數學天賦是遺傳的嗎？

/湛廬閱讀

看完電視劇《天才基本法》，你有沒有對數學天才很崇拜，對數學激發了熱情？那么，數學天賦是遺傳的嗎？現在，科學解答來了。

在解決數學問題方面，男性明顯領先，但在心算方面，女性以微弱優勢領先

人們在尋找數學才能的遺傳基礎時，通常會采用一種方法，即檢驗兄弟姐妹，尤其是同卵雙生子在數學成績上的相關性。

同卵雙生子擁有相同的基因型，經常在數學上表現出相似的水平。異卵雙生子僅共享一半的基因，在數學成績上存在較大的差異，有時一個數學很好，而另一個則水平一般。通過比較多對同卵雙生子和異卵雙生子，就可以測量出“遺傳力”。根據20世紀60年代史蒂文·范登伯格進行的研究，遺傳對數學的影響占到50%，表明約一半的數學成績差異由個體間的遺傳差異造成。

然而，這個解釋仍然存在很大爭議。事實上，雙生子研究方法受到了許多細節因素的影響。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。

另一個潛在的影響是，在母親的子宮內，將近70%的同卵雙生子共用一個胎盤或同一套胚胎膜。顯然，這種情況不會發生在異卵雙生子中，因為他們來自獨立的卵子。子宮環境中類似的生化成分使同卵雙生子的大腦發育規律相同。即使數學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。

舉一個極端的例子，假設一個基因會影響身材，如果它的攜帶者經常打籃球而忽視數學教育，那這個基因可能對數學能力有負面的影響！

在探索數學才能的生物基礎的過程中，另一個模糊但有趣的線索是對比男女之間的差異。高水平的數學幾乎是僅屬于男性的領域。在史蒂文·史密斯有關杰出心算者的書中，他描述了41個計算奇才，其中僅有3位是女性。男性在數學上具有優勢是一個世界性的現象。

但是，這一現象對于總人群的重要性是有限的，只有數學精英幾乎全是由男性組成的。在整個人群中，男性在數學方面的優勢較弱。

在解決數學問題方面，男性明顯領先，但在心算方面，女性以微弱優勢領先。最后，男性和女性的差異出現在幼兒園開始時，在此之前沒有檢測到男性在數學方面有任何系統性的優勢。尤其是在嬰兒早期，男性的數學能力并不優于女性。

生物變量確實會影響數學才能

在我們的教育系統中，數學在幾個關鍵階段起到了過濾器的作用，每個階段男孩都比女孩更容易通過。最終，我們社會中的女性很少有機會獲得數學、物理或工程方面的頂級培訓。

心理學和社會學的許多因素使得女性在數學方面處于不利的境地。調查顯示，平均來看，女性比男性在數學課程中表現出更多的焦慮；她們對自己的能力不自信；她們認為數學是一種典型的男性活動，而且很少會在她們的職業生涯中用得到。另外，她們的父母，尤其是父親，也會有同樣的看法。

顯然，這些刻板印象逐漸形成了一種自我實現的預言。許多年輕女性缺乏對數學的熱情，她們堅信自己不會在這個領域有所建樹，這使她們忽視數學課程，也因此導致她們在數學方面較低的能力水平。

在中國，較優秀的女性青少年獲得的數學分數不僅超過了美國女性青少年，而且還超過了美國男性青少年。這就證明，性別差異造成的影響小于教育策略的影響。一項對多種文獻的元分析表明，美國男性和女性在數學分數上的平均差異在30年間減少了一半，這種進步伴隨著同時期女性地位的提升。

那么，生物性別差異在其他的差距中還發揮著作用嗎？盡管在神經生物學或遺傳學上還沒有發現有關男性數學優勢的決定因素，但越來越多的線索促使人們開始懷疑，生物變量確實會影響數學才能，雖然這種影響是細微的。

有人選擇了一組有數學天賦的兒童，結果發現男孩和女孩的比例是13：1。與那組未被選中的兒童相比，這些有天賦的兒童有2倍的可能患過敏癥，4倍的可能是近視，以及2倍的可能是左利手，他們中60%是長子。顯然，把學者的原型想象成一個左利手、多病，并且戴著眼鏡的獨生子，也并非完全沒有根據。

數學能力明顯受到與性別相關的神經異常的影響

此外，有一些極端但是確鑿的個案，其中數學能力明顯受到與性別相關的神經異常的影響。例如，“智障學者”中的大多數計算天才都患有孤獨癥，這種神經系統性疾病在男孩中的發病率是女孩的4倍。的確，孤獨癥與X染色體的變異是相關的，如脆性X綜合征。

相反，特納氏綜合征是一種只影響女性的遺傳疾病，與X染色體的缺失相關。事實上，除了某些身體的畸形，患特納氏綜合征的女性在數學和空間心理表征方面也會表現出嚴重的特定認知障礙，盡管她們的智商可能處于正常水平。一部分原因是卵巢萎縮引起性激素分泌異常。實際上，早期激素治療能夠改善她們在數學和空間方面的認知表現。

我們依然沒有為性別、X染色體、激素、利手、過敏、出生順序和數學之間的這些神秘聯系找到一個令人滿意的解釋。今天我們所能做的，就是把可能性最大的因果鏈以一種創作印象派畫作的方式描述出來，一些科學家稱之為“原來如此的故事”。

神經心理學家諾曼·格施溫德和他的同事認為，妊娠期間睪酮水平升高，可能會同時影響免疫系統和大腦半球的分化。睪酮可能會導致大腦左半球發育變緩。由此推測，左利手出現的可能性會因此而增加，同時，依靠大腦右半球加工的空間心理表征的操作能力也會提高。

這種精細的空間感會反過來使操縱數學概念變得更容易。因為睪酮是雄性激素，這種假定的級聯效應對男性的影響可能會比對女性的更大。同時，不難理解它可能由X染色體的部分基因控制，這就解釋了數學和空間傾向的遺傳性。

圍繞這個至今令人迷惑不解的現象有眾多線索，其中有這樣一條：雄性激素可以直接影響發育中的大腦的組織結構。在發育過程中，性激素處于異常水平的被試者出現了空間和數學加工過程的改變。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。神經回路可能以一種目前為止仍然未知的方式發生了微妙的改變，這可以解釋為什么男性在抽象數學空間中具有略微敏捷的能動性。

鑒于目前的知識水平，要超越理論的模糊性，找到一個對數學天賦的簡單、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其間的空隙。天才的出現是多種因素的影響相融合的結果，包括遺傳、激素、家族因素以及教育。

生物學因素和環境作用相互交織在一個牢不可破的因果鏈之中，通過生物學預測天才，或者讓兩個諾貝爾獎獲得者結合而生出一個小愛因斯坦，都是不可能的。