第八节
复眼

有着多个眼面的昆虫和螃蟹的眼睛会像宝石一样闪闪发光，令我们感到惊奇和怪异。数千只小眼组成了一只复眼，每个小眼面都朝它自己所正对的方向张望，相邻眼面间的视角差只有几度。几十年以来，科学家们一直在试图搞清楚这件事：对这些用复眼来看东西的动物来说，这个世界在它们眼里是什么样子的？

早在1900年，奥地利生理学家、维也纳大学的S.埃克斯纳（S.Exner）教授就做过一个轰动一时的实验。 ³⁸ 他从一只发光甲虫头部切除了一只复眼，用胶片替换了其中的视网膜，并将其当作一部微型相机来用。图23就是用这部微型相机拍摄的照片之一：

这张照片拍的是一个教堂，相机是透过教堂里一个房间中的一扇拱形窗户往外拍的。字母“R”是事先粘贴在窗户的一个窗格中的。

但那些昆虫真正看到的显然不是这张照片所表明的样子。与人类的相应情况一样，昆虫们也不是在视网膜上，而是在脑中形成视觉图像的；就像对青蛙一样，对昆虫，我们也必须摆脱我们习以为常的看法，即眼的功能是传递或多或少清晰的摄影图像。

例如，蜜蜂的眼睛将天空分成一块由许多方格组成的屏幕。蜜蜂的复眼（见图24）由约5 000只小眼组成，其中的每一只小眼都只观察它所分管的那部分视野，其分担的视野范围大致相当于其张开时的视角，即2°～3° ^39—40 。在每一刻，只有一个镜头能看到太阳。这为蜜蜂提供了一种几乎完美的测量其相对于太阳的方向角的方式，这样，它便可以根据太阳的位置来给自己导航。

在飞行时，蜜蜂的双眼也会以同样的方式用屏幕来划分自身下方的“地图”。但是，蜜蜂脑中发生的这一过程的结果与人类脑中的相应结果是大不相同的：它创造了一种“导航仪器”，直到20世纪70年代初，人类的航空学才对这种“导航仪器”有所了解。这是一种测量飞机在地面上的飞行速度的设备。 ⁴¹

但其中的原理是很简单的。蜜蜂没必要看清楚每一块石头、每一片草叶或每一丛灌木，那过于复杂了；对蜜蜂来说，形状感其实根本就不重要。 ⁴² 只要有某一只小眼能感知到明暗变化，而其下一只小眼或下下一只小眼又在稍后能感知到同样的变化，对蜜蜂来说就已足够了。根据时间差，蜜蜂的脑就能算出其相对于地面的飞行速度。现在，人类工程师们已复制了这个“自然的发明”。

人类的形状感在某种程度上是摄影般地正确的，那是人脑的一项非凡的成就。那些小昆虫是不可能完成如此精密的工作的，那需要比它们所有的要多得多的神经物质。一只蜜蜂要用也的确能用其还不到半片豌豆大的脑来解决那些对它来说重要的问题。

例如，蜜蜂不仅能确定其相对于地面的飞行速度，也能确定其在空中的飞行速度。蜜蜂的神经系统是通过位于其触须接合处的一些感觉细胞来做这种测量的，即以正面风或侧面风造成的触须的弯曲度来计量飞行速度。奥地利格拉茨大学的赫伯特·赫兰（Herbert Heran）教授 ⁴³ 发现：蜜蜂脑中的神经回路通过比较这两个速度值来确定自己得朝着迎风方向飞行的角度，以免自己偏离航线——偏离从蜂巢到采食场地的航线。

蜜蜂还有一项人类心智所不能胜任的计算专长：在经历一番漫长且方向多变的搜索飞行后，确定返巢飞行的方向角。其做法大致是这样的：蜜蜂采取了所有相对于太阳的飞行角度的平均值。在这个过程中，它行程中所采取的每一个角度都根据行程的长短而被赋予了不同的值，由此产生了从蜂巢到蜜蜂当前所在位置的直线航线所应采取的角度。这一角度翻转180°后所显示的就是蜜蜂返巢的最短路线。

为了使这个过程比较好理解，我简化了一些事情。因为蜜蜂并不是真的按锯齿状路线飞行的，而是按曲线状路线飞行的，所以这将蜜蜂在行程中所要采取的角度增加到了一个无限大的数字，在这种情况下，对一个人来说，他要采用微积分计算法才能算出其回家之行的飞行角度。一位数学家的确已用微积分符号为蜜蜂的航行拟定了一个公式。

人们无须假设蜜蜂是高等数学专家！其实，人脑也会表现出某些并未在学校学过的数学才能。在“电子蛙眼”这一节中，我曾经举过这样一个例子：如果频率为每秒3.85亿千赫的光线击中了视网膜上的感光细胞，那么，我们无须计算就知道这是红光。神经回路已经为我们做了这项工作，它只是对我们的意识告知了计算结果：红色。

蜜蜂的脑中也会发生同样的情况。蜜蜂脑中的一些神经回路会像电子计算机一样自动高速运算，并最终给出必要的行动方案。这令飞行中的蜜蜂“更喜欢”只用其复眼中的某一只特定小眼无意识地确定的方向来看太阳。

那么，如此看来，事情是不是就是这么回事呢？——昆虫除了能看到明暗之间的朦胧变化以外是看不到任何其他东西的，或者，最多还能看到作为一个耀眼发光点的太阳。这对一些原始昆虫（如图25的跳虫及其他用显微镜才能被看见的原始微小昆虫）来说应该是正确的，这些原始的昆虫并没有复眼，而只有几个眼点之间的类似于覆盆子的组合。而演化程度更高的昆虫则已经朝着能看到形状的方向迈出了关键的一步。

