科学网—我们不知道答案的125个科学问题(112)类人猿到现代人
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2024-12-16 10:30
| 个人分类: 科学教育 | 系统分类: 科普集锦
112. 什么导致了现代人类行为？
What gave rise to modern human behavior?
题记 ：远古智人是逐渐获得抽象思维、语言和艺术能力，还是像 4 万年前在欧洲发生的那样，是在一次文明“大爆发”中忽然获得的？来自人类起源之地非洲的证据可能是找到答案的关键。
根据上一个科学问题，古人类研究已经形成一个基本的共识，那就是 30 万年前出现智人之后，地球上至少有四种人类的属种或亚种(如早期智人、尼安德特人、弗洛勒斯人和丹尼索瓦人等)在平行进化，直到大概 4 万年前后地球上就只剩下智人一个物种逐步进化成今天的现代人类。从 30 万年前的原始人到现代人的转化中有一段非常漫长的 转变时期 (至少跨度为 10 万年)，这个时期是人从 类人猿 转变为 现代人 的过渡期。
图1 尼安德特人从动物人到现代人的进化历程
今天现代人的行为特征是以 象征性符号表达 (symbolic expressions) 和 先进规划能力 (advanced planning) 为基本特征的行为模式，这是一种具有 抽象特征 的创新行为能力 ， 可以从考古记录中某些人工物品的特征中推断出来，包括使用的工具类型、器物的打磨技术、树枝、骨头 及其他生物材料 的加工痕迹 、个人装饰品和艺术及绘画、居住空间的建筑结构、宗教仪式、占卜或祭祀典礼、经济生产活动的集中化程度、生活区的扩张范围以及生产物品的交换网络等等。
现代人类行为特征在欧洲旧石器时代晚期的考古记录中被发现，这种忽然出现的群体性突发现象被认为是人类现代行为开始的确切证据。然而在 10 万至 5 万年前的考古记录中，具有明显象征性的人工制品并不总是出现，甚至是周期性地消失。所以围绕人类现代行为模式，有几个非常重要的问题需要回答：人类的现代行为模式是如何发生的？什么导致了人类的 现代 行为特征，它又是在什么时候发展起来的？人类从原始人到现代人的行为转变通常被认为是人内在认知能力提升所导致的，认知 能力的获得通常表现为某种符号思维能力的出现，或者表现为艺术及语言文字的最终完善。
1. 生态环境的构建 (niche construction)
动物和人类的区别首先在其于对环境的改造能力。通常越低等的生物改造环境的能力越弱，它们只能通过提高个体对环境的适应性来保持生存，而高等动物则可以构建属于自己的生存环境。白蚁可以建造非常稳固的蚁穴，让它们的后代生存在一个相对稳定的环境中。这种“代际工程”的构建具有深刻的进化论意义，它能够将 群体的进化结果 被个体在一个相对稳定的环境中有效地继承和发展。虽然白蚁建造蚁穴的“技术”并没有多少进步，鸟类建筑巢穴的技能似乎没有发生更多改变，但生态环境的构建对具有巨大脑容量的古人来说具有非常明显的进化意义。人类在其构筑的生活环境中会进行不同的功能划分（见图 2 ），如居住区、存储区、生产区等，完成稳定环境中个体行为的群体改造。比如智人会在山洞中开辟不同的功能区域，睡觉区、生火做饭的区域、储存食物的区域等等，在这种群居环境中会形成特定的行为规范、语言交流和艺术表达(如山洞的壁画)。这种自我生态环境的构建能极大促进个体对群体生活能力的继承，比如对语言、符号、技能甚至艺术等的继承力。例如中国古代偶然出现的一个非常聪明的个体神农，他忽然发现将揉搓的麦穗扔进水里能有效分离麦粒和麦壳，从而大大提高了食物摄取的效率，这个方法一旦被某个个体发现就能被生活在这个生态环境中的所有人所继承。这些生态环境中所形成的行为能力和协作行为，极大地促进了人类认知能力的进化。
