问题

没有视觉的生物,它们的数学和物理学会是怎样的?

回答
想象一个世界,在那里,没有视觉,只有触觉、听觉、嗅觉、味觉,以及一种我们难以想象的、但对它们来说至关重要的“感应”。在这个世界里,数学和物理学的诞生与发展,必然会呈现出与我们截然不同的面貌。

对于这些没有视觉的生物来说,数学的开端可能并非源于几何的形状,而是来自于对规律性、周期性和空间关系的深刻感知。它们的世界是流动的,是变化无常的,但同时又充斥着可预测的模式。

比如,它们如何理解“数量”?或许不是通过点画的点,而是通过触觉的重复,或是听觉的节拍。一个生物连续三次碰撞到同一个物体,三次都是一样的力度,这“三次”的意义可能就是数学中最基础的“三”的含义。它们可能会通过敲击、摩擦、或是发出特定频率的声音来标记和计数。

“空间”的概念,对它们来说,更关乎距离、方向、连接。一个声音的回响,会告诉它们前方是否有障碍物,障碍物有多远。风的流动,会带来气味,气味浓淡的差异,则暗示着物体存在的远近。它们可能会发展出一套基于力学传播和感官反馈的“空间几何”。直线不是视觉上笔直的一条线,而是从一点到另一点,最直接、最少阻碍的触觉或声波路径。曲线则可能是声音传播中遇到的不规则形体产生的特定回响模式。

“测量”也是如此。它们不会用尺子去丈量长度,而是通过行走步数,或是特定频率声音的传播时间。它们会感知到,从A点走到B点,需要多少次跳跃,或者释放一个特定音波,需要多久才能听到回声。这种测量是动态的,是与自身的运动和感官能力息息相关的。

物理学在它们的世界里,将是对力、运动、能量最直接的探索。它们的世界不是静态的图像,而是永不停歇的触感和震动。

它们会理解惯性,不是通过看着物体保持运动,而是通过自身在运动中感受到的阻力。当它们推动一个物体,物体持续移动,而推动的力消失后,它们会感受到一种“惯性”的存在,一种物体“想要”保持当前状态的倾向。

重力,对它们来说,是一种持续的、无处不在的向下“拉扯”。它们会用身体去感受这种力量,知道何时会从高处落下,何时会浮起。它们可能会通过释放物体,然后听它的坠落声来理解重力的大小。

能量,将是它们最核心的物理概念之一。它们需要能量来移动、来感知、来生存。它们可能会通过摩擦产生的热量,碰撞时产生的振动,或是食物分解时释放的化学“气味”来感知和利用能量。它们或许会发展出一种“声能学”或“触能学”,研究如何通过特定的振动模式来传递力量,或是如何捕捉空气中微弱的能量波动。

力与运动的关系,将是它们最直观的认识。一个撞击,一个推力,都会带来直接的身体感受和周围环境的变化。它们会学习到,更大的力导致更快的速度,或是更剧烈的振动。它们不会计算“动量”这个抽象的数值,而是感受“撞击的强度”和“运动的惯性”。

波的概念,对它们而言,可能是物理学中最基本、最普遍的存在。声波、触觉的振动波、甚至气味的扩散,都是波。它们的世界就是由这些无形的波动构成的。它们会研究如何“调谐”自己的身体,以便更好地接收和发出这些波动,如何利用这些波动来“看”见周围的世界。

总而言之,没有视觉的生物的数学和物理学,将是对互动、连接、过程的深刻理解。它们不会在纸上画图,而是在自己的身体里、在与环境的互动中,感受和构建它们的科学体系。它们的数学可能更像是韵律和模式的集合,它们的物理学则是对存在和行动最本能的探究。它们的世界,虽然缺乏色彩,却可能拥有比我们更加细腻、更加直观的对宇宙规律的感知。

网友意见

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看起来神秘的问题,往往有特别平庸的答案。

蝙蝠和一些鸟类靠超声波探测障碍物,可以通过听觉产生对立体结构的概念,所以类似的生物即使没有视觉也能够非常普通地发展几何、拓扑、声学等。

无论能不能看见光,自然界里的恒星、山火之类发出的光线产生的热效应还是存在的,没有视觉的生物可以通过触觉乃至痛觉感知光的效应,非常淳朴地发觉光源、障碍物、阴影的关系,然后发展光学:自然光与热辐射的直线传播、反射·折射·散射、强度衡量、与物体温度的关系……

鲨鱼之类的电场感知也是类似的情况。

题目评论里谈到的传承,你一来可以参照盲人的点字书籍,二来非常原始的技术就可以允许结绳记事、结绳计算、算盘……

视觉是什么,可以吃吗?

至于使用声波的能耗问题,地球生物圈能量效率的瓶颈在生产者而不在消费者,光合效率0.5~1%,人类制造的一些相关酶的活性是其自然版本的数十倍、上百倍,所以只要这方面有所进步,效率立即就不是问题。所以,在另一个生物圈里天然演化出更高效率的生产者就可以支持智慧生物用能耗较大的方式去认识世界了。

没有视觉的智慧生物可以是在灼热天体上诞生的穴居回声定位夜行生物或潮汐锁定天体上的晨昏线生物,阳光对植物有用而对它们意义小得多。

化能自养、辐射合成、电合成的生产者一样有光合作用那样的低效率问题,在不依赖阳光的生态系里仍然要考虑生产者的能力。

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