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        數(shù)學天賦是遺傳的嗎?

        2022-11-02 06:47:36湛廬閱讀
        視野 2022年20期
        關鍵詞:天賦基因影響

        /湛廬閱讀

        看完電視劇《天才基本法》,你有沒有對數(shù)學天才很崇拜,對數(shù)學激發(fā)了熱情?那么,數(shù)學天賦是遺傳的嗎?現(xiàn)在,科學解答來了。

        在解決數(shù)學問題方面,男性明顯領先,但在心算方面,女性以微弱優(yōu)勢領先

        人們在尋找數(shù)學才能的遺傳基礎時,通常會采用一種方法,即檢驗兄弟姐妹,尤其是同卵雙生子在數(shù)學成績上的相關性。

        同卵雙生子擁有相同的基因型,經常在數(shù)學上表現(xiàn)出相似的水平。異卵雙生子僅共享一半的基因,在數(shù)學成績上存在較大的差異,有時一個數(shù)學很好,而另一個則水平一般。通過比較多對同卵雙生子和異卵雙生子,就可以測量出“遺傳力”。根據(jù)20世紀60年代史蒂文·范登伯格進行的研究,遺傳對數(shù)學的影響占到50%,表明約一半的數(shù)學成績差異由個體間的遺傳差異造成。

        然而,這個解釋仍然存在很大爭議。事實上,雙生子研究方法受到了許多細節(jié)因素的影響。例如,研究表明,與異卵雙生子相比,同卵雙生子往往因在相同的教室,由相同的教師授課而得到完全相同的教育。他們具有相似天賦的原因,可能是他們受到相同的教育而非他們擁有相同的基因。

        另一個潛在的影響是,在母親的子宮內,將近70%的同卵雙生子共用一個胎盤或同一套胚胎膜。顯然,這種情況不會發(fā)生在異卵雙生子中,因為他們來自獨立的卵子。子宮環(huán)境中類似的生化成分使同卵雙生子的大腦發(fā)育規(guī)律相同。即使數(shù)學才能的遺傳性得到證明,雙生子研究方法也無法明確這一研究過程究竟涉及了哪些基因。

        舉一個極端的例子,假設一個基因會影響身材,如果它的攜帶者經常打籃球而忽視數(shù)學教育,那這個基因可能對數(shù)學能力有負面的影響!

        在探索數(shù)學才能的生物基礎的過程中,另一個模糊但有趣的線索是對比男女之間的差異。高水平的數(shù)學幾乎是僅屬于男性的領域。在史蒂文·史密斯有關杰出心算者的書中,他描述了41個計算奇才,其中僅有3位是女性。男性在數(shù)學上具有優(yōu)勢是一個世界性的現(xiàn)象。

        但是,這一現(xiàn)象對于總人群的重要性是有限的,只有數(shù)學精英幾乎全是由男性組成的。在整個人群中,男性在數(shù)學方面的優(yōu)勢較弱。

        在解決數(shù)學問題方面,男性明顯領先,但在心算方面,女性以微弱優(yōu)勢領先。最后,男性和女性的差異出現(xiàn)在幼兒園開始時,在此之前沒有檢測到男性在數(shù)學方面有任何系統(tǒng)性的優(yōu)勢。尤其是在嬰兒早期,男性的數(shù)學能力并不優(yōu)于女性。

        生物變量確實會影響數(shù)學才能

        在我們的教育系統(tǒng)中,數(shù)學在幾個關鍵階段起到了過濾器的作用,每個階段男孩都比女孩更容易通過。最終,我們社會中的女性很少有機會獲得數(shù)學、物理或工程方面的頂級培訓。

        心理學和社會學的許多因素使得女性在數(shù)學方面處于不利的境地。調查顯示,平均來看,女性比男性在數(shù)學課程中表現(xiàn)出更多的焦慮;她們對自己的能力不自信;她們認為數(shù)學是一種典型的男性活動,而且很少會在她們的職業(yè)生涯中用得到。另外,她們的父母,尤其是父親,也會有同樣的看法。

        顯然,這些刻板印象逐漸形成了一種自我實現(xiàn)的預言。許多年輕女性缺乏對數(shù)學的熱情,她們堅信自己不會在這個領域有所建樹,這使她們忽視數(shù)學課程,也因此導致她們在數(shù)學方面較低的能力水平。

