生物语言学回顾之：语言的演化

一、地球上所有的生命体都共享一种“语言”——DNA中信息编码的方式。数量极其有限的碱基对在DNA中通过不同的排列方式构造出了千千万万的物种和形形色色的生物性状，同时子代通过继承亲代的DNA来延续这样的信息，或使之发生微小的变异。

二、地球上的不同物种之间却缺乏“共同语言”——物种间缺乏共同的交际系统（communication system）。跳“八字舞”的蜜蜂听不懂鸟儿的歌唱，咕咕叫的黑猩猩也无法弄清大学课堂里正在发生的事情。

如果这位火星科学家有足够的洞察力，那么他会发现人类的交际系统在各个物种中显得十分特殊：它具有层级性（hierarchical）、生成性（generative）和递归性（recursive），能够通过数量有限的基本单位形成无限的具有不同意义的言语片段。如果这位火星科学家注意到了这一现象，并且有足够的好奇心，那么他一定会问：人类的“语言能力”在地球上是独一无二的吗？这种能力是怎么演化出来的？

二、语言官能的定义

所谓“语言”，至少有两种意义：一种意义指的是族群或社团中的具体交际系统，如英语、汉语等；一种意义指的是心智/人脑的一个内在组件，这一意义的“语言”有时也被称为“内在语言”（internal language/I-language）。

第一种“语言”具有文化性，是群体的精神产物；第二种“语言”具有生物性，蕴藏于每一个人类个体中。如果我们这位火星科学家感兴趣的是从生物学和人类演化史的角度来探讨语言，必然会把焦点集中于第二种意义的语言。

人类神经系统的哪些部分参与语言的运作呢？恐怕是“most of it”。可以想见，在与语言相关的思维过程中，人类认知系统的方方面面，包括情感的方面，都会参与其中。要着手研究语言的生物基础，必然要把这些复杂的交织在一起的神经活动拆解成独立的、有层级的模块。为此，作者定义了具有广狭之别的两种“语言官能”（language faculty）。

广义语言官能（faculty of language – broad sense, FLB），包括（至少）三个部分：内部计算系统（internal computational system）、“感知-运动”系统（“sensory-motor” system）和“概念-意图”系统（“conceptual-intentional” system）。内部计算系统就是下面要说的狭义语言官能。感知-运动系统与发音等语言外化方式有关，而概念-意图系统与概念语义和言语行为等范畴相关。这二者作为FLB的两大组成部分，反映了自亚里士多德以来人们对语言的朴素认识——语言是声音和意义的配对。

狭义语言官能（faculty of language – narrow sense, FLN），即上面说的内部计算系统，是FLB的子集。如果说语言是声音和意义的配对，那么这种配对具有一个特殊的性质——离散无限性（discrete infinity）。句子由离散的单位构建起来，我们可以看到6个词的句子、7个词的句子，但看不到6.5个词的句子；理论上，一个句子可以（通过内嵌的方式变得）无限长（当然，在实际的语言产出中，工作记忆和肺容量等因素会制约句子的长度）。

作者认为，FLN的核心组件是一种计算系统（或者叫“狭义句法”），它生成内在表达式，并且把内在表达式传输给两大接口（interfaces）：通过语言的音系系统传输给感知-运动系统的接口，从而实现发音；通过语言的（形式）语义系统传输给概念-意图系统的接口，从而实现释义。按照最新的假设，上述过程是分段（phase）进行的。

下图展示了FLN（图中绿色部分）和FLB的另外两大系统（图中蓝色、黄色部分）的关系：

同时，作者着重指出，FLN作为一种计算系统，其核心属性是递归（recursion），是递归带来了离散无限性，也是递归让人类的语言成为了生物界中独一无二的认知系统。（这里的递归可以理解为可重复进行的合并（merge）操作，见第五段的论述。）当然，这一结论的得出，需要基于下文要讲到的生物演化研究的比较法。

三、研究方法

我们通过什么样的方法来研究广义语言官能FLB和狭义语言官能FLN的演化呢？显然，我们不能依赖化石材料，因为语言行为不会固定到化石里，而古人类的颅骨的变化带给我们的信息十分有限。作者指出，我们的一个强有力的工具是比较法（comparative approach），即通过现存物种间的比较来推断已经灭绝的先祖的信息，从而还原演化史。比较法是达尔文进化论的基础工具，也是现代演化生物学的核心方法。

研究语言演化的一个核心问题是，语言官能的某个组成部分是为人类语言而独立演化出来的，即独属于人类的，还是在不同物种间共享的。这需要我们通过详实的材料去比较物种间的各种相似性。当我们发现某一性状在两个或多个物种间高度相似时，理论上有两种可能的原因：