图2 人类构建的洞穴 生态环境的 想象图
2. 现代行为模式 (Behavioural modernity)
人类行为的现代性是指构成现代人行为能力的一组认知能力，这些认知能力对形成不同生态环境中的人类群体行为至关重要。人的现代行为可以通过创造性的艺术、语言、文化、宗教信仰以及复杂的技术行为来识别，并且能够在历史记录中留下可以明确考证的证据。导致人类现代行为的认知能力主要包括：行为和技术的创新能力；抽象思维能力；独立计划和与他人的协调能力；创造和使用物理符号的能力。其中最明显的是创新能力所带来的技术特征，基本标志有：改造、制造和使用工具的能力，使用火的能力。而抽象思维能力的主要表现有图形艺术符号、语言文字符号、数学记录符号等，这些都是人类文明的重要标志。其中计划和协调能力指个体行为中的社会属性，会形成特定的个人行为传统和规范，包括服装、饰品、狩猎、祭祀、婚丧嫁娶等行为。物理符号的使用是人类在某种生态环境中形成种族文化的标志，包括装饰物品、货币物品、宗教祭祀陪葬物品、军事用品、族群标志品、地位等级物品等等，所以使用物理符号的能力被认为是现代人类认知行为的重要组成部分，也是某种文明或文化形成的重要标志，尽管在很多人类古文明中很难找到物理符号使用的明确痕迹，因为它们经常会被漫长的时间所破坏和掩盖。
图3 古人类居住洞穴内的壁画艺术
然而现代人类行为特征却没有在很多古人类身上表现出来，而且有些原始人行为模式的转变竟然经历了非常漫长的时间。为什么早期原始人要花费 10 万年甚至更长的时间才能表现得像现代人类？显然一个地理隔离的人类群体其特殊的文化习俗能反映出它独特的历史变迁，它是这个群体认知能力长期继承和发展的反应。例如有一项关于尼安德特人灭绝的重要研究表明：尼安德特人被智人取代是由于尼安德特人和智人群体之间存在一些重要的社会文化差异，而这种社会文化差异是由智人和尼安德特人内在的认知差异所造成的。尼安德特人缺乏完整的人类语言系统，这清楚地表现在考古证据上，因为除了尼安德特人的人体化石之外并没有发现更多尼安德特人现代行为活动的明确标志性物品，所以有些专家认为他们应该归属于某种原因被中止文明进化的原始人类。
3. 现代行为的形成及考古学证据
(1) 基因的进化 ：人类现代行为是何时以及如何形成和发展的？首先，从动物到人转变的生物学基础应该是人类大脑的进化(见图 4 所示)。只有大脑进化才能支持原始人获得现代行为的认知能力，也就是说认知能力必须依赖于人类不断完善的大脑神经结构。然而奇怪的是，从古人类化石中推断的人类大脑大小和形状的变化数据，并没有为人类现代行为的起源提供明确的证据。进化生物学和神经科学的研究发现，古人类的符号交流能力是与大脑同步进化的，大脑进化并非是现代行为模式的先决条件。人类复杂功能神经组织的进化是一个长期的过程，至少需要一百万年的时间，人类比其他灵长类动物更大的前额叶皮层使其产生抽象符号概念和计划任务所需的一些神经连接成为可能。但也有观点认为，现代人神经组织的进化是 5 万年前在非洲人群中发生基因突变的结果。但无论如何人脑容量的明显上升是从约 200 万年前开始的，它应该早于任何形式的用火行为，它是原始人成为人的生物学基础。
