鯨魚之歌遵循人類語言的齊普夫定律，揭示跨物種溝通效率的奧秘

對於那些夢想有朝一日能與鯨魚對話的人來說，這是一個令人振奮的訊息！最新研究發現，座頭鯨的歌聲竟然遵循著齊普夫定律（Zipf's Law），這是一條人類語言中的基本法則。這項研究與另一項突破性的鯨魚歌聲研究同時發表，後者使用了通常用於研究人類嬰兒的方法，同樣發現鯨魚的發聲也遵循齊普夫的簡潔法則。這表明，鯨魚與人類一樣，進化出了更高效的溝通方式。

高效的溝通對於任何需要大聲說話的生物來說都至關重要。首先，這可能是為了傳達緊急訊息，例如「小心那艘船！」；其次，長時間發出大量噪音可能會引來不必要的注意。無論是捕食者還是獵物，這都是一個重要的考量——就像印度野犬的哨聲一樣，效率驚人。

門策拉特定律（Menzerath's Law）和齊普夫定律都聚焦於這種效率最佳化。門策拉特定律指出，較長的詞彙或發聲如果由較短的單元（如音節或音符）組成，會更加高效；而齊普夫定律則認為，在高效語言中，常見且較短的單元會比長而罕見的單元更頻繁使用。

由石溪大學高階計算科學研究所的Mason Youngblood領導的研究，首次對鯨魚溝通的語言效率進行了大規模的統合分析。這項研究涵蓋了16種鯨魚，分析了來自24項研究的超過61萬個發聲單元，並將這些資料直接與人類語言進行了比較。結果發現，16種鯨魚中有11種遵循門策拉特定律，其中一些物種的表現甚至比人類語言更為顯著，這可能意味著它們進化出了更高效的溝通方式。

齊普夫簡潔定律則僅適用於藍鯨和座頭鯨，這可能是因為資料限制，只有五種鯨魚能夠被納入這項分析。座頭鯨以其複雜的歌聲聞名，在這項研究中表現出最接近人類語言的發聲效率，同時遵循了門策拉特定律和齊普夫定律。

座頭鯨的獨特文化演化可能促成了其歌聲的複雜性和效率。這些鯨魚會經歷歌聲的「革命」，新歌被創造出來後，會迅速在太平洋的鯨魚群中傳播。這些曲調最初較為簡單，隨著傳播會變得更加細緻。

Youngblood表示：「這個過程可能在座頭鯨歌聲中語言定律的強度上扮演了重要角色，因為複雜性的增加通常伴隨著效率的提升——如果你讓某些東西更難唱或更難學，那麼你需要在其他方面節省成本，例如整體的發聲時間。門策拉特定律和齊普夫簡潔定律本質上衡量了發聲在時間上的壓縮程度。」

他進一步指出：「這項研究最令人著迷的發現是，溝通在廣泛的物種中以相似的方式演化，儘管它們發聲的目的各不相同。座頭鯨和弓頭鯨被認為是為了吸引配偶而歌唱，虎鯨和海豚則是在狩獵或其他活動中協調行為，而抹香鯨則傳達關於族群歸屬的訊息。儘管功能不同，這些動物的溝通序列似乎都為了提高時間效率而演化，這與人類語言如出一轍。」

另一項研究分析了新喀裡多尼亞座頭鯨七年間的錄音，以確定它們的歌聲是否遵循齊普夫頻率分佈。這項研究也是首次將語言分割方法應用於鯨魚歌聲結構，這種方法通常用於研究人類嬰兒。研究發現，鯨魚歌聲序列確實遵循齊普夫頻率分佈，少數序列頻繁出現，而大多數序列則較為罕見，這與人類語言中的詞頻分佈模式相似。

這些發現強化了溝通效率是一種廣泛的演化適應的觀點，並可能是一種趨同演化，這意味著我們可以從靈長類以外的物種中獲得關於人類語言演化的洞見。

聖安德魯斯大學生物學院的共同作者Ellen Garland博士表示：「揭示鯨魚歌聲中隱藏的類語言結構是出乎意料的，但這強烈表明這種文化行為對於理解動物界複雜溝通的演化具有關鍵意義。這些發現提出了引人入勝的可能性：只要複雜的序列行為是透過文化傳播的，我們就可能發現類似的統計結構。」

這項發現也有助於監測鯨魚群體的保育計畫，因為不同群體之間的細微歌聲差異可以快速評估群體結構和連通性。此外，強調這些文化行為對鯨魚的重要性，也凸顯了海洋噪音汙染對這些動物的災難性影響——座頭鯨的暢銷專輯《鯨魚之歌》正是這一問題的最佳例證。

這兩項研究分別發表在《科學進展》（Science Advances）和《科學》（Science）期刊上。