一、相似性来源于基因的继承，即不同的物种有相同的先祖，这种相似被称为homologs；

二、相似性是不同物种独立平行演化的结果，例如人类的眼睛和章鱼的眼睛在视觉机制上高度相似，但二者是独立的平行演化，这种相似被称为analogs。

那么，人类的语言官能的各个组件是否也见于其他物种呢？如果答案是肯定的，那这种相似是属于homologs还是analogs呢？

四、三个系统的跨物种比较

针对上述问题，科学家们做出了以下三个假设：

假设1：FLB（自然也包括FLN）在动物的交际系统中存在homologs（可能发展程度低于人类），也就是说，人类的语言官能中的功能组件也控制着动物的交际，二者的交际系统是同源的。

假设2：FLB独属于人类，是人类为了语言的出现而做的适应性演化（adaptation）。支持这一观点的科学家认为，FLB是相当复杂的，而只有自然选择才能带来这样的功能复杂体（functional complexes）。自然选择决定了FLB（包括FLN）的诸多特点，这些特点在动物的交际系统中找不到对应物。

假设3：即本文作者所支持的假设，只有FLN独属于人类。正如假设1所设想的，FLB中的大部分生物机制是人类和其他物种共享的，它们具有极长的演化历史；然而，递归这一计算系统却是晚近的演化，独属于人类这一物种。根据这一假设，语言所展现出来的很多复杂性来源于FLB中的边缘性成分（见图1），尤其是感知-运动系统的接口和概念-意图系统的接口部分，以及社会文化和交际中的复杂性。相反，FLN中的计算机制却非常有限和单一——递归。

以上三种假设都有可能是正确的事实，其取舍只能依赖经验事实（empirical data）的观察。作者分别提供了感知-运动系统、概念-意图系统和狭义计算系统三个方面的跨物种比较。（作者也指出，目前掌握的经验事实还是很不够的。）

感知-运动系统的跨物种比较。在声音感知（speech perception）方面，我们发现，很多物种都展现出了惊人的对人类语音的区分辨别和归纳总结的能力。也就是说，辨别和归纳音位，这一能力并不是人类独有的。进一步，我们发现，非人灵长类动物可以通过韵律的差异（rhythmic difference）区分两种不同的语言。在语音产出（speech production）方面，鸟类和灵长类动物也都有能力产出带有各自物种“口音”的语音。在这里，作者讨论了下降的喉头和语言的关系。过去的经典观点认为，下降的喉头使人类能够“说”出语言，但是新证据表明很多哺乳动物也具有下降的喉头，但是它们并不“说话”。在作者看来，下降的喉头本身没有语言功能，它的效果是扩大了口腔的容量，为复杂语音的出现提供了可能，属于达尔文所说的预适应（classic Darwinian preadaptation）。

在语音方面，人类的一个重要能力是声音模仿。模仿使得人类能够获得一个共享的（shared）、具有任意性（arbitrary）的词库（lexicon），因此，模仿是FLB能够作为交际系统的重要前提。而声音模仿并不是人类独有的能力：多模态模仿能力（multimodal imitative capacities）也见于其他哺乳动物（如海豚）和鸟类（如鹦鹉）。其中，大多数鸣鸟（songbirds）都展现了十分发达的声音模仿能力。要注意，鸟类的这种声音模仿能力和人类的声音模仿能力只是analogs，因为人类的近亲猴子和猿类缺乏这种能力。实验发现，大量的训练也只能让黑猩猩模仿极少的音节化的词汇，而鹦鹉却能轻易做到模仿大量词汇。尽管在另一种模态下，黑猩猩可以学会几百个手势语词汇，但是与人类个体几万的词汇量相比，也是微不足道的。声音模仿能力，应当是人类与黑猩猩分家之后演化出来的。

概念-意图系统的跨物种比较。大范围的研究表明，非人哺乳动物和鸟类均有丰富的概念表征系统。动物可以调用范围很广的抽象概念，例如工具、颜色、几何关系、食物、数字等。另外，黑猩猩可能还具有“心灵理论”（theory of mind）能力，即能够辨别自我、能够认知其他个体的信念和愿望。但这一点尚存争议。

一项经典的研究是观察长尾黑颚猴的警报呼叫（vervet monkey alarm calls）和恒河猴的食物呼叫（rhesus monkey food calls）。这些有意义的呼叫具有以下两个特点：（1）个体根据对捕食者的侦测情况或者发现食物的情况等不同情境发出不同的呼叫；（2）这些不同的呼叫具有内在的声音形态（acoustic morphology）。这难免让我们联想到人类的词汇系统。但是作者对二者之间存在homologs或者analogs的关系的观点持消极态度。

