序言

此时此刻，一只乌鸦从我的窗前飞过。它看上去很有目的性，仿佛要去完成一项只有它自己知道的任务。一只熊蜂正在有条不紊地拜访花园里的鲜花。一只蝴蝶扇动着翅膀迅速越过高墙，狂野地四处流连，停留片刻，接着又飞了起来。一只猫正沿着小径走着，之后便钻进了灌木丛里，而在头顶上方，一架满载乘客的客机正准备降落希思罗机场。

看看你周围吧。无论在什么地方，动物们，不管是大的小的、人类还是非人类，都在移动。它们可能在寻找食物或者配偶，也可能在为躲避冬天的寒冷或夏天的炎热而迁徙，抑或只是在回家的路上。一些动物踏上了横跨地球的旅程，而另一些动物只是在自己的居所附近溜达。然而，无论你是一只从地球一端飞到另一端的北极燕鸥，还是一只叼着死苍蝇冲回巢穴的沙漠蚂蚁，你都必须能够找到自己的路。显而易见，这是一个生死攸关的问题。

当黄蜂飞出去狩猎时，它是如何再次找到自己巢穴的呢？蜣螂是如何沿直线滚粪球的呢？在绕着整个海洋转了一圈之后，是什么奇特的感觉指引一只海龟回到它出生的海滩产卵的呢？当一只鸽子被放飞在距离它的鸽舍数百千米之外的某个它从未到过的地方时，它如何找到回家的路呢？还有世界上某些地区的原住民，他们仍然能在没有地图或指南针的情况下（更别说GPS了）进行漫长而艰难的海上或陆地旅行，这又是怎么做到的呢？

在这本书中，我想探讨的第一个问题非常简单，即动物（包括人类）如何找到它们去往各地的路？正如你将看到的那样，答案本身很吸引人，但它们引发了更多的问题，涉及我们与周围世界之间不断变化的关系。人类正在抛弃我们曾经长期依赖的基本导航技能。现在我们可以毫不费力且精准地确定我们在地球表面上的任何位置，甚至都不用思考——只需按一下按钮即可。这很重要吗？我们还不确定，但在最后几章，我将探讨那些事关重大的问题。它们真的很重要。

在开始之前，我想先简单谈一谈日常生活中的一些导航挑战，这或许有助于我们做好准备。所以，不妨思考一下，当你抵达一座陌生城市时，你是如何应对的。

你的第一个导航任务是找到从飞机舱门通过入境检查站到行李大厅的路。即便是这种室内导航也会带来困难，尤其是如果你的视力受损的话，但我们通常可以通过跟随标识来克服这些困难。一旦坐上出租车或公共汽车，你就可以放松下来，让司机去做决定了。

到达酒店后，你必须先找到登记服务台，确定入住房间的位置——标识将再次帮上大忙。早上，你可能会想去附近走走。你的带有GPS功能的手机发出的迷人声音可以为你提供准确的方向，但那不是真正的导航，因为你是在被告知要做什么。

如果你是个思想独立的人，倾向于自己找路，你大概会去找一张纸质地图。第一个真实挑战就是在地图上找到你的酒店，换句话说，确定你的位置。接下来，你需要找到你想参观的景点，搞清楚如何抵达这些景点以及需要多长时间。这意味着你需要测量距离并估算自己的大概速度，而这就产生了测量时间的问题。虽然乍一看不明显，但对导航而言，时间和空间一样重要。

旅行计划到此为止。现在你面临着另一个问题，即离开酒店时，是左转还是右转。因此，在出发之前，你还需要知道自己面对的是哪个方位。有多种方法可以解决这个关键问题。你可以参考手机内置的指南针，也可以通过确认你所在街道的名称来确定自己的方位。此外，通过观察影子来判断太阳的位置或许对你也会有所帮助。接下来，一旦开始行走，你就需要通过对照地图来查看地标和街道名称，以记录自己的进展。