图4 印度尼西亚格鲁吉亚早期人类头骨:(左)古猿的大脑(右)现代智人的大脑
然而现代解剖和基因研究发现古老的智人和现代人最近的祖先在基因上的差异很小，但在行为文化上却存在令人惊讶的不同(考古证据上的表现)，这种动物人和现代人的巨大差别无法通过基因的微小差异来理解。所以对认知能力来说，应该并不是来源于智人基因组中某种突然而微妙的基因突变，而是智人更强大的记忆能力(脑容量)在自己构建的生态环境中被有效继承和发展的 群体传递能力 ，个体的认知能力是与认知环境共同进化的结果。因此，基因变化尤其是造成强大记忆能力的基因变化可能在行为现代性的建立中发挥了一定作用，但它是通过共同进化的相互作用触发的，而并不是在非洲散居之前突变的基因触发。行为现代性本身就是一种保留和升级丰富信息和技术系统的 集体能力 ，更应该来源于种群集体环境的构建过程，所以行为现代性本身就是一种可以保留和升级的 群体认知系统 ，而不是个体大脑的基因突变。但无论如何大脑记忆系统的强大是动物人成为现代人的基本生物条件，没有强大的记忆，自我意识和抽象思维这些现代行为模式的基础就不可能很快产生，也就无法建立具有足够规模的 群体进化 环境。
(2) 火的使用 : 人类形成的一个非常重要的标志性事件就是对 火的认识和使用 。考古学家们在南非旺德威克 ( Wonderwerk ) 洞穴发现了古人类在 170 万年前 就开始使用火的证据(见图 5 所示)。远古的直立人就已经学会引用野火作为火种，随后才是学会使用燧石和钻木取火。直立人用火烹饪食物、取暖、照明和驱逐动物，大大改善了自己的生态环境，极大促进了大脑的进化。但使用火的能力并非是原始人进化到现代人的充分条件，例如很多已经灭绝的人种虽然都能使用火，但却没有明确发现证明它们具备了现代人行为特征的人工物品或行为痕迹。
图5 南非Wonderwerk洞穴内的考古遗址发现的火的使用
除了 火 之外，还有一个重要的转变条件就是 工具的使用 。马克思认为劳动创造了人，所以劳动工具的加工和使用成为人类出现的重要标志之一。在原始人开始吃熟食之前，它们就已经掌握了用石头捶打和捣碎等方式去加工食物的方法，用工具去加工食物的历史比使用火的时间更早，至少也有 190 万到 260 万年的历史。
(3) 工具的使用 : 根据考古证据显示，自 260 万年以来，古人类就一直从事着高强度的狩猎活动。古人猎杀野生动物的平均体重从 500 公斤 一直延伸到 50 公斤 ，甚至造成了大量对人类能构成威胁和体型较大物种的灭绝或濒危灭绝。在高强度的狩猎活动中，古人不断地改造工具、升级武器和战术、采用陷阱等计划方式来对付越来越狡猾和越来越小的动物。狩猎活动对古人的智力和合作能力产生了极大地促进作用，以至于有些生物学家认为：是狩猎创造了人类。
图6 人类手持石器旧石器的劳动工具
然而狩猎只是早期 人类劳动中比较重要的一种活动，采集、驯养和培育等活动都促进了人类文明的进一步发展。在大约 3 万- 1.2 万年前的末次冰期后期，在世界各地不断繁衍生息的古人，陆续产生了若干阶段性的劳动实践成果，这些文明成果标志着人类告别旧石器时代，进入了新石器时代的新纪元。尤其是 火的使用 和 制造劳动工具技术 的成功结合，促进了原始人的个体生存劳动向现代人集体文明的进化。
现代人类集体文明进化的考古学证据包括：用火烧制陶器的技术(如 2.8-2.5 万年前捷克布尔诺女神陶像， 2 万年前中国江西仙人洞陶罐等），驯化农作物技术(如 1.8-1.4 万年前湖南玉蟾岩早期稻颗粒， 1.5 万年前迦南纳图夫人栽培野生大麦酿啤酒等)，走出山洞等自然掩体的早期建筑技术和宗教巨石奇观建造技术(如时间待考证的 2 万年前中国湖南的零陵石棚、 1.2 万年前土耳其东南哥贝克力巨石阵等等)。