例如，蚂蚁能识别与自己相距2厘米之内（最多2厘米）的其他蚂蚁。在被香味吸引到花与叶附近时，蜜蜂在比这（2厘米）稍远的距离之外就能分辨出花与叶。黄蜂能记住在自己挖过的洞附近的那些树或灌木丛，从而能用它们作为地标，为自己的返巢之行导航。出于同样的原因，一种普通沙蟹会在自己的洞穴入口处近旁用泥沙垒起一座15厘米高的洞口标志塔。

然而，许多实验似乎表明：这些动物眼中的蚂蚁、树或泥塔与人类所看到的并不一样，它们眼中的这些东西的样子只是对其有意义，而其脑中也有特定接收装置的一些特征和模式的抽象存在，就像前面已描述过的蛙眼的视觉一样。德国慕尼黑大学蜜蜂研究专家（诺贝尔奖获得者、奥地利人）卡尔·冯·弗里希（Karl von Frisch）教授发现：蜜蜂不能区分下列形状（见图26）。 ⁴⁴

同样，显然，在蜜蜂看来，下面这些形状也是没有差异的（见图27）。

然而，奇怪的是，蜜蜂能毫不费力地分辨出以下这两种形状（见图28）的花。

然而一个人可能会以为这是一个比区分圆和三角形更难的任务。这一悖论不能只用它们的视觉屏幕清晰度不高来解释。1963年，弗赖堡大学动物研究所的鲁道夫·扬德尔（Rudolf Jander）博士和克里斯蒂安娜·沃斯（Christiane Voss）博士 ⁴⁵ 首次揭示了这些问题的奥秘所在。让我们首先从一些事实讲起：

一只红蚂蚁在面临走向一个黑点还是走向一个分瓣的花朵状物这一自由选择时，会选择那个点状物：我们从逻辑上就足以解释这一选择，因为花朵与蚂蚁无关，而它必须向之前行的附近的通向蚁穴的入口在它看起来就像是一个黑点。相反的情况则适用于正在觅食飞行的蜜蜂：它更喜欢花朵状物而不是黑点。但是，在抱着回家心态的归程飞行中，蜜蜂的视觉神经系统的选择倾向则会发生倒转。这时，蜜蜂只会寻觅黑点，因为那是其蜂巢的飞入口的形状；这时，任何花朵都无法诱使它离开既定的航线。

同样，如果毛毛虫时期的修女蛾从树干上落下来，那么，它就得重新爬上去；因此，代表着树干的幽暗的垂直线条对它们就有着最强的吸引力。普通食蚜虻喜欢沿着垂直线而非水平线爬行，因为垂直线代表着植物的茎秆，那是它必须爬上去并在其上找到一个合适的起飞点的东西。相反，水甲虫则喜欢沿着水平线而非垂直线爬行，因为当处于险境时，它能否生存可能就取决于其是否能找到条状物并在其中找到避难所，以避免遭受鱼类的攻击。人们可以将这个表单无限地列下去，以便为每一种昆虫提供一个它对之有着某种特别发达的接收装置的所有特定形状的谱系。除了这些特定形状外，对其他形状，它们要么根本就没有感觉，要么就是感觉模糊。正如实验已经证明的，昆虫的这种识别能力是天生的。无经验的年幼昆虫对各种形状做出的本能反应与同种的其他成员的反应方式是完全相同的。

这种因神经系统活动而产生的内在需要，这种完全无意识的要做也只做某种特定事情的冲动，大体上就是动物与人类所有的纯粹本能行为的奥秘。关于这一点，有些事是相当令人感叹的：在应对生存问题时，智力、判断力和理解力所起的作用或许并不比由基因囊（或“染色体”）中的遗传物质赋予生物的“生活方式密码”所起的作用更大；因为有这种遗传的行为密码，在整个生命之旅中，所有的动物都能找到它们自己的方向。

根据上述发现，鲁道夫·扬德尔博士 ⁴⁶ 提出了一个重要理论。他认为：在昆虫的眼睛和脑中可能存在着与猫的神经系统中已经被证实的神经回路类似的神经回路。现在假设昆虫的脑中存在着这些探测中心，这些探测中心控制着昆虫复眼的感光细胞，以便帮助它们记录和传递关于或明或暗的点、直线、平直边缘以及一定的运动方向的信息。

但与猫（或许还有人类）的脑不同的是，昆虫脑中的这种探测中心的数量要少得多。在昆虫们的小脑袋中，只有专门用来看清（比如说）垂直线的神经链得以容身的空间。而对存在于其他方向上的线条中的大多数线条，昆虫们的脑根本就无法处理。

所有这一切再次提醒我们：人类理解自身所处环境中有着许多细节的图像的能力也是非同凡响的。事实上，这是大自然最伟大的成就之一：这是一种只有动用由复杂电路连接起来的数以亿计的神经细胞才能实现的伟大成就，而那些神经细胞的构造和工作原理对我们来说迄今仍然是未解之谜。

“不过，”扬德尔博士写道，“正如无数的视错觉所证明的那样，与‘相机的视觉’相比，即使是人类的视觉也仍然是充满错误的——这一点是我们再怎么强调都不会过分的。与其他动物一样，我们人类也只是看到了世界的一部分，即使那是相当大的一部分。我们人类的视觉离照相式的完美还相距甚远；如果要做到那般完美，那么，我们就得有一个或许是现在的3倍甚至更大的脑。虽然我们人类可以将自己看作地球上最完美的动物，但我们应该坦诚地承认——即使是我们人类，也仍然与完美的理想境界相距甚远。这一结论适用于我们人类的视觉能力，也同样适用于我们人类所有其他的能力与成就。” 9mgu4Erdxzui1JlZeisirE/zfmKxD9NwQQOALRYbZazgNJUaZynsm/+bnFV9wCAD