數(shù)學(xué)天賦是遺傳的嗎？

看完電視劇《天才基本法》，你有沒有對(duì)數(shù)學(xué)天才很崇拜，對(duì)數(shù)學(xué)激發(fā)了熱情？那么，數(shù)學(xué)天賦是遺傳的嗎？

一

人們?cè)趯ふ覕?shù)學(xué)才能的遺傳基礎(chǔ)時(shí)，通常會(huì)采用一種方法，即檢驗(yàn)兄弟姐妹，尤其是同卵雙生子在數(shù)學(xué)成績上的相關(guān)性。

同卵雙生子擁有相同的基因型，經(jīng)常在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)出相似的水平。異卵雙生子僅共享一半的基因，在數(shù)學(xué)成績上存在較大的差異， 有時(shí)一個(gè)數(shù)學(xué)很好，而另一個(gè)則水平一般。通過比較多對(duì)同卵雙生子和異卵雙生子，就可以測量出“遺傳力”。根據(jù)1960年代史蒂文·范登伯格進(jìn)行的研究，遺傳對(duì)數(shù)學(xué)的影響占到50%，表明約一半的數(shù)學(xué)成績差異由個(gè)體間的遺傳差異造成。

然而， 這個(gè)解釋仍然存在很大爭議。事實(shí)上，雙生子研究方法受到了許多細(xì)節(jié)因素的影響。例如，研究表明，與異卵雙生子相比，同卵雙生子往往因在相同的教室，由相同的教師授課而得到完全相同的教育。他們具有相似天賦的原因，可能是他們受到相同的教育而非他們擁有相同的基因。

另一個(gè)潛在的影響是，在母親的子宮內(nèi)，將近70%的同卵雙生子共用一個(gè)胎盤或同一套胚胎膜。顯然，這種情況不會(huì)發(fā)生在異卵雙生子中，因?yàn)樗麄儊碜元?dú)立的卵子。子宮環(huán)境中類似的生化成分使同卵雙生子的大腦發(fā)育規(guī)律相同。即使數(shù)學(xué)才能的遺傳性得到證明，雙生子研究方法也無法明確這一研究過程究竟涉及了哪些基因。

在探索數(shù)學(xué)才能的生物基礎(chǔ)的過程中，另一個(gè)模糊但有趣的線索是對(duì)比男女之間的差異。高水平的數(shù)學(xué)幾乎是僅屬于男性的領(lǐng)域。在史蒂文·史密斯有關(guān)杰出心算者的書中， 他描述了41位計(jì)算奇才， 其中僅有3位是女性。男性在數(shù)學(xué)上具有優(yōu)勢是一個(gè)世界性的現(xiàn)象。

但是，這一現(xiàn)象對(duì)于總?cè)巳旱闹匾允怯邢薜模挥袛?shù)學(xué)精英幾乎全是由男性組成的。在整個(gè)人群中，男性在數(shù)學(xué)方面的優(yōu)勢較弱。在解決數(shù)學(xué)問題方面，男性明顯領(lǐng)先;但在心算方面，女性以微弱優(yōu)勢領(lǐng)先。最后，男性和女性的差異出現(xiàn)在幼兒園開始時(shí)，在此之前沒有檢測到男性在數(shù)學(xué)方面有任何系統(tǒng)性的優(yōu)勢。尤其是在嬰兒早期，男性的數(shù)學(xué)能力并不優(yōu)于女性。

二

在我們的教育系統(tǒng)中，數(shù)學(xué)在幾個(gè)關(guān)鍵階段起到了過濾器的作用，每個(gè)階段男孩都比女孩更容易通過。最終，我們社會(huì)中的女性很少有機(jī)會(huì)獲得數(shù)學(xué)、物理或工程方面的頂級(jí)培訓(xùn)。

調(diào)查顯示：平均來看，女性比男性在數(shù)學(xué)課程中表現(xiàn)出更多的焦慮; 她們對(duì)自己的能力不自信; 她們認(rèn)為數(shù)學(xué)是一種典型的男性活動(dòng)， 而且很少會(huì)在她們的職業(yè)生涯中用得到。另外，她們的父母，尤其是父親，也會(huì)有同樣的看法。顯然，這些刻板印象逐漸形成了一種自我實(shí)現(xiàn)的預(yù)言。許多年輕女性缺乏對(duì)數(shù)學(xué)的熱情，她們堅(jiān)信自己不會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域有所建樹，這使她們忽視數(shù)學(xué)課程，也因此導(dǎo)致她們?cè)跀?shù)學(xué)方面較低的能力水平。

此外，有一些極端但是確鑿的個(gè)案，其中數(shù)學(xué)能力明顯受到與性別相關(guān)的神經(jīng)異常的影響。例如，“智障學(xué)者”中的大多數(shù)計(jì)算天才都患有孤獨(dú)癥， 這種神經(jīng)系統(tǒng)性疾病在男孩中的發(fā)病率是女孩的4倍。我們依然沒有為性別、X染色體、激素、出生順序和數(shù)學(xué)之間的這些神秘聯(lián)系找到一個(gè)令人滿意的解釋。

神經(jīng)心理學(xué)家諾曼·格施溫德和他的同事認(rèn)為，妊娠期間睪酮水平升高，可能會(huì)同時(shí)影響免疫系統(tǒng)和大腦半球的分化。睪酮可能會(huì)導(dǎo)致大腦左半球發(fā)育變緩。由此推測，左利手出現(xiàn)的可能性會(huì)因此而增加， 同時(shí)依靠大腦右半球加工的空間心理表征的操作能力也會(huì)提高。

這種精細(xì)的空間感會(huì)反過來使操縱數(shù)學(xué)概念變得更容易。因?yàn)椴G酮是雄性激素， 這種假定的效應(yīng)對(duì)男性的影響可能會(huì)比對(duì)女性的更大。同時(shí)，不難理解它可能由X染色體的部分基因控制，這就解釋了數(shù)學(xué)和空間傾向的遺傳性。

圍繞這個(gè)至今令人迷惑不解的現(xiàn)象有眾多線索，其中有這樣一條———雄性激素可以直接影響發(fā)育中的大腦的組織結(jié)構(gòu)。在發(fā)育過程中，性激素處于異常水平的被試者出現(xiàn)了空間和數(shù)學(xué)加工過程的改變。在這種激素變化的影響下，男性大腦的組織形式可能略微不同于女性。神經(jīng)回路可能以一種目前為止仍然未知的方式發(fā)生了微妙的改變，這可以解釋為什么男性在抽象數(shù)學(xué)空間中具有略微敏捷的能動(dòng)性。

鑒于目前的知識(shí)水平，要超越理論的模糊性， 找到一個(gè)對(duì)數(shù)學(xué)天賦的簡單、確定性解釋是不可能的，但如果期待基因與天才之間有直接聯(lián)系那就太天真了。它們之間的距離如此之大，只有多種扭曲的因果鏈才可以填補(bǔ)其間的空隙。天才的出現(xiàn)是多種因素的影響相融合的結(jié)果，包括遺傳、激素、家族因素以及教育。

生物學(xué)因素和環(huán)境作用相互交織在一個(gè)牢不可破的因果鏈之中，通過生物學(xué)預(yù)測天才，或者讓兩個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者結(jié)合，而生出一個(gè)小愛因斯坦都是不可能的。