图7 人类有柄工具即新石器的劳动工具
由此可见，在所有构建现代行为的认知能力中“ 技术的创新 ”是最核心的能力。最简单的切割工具和薄片加工技术大约在 260 万年前 就已经出现在 非洲 ，而一段时间后又首次在欧洲被发现。中石器时代在距今 28 万年前开始出现，这个时代的标志是 有柄工具 而不是手持工具的到来。在过去的 20 万年里，各种不同的 创新技术 被用来制造石器工具，例如有柄的狩猎工具是在粘合剂或绳子的帮助下将锋利的石器安装在轴上制成的。在非洲 Howiesons 港发现的带柄石器工具可以追溯到大约 6.5 万年前的南非(见图 7 所示)。对这些工具的分析发现，古代人能利用赭石、植物胶和脂肪物质等几种成分混合在一起制成粘合剂，用来在手柄上固定打磨的石器。
然而现代人行为特征信号的出现与劳动工具之间似乎也没有 直接的关系 。工具的加工和使用并不能成为原始人进化为现代人的标准，因为大猩猩也能折断树枝用嘴加工后去获取蚂蚁等食物以及用尖利石头去砸烂果壳、骨头来获取食物。所以原始人现代行为的形成应该是人类进化过程中更晚出现的一种现象，例如生活在 20 万年前的欧洲尼安德特人应该不算严格意义上的人类，因为考古学学家并没有发现它们和抽象思维能力有关的足够 人工物品 。
图 8 来自南非布隆伯斯洞穴 7.7 万年前地层的蜱虫贝壳珠子
(4) 艺术和文字 ：所以有些研究者认为除了 火 和 劳动工具 之外，现代人类出现的判定必须要有 艺术和文字 等其他抽象创造性行为的 物品 证据。南非南开普海岸的 布隆伯斯洞穴 (Blombos Cave) 意外发现的距今 7 万多年前的个人装饰品和艺术品：贝壳珠和赭石雕刻，引发考古学家对现代 人类 行为起源思考方式的转变。在这个发现之前，大多数科学家认为具有象征能力的人类的发源地应该是旧石器时代晚期的欧洲(约 4 万年前)，因为那里除了劳动工具，还发现了最早的艺术和个人装饰品。布隆伯斯洞穴的考古发现让科学家重新认识到人类的现代行为应该与 非洲石器时代的中期 有关。在北非和中东的洞穴中也发现了类似于布隆伯斯洞穴的穿孔贝壳，这种贝壳珠是最早的人工装饰品，最早可以追溯到 7 万甚至 10 万年前。非洲布隆伯斯洞穴的发现提供了人类最早进行“ 抽象设计 ”的创作证据。令人印象深刻的发现是一块深红色的长方形赭石板 (75.8mm*34.8 mm*24.7 mm) ，上面有复杂的交叉雕刻设计，这是用一种石器雕刻出来的抽象图案。布隆伯斯洞穴早期地层中发现的这些赭石雕刻表明：在考古记录中识别人类现代行为最有效的方法是通过展示其具有象征意义和复杂规划能力的 人工制品 ，古代艺术是一种最早期的人类创造性行为。
图8 在法国东南部肖韦洞穴中发现的旧石器时代晚期的绘画艺术
所以，人工饰品、雕刻、绘画等 抽象艺术创造行为 可以肯定地作为现代人行为形成的 标志性特征 ，它是原始人具备现代行为特征并进入现代文明的确切证据，而 文字符号 以及 数学符号 这种更晚出现的更为高级的抽象创造行为，应该作为人类种群某种地域文明或区域文化形成、发展和完善的历史开端。人类从猿到人的进化历史已经证明 科学技术 是 人类 创造群体文明的唯一方法和手段。
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