        在中國,較優(yōu)秀的女性青少年獲得的數(shù)學分數(shù)不僅超過了美國女性青少年,而且還超過了美國男性青少年。這就證明,性別差異造成的影響小于教育策略的影響。一項對多種文獻的元分析表明,美國男性和女性在數(shù)學分數(shù)上的平均差異在30年間減少了一半,這種進步伴隨著同時期女性地位的提升。

        那么,生物性別差異在其他的差距中還發(fā)揮著作用嗎?盡管在神經生物學或遺傳學上還沒有發(fā)現(xiàn)有關男性數(shù)學優(yōu)勢的決定因素,但越來越多的線索促使人們開始懷疑,生物變量確實會影響數(shù)學才能,雖然這種影響是細微的。

        有人選擇了一組有數(shù)學天賦的兒童,結果發(fā)現(xiàn)男孩和女孩的比例是13:1。與那組未被選中的兒童相比,這些有天賦的兒童有2倍的可能患過敏癥,4倍的可能是近視,以及2倍的可能是左利手,他們中60%是長子。顯然,把學者的原型想象成一個左利手、多病,并且戴著眼鏡的獨生子,也并非完全沒有根據(jù)。

        數(shù)學能力明顯受到與性別相關的神經異常的影響

        此外,有一些極端但是確鑿的個案,其中數(shù)學能力明顯受到與性別相關的神經異常的影響。例如,“智障學者”中的大多數(shù)計算天才都患有孤獨癥,這種神經系統(tǒng)性疾病在男孩中的發(fā)病率是女孩的4倍。的確,孤獨癥與X染色體的變異是相關的,如脆性X綜合征。

        相反,特納氏綜合征是一種只影響女性的遺傳疾病,與X染色體的缺失相關。事實上,除了某些身體的畸形,患特納氏綜合征的女性在數(shù)學和空間心理表征方面也會表現(xiàn)出嚴重的特定認知障礙,盡管她們的智商可能處于正常水平。一部分原因是卵巢萎縮引起性激素分泌異常。實際上,早期激素治療能夠改善她們在數(shù)學和空間方面的認知表現(xiàn)。

        我們依然沒有為性別、X染色體、激素、利手、過敏、出生順序和數(shù)學之間的這些神秘聯(lián)系找到一個令人滿意的解釋。今天我們所能做的,就是把可能性最大的因果鏈以一種創(chuàng)作印象派畫作的方式描述出來,一些科學家稱之為“原來如此的故事”。

        神經心理學家諾曼·格施溫德和他的同事認為,妊娠期間睪酮水平升高,可能會同時影響免疫系統(tǒng)和大腦半球的分化。睪酮可能會導致大腦左半球發(fā)育變緩。由此推測,左利手出現(xiàn)的可能性會因此而增加,同時,依靠大腦右半球加工的空間心理表征的操作能力也會提高。

        這種精細的空間感會反過來使操縱數(shù)學概念變得更容易。因為睪酮是雄性激素,這種假定的級聯(lián)效應對男性的影響可能會比對女性的更大。同時,不難理解它可能由X染色體的部分基因控制,這就解釋了數(shù)學和空間傾向的遺傳性。

        圍繞這個至今令人迷惑不解的現(xiàn)象有眾多線索,其中有這樣一條:雄性激素可以直接影響發(fā)育中的大腦的組織結構。在發(fā)育過程中,性激素處于異常水平的被試者出現(xiàn)了空間和數(shù)學加工過程的改變。在這種激素變化的影響下,男性大腦的組織形式可能略微不同于女性。神經回路可能以一種目前為止仍然未知的方式發(fā)生了微妙的改變,這可以解釋為什么男性在抽象數(shù)學空間中具有略微敏捷的能動性。

        鑒于目前的知識水平,要超越理論的模糊性,找到一個對數(shù)學天賦的簡單、確定性解釋是不可能的,但如果期待基因與天才之間有直接聯(lián)系那就太天真了。它們之間的距離如此之大,只有多種扭曲的因果鏈才可以填補其間的空隙。天才的出現(xiàn)是多種因素的影響相融合的結果,包括遺傳、激素、家族因素以及教育。

        生物學因素和環(huán)境作用相互交織在一個牢不可破的因果鏈之中,通過生物學預測天才,或者讓兩個諾貝爾獎獲得者結合而生出一個小愛因斯坦,都是不可能的。

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