随着出门游览次数的逐渐增多，你开始掌握这座城市的布局——每部分是如何与它的相邻部分联系的。这是一个记住地标并在它们之间建立几何关系的过程。众所周知，有些人比其他人更擅长找路，但是如果你精通这种导航，你就会有信心在即便不看地图的情况下也能进行更长、更复杂的旅行，而且不再只是往返于酒店之间，可能会开始走那些连接城市不同区域的路线。此时，你已经获得了这座城市的“ 认知地图 ”（mental map）。

但是你可能会采用一种非常不同的导航技术。不使用地图，只是跟着自己的感觉走，直到发现自己感兴趣的东西，与此同时，要始终密切关注自己的前进方向和距离，以便你能安全地找到回酒店的路。

这一过程和传说中古希腊英雄忒修斯（Theseus）使用的方法类似。在进入牛头人弥诺陶洛斯的迷宫后，忒修斯解开了阿里阿德涅给他的线团，正是这个“线索”让他能够在杀死这头怪物之后找到返回的路。在繁忙的现代都市，线团并不是一种实用的导航工具，因此在实践中，没有地图的导航依赖于仔细的观察和记忆。

借助地图和不借助地图的导航之间的差别是至关重要的，这也适用于非人类动物。地图（无论是实体的还是存在于大脑之中的）提供了巨大的优势，尤其能够用来构建节省宝贵时间和精力的捷径，或者绕道而行以躲避危险和障碍。一些动物似乎确实会使用某种地图（尽管它们显然不是印刷在纸上的），但这一点很难证明，而探究这些地图是如何发挥作用的就更难了。这些是科学家们在探索动物的导航能力时面临的一些深层次的问题。

本书的结构反映了无地图导航和基于地图的导航之间的差别。在第一部分，我将重点放在了动物在没有地图的情况下是如何导航的；在第二部分，我讨论了不同动物使用各类地图的可能性，以及它们的大脑中存在类似地图的世界表征的证据；在最后一部分，我思考了动物导航科学对我们人类的意义。

每一章之间都用一个小故事隔开，以介绍动物导航的一些例子，通常是令人费解的例子，正文里无法恰当地容纳这些例子。我希望，这些例子不仅能够娱乐读者，还能揭示目前仍有很多谜团有待解开。

动物导航是一个庞大而复杂的研究领域，在这样一本简短的书中，我只能强调其中的一些重要主题。本书远不是对这个主题的详尽描述，因为它是针对普通读者而不是专业读者而写，所以我尽量避免使用专业术语。

我写的东西不仅反映了我的个人兴趣，在一定程度上也反映了我和那些塑造了我的研究道路的科学家的接触。我的注意力主要集中在描述动物们 做了什么 以及 如何做 ，而不是讨论 为什么 。如果尝试回答最后一个问题，将会产生足以再写几本书的素材。

最后，我必须谈一谈动物福利。

在动物导航领域（就像其他研究领域一样），科学家们的工作受到严格的道德规范的约束，我采访过的所有人都非常认真地承担了避免施加痛苦的责任。但是他们当中的一些人仍然在进行让动物受到伤害的实验，而关于该主题的任何忽视他们工作结果的叙述不但是不完整的，而且极具误导性。

我坚信，我们应该尊重我们的动物伙伴，因此，我们必须避免轻率地把我们的需求置于它们的需求之前。我们如何确定哪些动物实验是合理的，这是个难以回答的问题，但至少我们应该尽自己所能，确保我们自己不去造成伤害。老实说，我一点也不确定我们对甲壳类和昆虫等动物的了解是否足以让我们有信心在这方面做出判断。

一些读者可能会觉得在追求知识的过程中伤害动物是绝对不合理的，在任何情况下都不合理。当然，全面禁止对动物进行有害的实验在伦理上是站得住脚的，不过我怀疑我们当中很少有人愿意承担这样做的后果，特别是当涉及医学研究的时候。但令人欣慰的是，近年来用于实验的动物的数量一直在减少（至少在英国是这样）。

关于动物科学研究的伦理问题存在很大争议，而我当然不会假装自己知道所有答案，但对科学家提出比我们其他人更高的标准肯定是不对的。