作者认为，儿童对词汇的习得的广度、模式和速率与猴子的呼叫系统的习得都有明显的差别，二者很有可能是不同生物机制决定的；另外，人类的词汇的意义具有内在性、语境独立性，而猴子的“词汇”强烈依附于语境。作者指出，词汇系统（包括指称系统）作为FLB的一个组成部分，可能也是独属于人类的。

狭义计算系统（递归）的跨物种比较。以上两部分观察表明，在FLB方面，人类和动物的差异可能具有连续性（continuity）。但是我们还没有讨论到人类语言的核心属性——离散无限性。对动物交际的近一个世纪的深入研究表明，除人类外没有其他物种具有这样一种能力：把有限的意义单位结合成数量无限的更大结构，每一结构都各自具有不同意义。

这一能力，也被称为“普遍语法”（Universal Grammar, UG），在作者看来是递归计算的能力，对它的深入研究是现代语言学的核心议题。在这里，作者没有展开具体的语言学的讨论，而是用数字的表征和计数规则来展现人类和其他物种在这一能力上的差异。因为计数规则通常也被视为递归规则，很可能与普遍语法能力一起被同一生物机制管控。

研究表明，动物经过训练也能获得数字概念。例如训练大鼠或鸽子碰触机关特定次数以获取食物奖励，实验发现，动物能够在一定误差范围内基本准确地碰触到目标次数，只是随着数字的增大误差也会增大。但是，人和动物的本质差异在于，动物缺乏创造开放的生成系统（open-ended generative systems）的能力。

例如一项对黑猩猩的研究表明，它们能够掌握把物体的数目和一个阿拉伯数字联系起来的能力，以及能够学会简单的加法运算。但是，就算让黑猩猩经过长年累月的上千次的训练，它们也只能掌握到9以内的数字和运算。这不同于儿童在大约3.5岁时表现出的“啊哈”现象（“aha” experience），即儿童学会了1,2,3（有时到4）这三个数字时会立即掌握其他整数的意义——他们会发现整数数列是建立在一种后继函数（successor function）的基础之上的。相反，对于黑猩猩来说，它们需要用相同的时间去学习整数数列上的每一个数字。所以说，尽管黑猩猩对于数字的理解是令人吃惊的，但是这种理解与它们理解其他符号及其指称特性是平行的——不具有人类语言所具有的生成特性。

以上三部分的跨物种比较的经验事实表明，第三种假设是目前看来最合理的假设。当然，作者反复强调，这里还需要更多的事实调查。

五、“语言”在演化史上的出现是出于交际的需要吗

我们回到上一节一开始提到的三种假设。看起来，假设1（FLB共享于物种间）和假设2（FLB为人类独有）截然对立，而假设3是二者的调和（FLB中一部分是人类独有）。实际上，这其中还有更大的玄机。假设1和假设2虽然大相径庭，但都有一个共同的预设——如果语言的出现须归因于演化史上的一些官能的出现，我们把这些官能称为“语言前体”（linguistic precursors），那么假设1和假设2都认为语言前体是交际系统的一部分。而假设3并不做这样的预设，因为假设3认为，人类语言的出现，其关键点在于FLN在近期演化史上的出现。FLN作为一种计算系统，在作者看来，它的本质并不是为了交际而做的适应性演化。那么，FLN的本质是什么呢？

三位作者认为，FLN甚至根本不是一种适应性演化（adaptation），其特点并不是由自然选择雕刻而成的（shaped by natural selection）。FLN的内容很可能是单一的，即递归，而并不像很多人认为的那样可以拆解为若干特性，每一特性各自有其演化史。三位作者在这里提出了他们的核心观点：FLN可以类比为大理石门洞的“拱肩”（spandrels）。在文艺复兴时期的建筑中，门洞的两个拱桥（arches）和穹顶（dome）之间形成近似三角形的区域，这一区域称为“拱肩”，如下图所示：

为什么大理石门洞的拱肩是那样的形状呢？这并不是出于什么功能的目的，而是受门洞的形状的限制——因为它要连接两个弓形的拱桥和天花板的基底，所以它不得不变成那样的形状。基于此，这一术语被引介到演化生物学中来，指的是适应性演化之外的另一种演化事实——其他已有的演化产物带来的副产品（by products）。

