抽象性，最近的研究有一个例外的发现是：关於人与动物的数学知识（mathematical knowledge），特别是支持语言性与非语言性定量（lingual and non-lingual quantification）的经神生物学及心理学机制。不少动物具有定量行列中个体数目的能力，不仅是自发性的，而且是跨感觉种类（across modalities），例如视觉与听觉，甚至能整合不同类的感觉。

不过人类的定量还是具有与动物不同之处，例如许多人类语言对单数与多数的区分，此一能力的核心是区分一个与多个但不区分多个与多个的set-based discrimination system，因此在英语中不论2个 , 100个或 1百万个面包或人都要加上 -s，只有单一个时才不加 -s。由此衍生出一个简单而抽象的转变：任何不是1的情况，都要加 -s。上述例子，一方面显示动物思想的有限性，另一方面则显示不同范畴的抽象知识互相连结时对观念表现（conceptual representation）会发生的转化作用。

文化表现有没有不可能的形式？

就如生物形式有其不可能性，文化表现有没有不可能的形式嘛？人类生来就有一组心灵工具（mental tool kit）可以创造，特别是可以了解在语言、音乐、工具，以及伦理的文化差异。

这套发育程式可以产生许许多多的文化变异，不过当某种文化形式成形时，可能因为inertia，使该文化中的成员不会再去寻求其他形式的文化（constraints）去创造新的文化变异。另外的原因还可能包括缺乏环境上的诱因，以及有可能某些想法从未有人尝试，因此人类的认知是非常富於创造性但却高度受限（human cognition in massively generative but highly constrained）。人类文化形式的过去全靠民族学的描述，不过就像生物形式的描述一样，此一 culture space可能有不全之处，难以一窥其全貎，因此也无从发现其不可能之处，即gap。除了观察之外，实验与电脑模拟可能使我们了解除了目前已知的文化形式之外，还有什麼文化形式是evolvable, intelligible, acceptable, learnable and stable，就如语言学者已在运用模式（modeling）、人工文法的认知实验以及神经影像学实验，以探究 linguaspace一样。  

以音乐而言，音乐与语言都是使用共同的核心资源，诸如组合作业与层次结构（combinatorial operation and hierarchical structure）。神经影像学研究也显示音乐与语言会激发共同的脑区，那麼音乐形式的范围（ music space）有多大？产生与限制音乐的机制是什麼？Hauser认为音乐形式的限制不在其产生（production），而在其能否被人类感受为音乐（perception）？  

至於伦理方面，证据显示：如同语言一样，人类伦理判断的某些运算似乎是抽象的，是在人类知觉以外的，而且不分性别、年龄、宗教信仰以及教育。伦理的可能性与不可能性（moral space）也无可避免地会受到检视，跨文化的研究显示：人类认为因为意外而伤害一个人的罪要比因为更崇高的目的（例如可以救许多人的生命）而伤害一个人的罪要来的轻，那麼有无与上述伦理相反的文化存在呢？也就是所谓不可能的伦理(impossible morality)到底可不可能存在，这也可以用前述语言学的种种实验方法来加以探讨。

Hauser自己承认将生物形式的分子生物学与文化形式的神经生物学做类比，一定有许多漏洞及不足之处。不过也可能为心智科学（mind science）在了解人类心智创造系统（ generative system）相关的神经机制（ neural mechanism）方面开启新契机。  

今日我们可以掌握前所未有的方法来做相关研究，例如让小白鼠表现人类版的FOXP2 (此基因与说话有关 ) 。这些小白鼠学习发声行为 (vocal behavior)方面的动作技能 (motor skills)与未具人类版 FOXP2基因的小白鼠表现不同。 我们也可能将一只动物的某一个脑区移植到另一只动物的脑部，改变其动作与行为的能力。诸如此类的实验可以让认知科学家了解文化表现既有的、可能的、以及不可能的形式。然而这方面的研究还是困难重重。例如前述脑部中无所不在的重覆（recursion）及组合（ combination）的功能，迄今我们仍然不能辨认到底存在脑的何处。不过也许有一天，我们将动物（人之外）脑中的回路，特别是与动作相关的回路加以改变，使之能与其他已经演化出来的观念性资源（conceptual resource）互相连结，或许可以让鸣禽也能唱出华格纳歌曲般的叫声，也说不定。

结合理论，技术以及分子生物学、演化发育生物学、神经科学、认知心理学、语言学以及人类学的进展，将有助於解答知识生活上一个最根本的问题：人类如何演化出一个具有特殊创造力的脑子，它可以容许巨大数目的文化表现以及为什麼在文化记录中有断层之处（gap），也就是人脑在语言、音乐、伦理及技术永远空白的部份。

否认死亡，突破演化关卡  

已故的遗传学者Danny Brower认为人类心智的特色就是完全的自我知觉(full self-awareness)以及 inter-subjectivity（了解别人意图的能力）。不过这两者会使人感知生命有限（mortality）和死亡的必然性。虽然具有完全的自我知觉以及inter-subjectivity在天择上或许有其优越之处，例如有利於个体间的沟通，合作繁衍、语言……等等，不过感知生命有限与死亡都会成为一个演化的障碍（barrier），因为随之而来的恐惧将使生存与繁衍必要的种种活动受到阻碍。

Brower认为：虽然许多物种表现出 self-awareness的部份表徵（如黑猩猩、 orangutans、海豚、大象……），但演化出人类那样完全的 self-awareness，在哺乳类演化史上却停滞了几千万年。Brower认为突破此一演化关卡的惟一途径是演化出full self-awareness之际，能够同时演化出否认死亡（denying death）的神经机制。

Brower的说法为前述智力演化的断层“ gap”提供了一个解释，而也可以用来说明某些人类的共同性（universals）：例如抱持假的信念（ hold false beliefs） , 存在主义观点的焦虑 (existential angst)，来世学说 (theories of after-life)、宗教性（religiosity）、哀痛的严重性（severity of grieving）、死亡仪式的重要性（importance of death rituals）、冒险行为（risk-taking behaviors）、恐慌发作（panic attacks）、自杀（ suicide）及烈士行为（ martyrdom）。也许有一天我们能找出尽管人类知道死亡的必然性，却仍能误导（delude）自己及别人来忽视必死的事实而存活下去的神经机制。

取材读物

1.Hauser MD: The possibility of impossible cultures.   Nature 460:190,2009

2.Varki A: Human uniqueness and the denial of death. Nature 460:684, 2009

看懂了,他在用full self-awareness解释宗教的诞生?
因为有了完全的自我知觉,所以感知了生命有限和死亡的必然性,然后对死亡的否认产生了宗教行为,来世学说等等.也就是说,解释了宗教的产生是符合科学规律的?很有趣的观点