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一、我们天生的数量感

几个月大的婴儿就已经能做简单的加法了。宝宝的计数和运算能力令人惊讶,而且确实是与生俱来的。那么,我们人类的数量感到底从何而来?我们身上到底隐藏了多大的数学潜力?

木偶动画《芝麻街》有一集介绍了集合论:厄尼坐在一个盘子前,盘子里装着属于伯特的5块饼干。厄尼负责看管饼干,因为饼干怪会来抢走并吃光它们,但厄尼对这些甜甜的饼干馋得不行。最后他拿起了其中一块,说:“我就啃一小口,伯特肯定不会发现。”

于是,贪心的念头变成了现实。厄尼先啃了一小口,又啃了一小口——这块饼干只剩一半了。然后,他又小心地把饼干再啃成一个圆形。糟糕,这块饼干比其他饼干小太多了。为了掩盖“罪证”,厄尼决定让这块饼干彻底消失——用嘴销毁证据。

过了一会儿,伯特来了,说道:“我现在想吃我的5块饼干了。”说着将饼干逐一清点。“1、2、3、4——厄尼,我这只剩4块了。”“你确定?”“是,确定。”厄尼陷入了麻烦,但他又有了个鬼点子:“等会儿,让我把这些饼干在盘子上移动一下。”他移动了饼干,改变了排序。“看,又是5块了。”他说道。

靠移动饼干来改变数量,当然会失败。数学家称之为“数量守恒”现象:无论饼干如何排列,数量都不会改变。令人惊讶的是,婴儿和幼儿早已知晓了这种现象。虽然孩子们带给我们吵闹的印象,很难让我们想到这一点,但我们也很清楚,厄尼移动饼干的把戏永远都不会成功。

婴幼儿也可以计算——这一惊人的发现距今不过短短30年。根据瑞士发展心理学家让·皮亚杰(Jean Piaget,1896—1980)的理论,儿童最早要到5岁才能形成对数量的感知。他曾以一个实验来证明,其中使用了共计6个瓶子和杯子,接近《芝麻街》里的饼干数量。

他先把玻璃杯和瓶子分别排成行。2行彼此平行,2个瓶子和2个杯子之间的距离相同。实验者问几个4岁儿童:是瓶子更多还是杯子更多?所有孩子都回答“一样多”。很明显,他们对这2行瓶子和杯子建立了“1∶1”的匹配关系。 RNbQiSH4kAsDVqNkoLTz1J/wGfLTljGnNWRr7RATfBqP4Y0hp/zLtkiHQYt3UrRD

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