具体到FLN来解释。为什么FLN的本质是递归呢？就像拱肩的形状一样，这并不是出于功能的目的，而是已经存在的生物限制的副产品（by-product of preexisting constraints）——因为FLN需要把感知-运动系统（发音）和概念-意图系统（意义）连接起来，FLN的特点即是这两大系统交汇时所表现出的“形状”。换句话说，在演化史上人类为何选择“语言”（一个具有离散无限性的递归系统）？这并不是直接迫于自然选择的压力（如出于交际需要）而做的适应性演化，而是“为了”把声音和意义连接在一起而不得不选择的最优计算方式（optimal solution）。

这里需要顺带说明的是，这里的最优计算方式“递归”，其本质可以理解为乔姆斯基反复使用的术语“合并”（Merge）。即，给定实体X、Y，合并的结果是包含X和Y两个元素的（无序）集合{X, Y}，可以表示为Merge (X, Y) = {X, Y}。若X全然不同于Y，则称为外部合并（external merge）；若Y是X的一部分，则称为内部合并（internal merge），相当于前一阶段理论的“移位”（Move）。合并这一操作可以递归性地应用，从而带来了语言的离散无限性。上文提到，人类对整数数列的认知可能也基于相同的机制，即递归作为一种生物属性，在人类的不同认知器官之间很有可能是相通的（domain general）。

以上就是乔姆斯基最简方案（Minimalist Program）的核心精神——FLN是一个很小的演化事实，其机制是单一的（合并/递归）。这一假设又被称为“强式最简假说”（Strong Minimalist Thesis），即FLN存在的意义仅仅在于将用于“发音”的感知-运动系统和用于“释义”的概念-意图系统连接起来，FLN所产生的表达式要能同时为上述两个器官所读懂，即语言官能是为满足“易读性原则”（Legibility Conditions）这一接口条件（interface conditions）而形成的最优方案。

在这一思路下，语言研究已经可以超越对语言现象的解释本身，而上升到对人类语言的生物基础的本质的追问——在何种程度上FLN这一计算系统是最优的（optimal），考虑到最小搜索原则（minimal search）以及无回溯原则（no backtracking）等计算原则？为什么我们能看到这种类型的语言，却看不到那种类型的语言，这其中是否有生物基础？

六、结论

人类语言的出现，时间大约在六百万年前人类与黑猩猩分道扬镳之后。在这之前，广义语言官能的组件已经有了漫长的演化历史，相似的性状（homologs and analogs）在其他物种中也能被反复观察到。但是FLN的出现——或许源于所有智人的共同始祖，一位生活在东非的女性（“夏娃理论”）的某一个微小的基因突变——让FLB中的感知-运动系统和概念-意图系统通过递归计算的方式连接在了一起。从而，人类逐渐外化出了具体的语言，获得了具有离散无限性特点的交际方式。这一假说还需要更深入的经验事实的支持，但它已经为语言演化这一议题提供了可验证的假设（testable hypotheses），它的进一步深入值得语言学、生物学以及心理学、人类学等学科的通力合作。

参考文献

1. * Hauser, Marc D., Noam Chomsky & W. Tecumseh Fitch. The Faculty of Language: What Is It, Who Has It, and How Did It Evolve?. Science, 2002, (5598): 1569-1579.

Chomsky, Noam. 2013. Problems of Projection. Lingua 130: 33-49.

2. 乔姆斯基，2010，如何看待今天的生物语言学方案，司富珍译，《语言科学》第2期，113-123

3. 潘俊楠，2018，最简方案下的标签理论，《语言学研究》第2期，2-11

4. 丁彧藻，陈保亚，2018，对《科学》和《自然》上两个递归实验的质疑:基于对汉语母语者的测试，《外国语》第5期，81-89

编者注：在本文发表后，《自然》和《科学》杂志上随后刊载了两篇对动物加工递归结构的行为学实验，分别以棉顶狨猴（cotton-top tamarins）（Fitch & Hauser 2004，即本文两位作者的研究）和欧椋鸟（European starlings）（Gentner 2006）为实验对象。前者支持了本文所主张的递归假说，后者否定了该假说。详细文献信息罗列如下。

1. Fitch，W． T． ＆ M． D． Hauser． Computational constraints on syntactic processing in a nonhuman primate．Science，2004，( 5656) : 377 －380．

2. Gentner，T． Q．，Fenn，K． M．，Margoliash，D． ＆ H． C． Nusbaum．Recursive syntactic pattern learning by songbirds． Nature，2006，( 7088) :1204 －1207．

作者：Hauser、Chomsky、Fitch

译介：郝琦

编辑：梦轩返回搜狐，查看更多