1 引言
在理解句子时，读者不仅基于语义(即，词汇的含义)构建句意，还根据世界知识(即，事实信息)理解其现实意义(Cook & Guéraud, 2005; Isberner & Richter, 2013; Jones & Bergen, 2024)。例如，阅读“北极的温度很高”时，根据语义得出“北极地区很热”的句意，但该解释与已知的事实(世界知识)不符，导致理解困难，阅读时间变长(Staub et al., 2007; Vela-Candelas et al., 2022)。阅读“北极的温度很辣”时，用于形容味道的“辣”与没有味道的“北极的温度”无法形成连贯的语义解释，同样会出现理解困难。这表明语义与世界知识均影响句子理解过程，而二者何时参与句子理解过程，仍然存在争议。
目前，主要有两种模型用于解释语义与世界知识加工时程。一步模型(one-step model; Just & Carpenter, 1980)主张所有可用信息(如语义、世界知识等)同时被加工，信息均不具有加工优先性(Berkum et al., 1999; Hagoort & van Berkum, 2007; Jackendoff, 2003)。两步模型(two-step model; Culicover & Jackendoff, 2006)主张句子理解包括两步：首先，根据句法和语义形成初步句意，不包含其他非语言信息；其次，将该句意与世界知识等非语言信息整合，完成对句子的理解。两步模型强调，语义作为基于语言规则整合的语言信息，比世界知识等非语言信息更早参与句子理解(Fodor, 1983; Grice, 1975; Lattner & Friederici, 2003)。这两种观点的分歧在于，语义是否具有加工优先性。
研究者通过比较正确句与违反句的加工过程来推断读者何时加工各种类型的知识(Marslen-Wilson et al., 1988; Yang et al., 2009)。如果语义具有加工优先性，读者应更早地发现语义违反，且语义与世界知识的加工过程存在差异。例如，Hagoort等人(2004)设置正确句(“The Dutch trains are yellow and very crowed”)、世界知识违反句(“The Dutch trains are white and very crowed”，不符合“荷兰的火车是黄色”的事实)和语义违反句(“The Dutch trains are sour and very crowed”，火车没有味道，与“sour”搭配违反语义)，使用ERP(事件相关电位)和fMRI(功能性磁共振成像)记录读者在阅读三种句子时的脑电活动和脑区激活情况。ERP结果显示两种违反句中N400的潜伏期无显著差异，表明语义与世界知识同时影响句子理解；fMRI结果显示两种违反句激活相同的脑区，均支持一步模型。这一结果在中文(金花 等, 2009)和德语(Dudschig et al., 2016)中得到了验证。然而，部分研究得到不同的结果。Warren和McConnell(2007)采用与Hagoort等人(2004)研究相同的设计，使用眼动追踪技术，在早期加工指标(首次注视时间、单一注视时间)上发现语义违反的加工，在晚期加工指标(总注视时间)上发现世界知识违反的加工，支持两步模型。Warren等人(2015)进一步匹配了Warren和McConnell研究中两种违反句中事件的可能性，来检验语义与世界知识是否具有同样的加工时程。结果仅发现语义违反效应，没有发现世界知识违反效应。这表明在可能性相似的情况下，两种违反句的加工时程不同，支持两步模型(Martin et al., 2014; Pylkkänen et al., 2009)。
上述研究通过设置违反句来区分两种知识的加工过程，而语义违反句中也包含世界知识违反信息。例如，语义违反句“The Dutch trains are sour and very crowed”中，“sour”形容“trains”不仅违反语义，也不符合世界知识(Hagoort et al., 2004)。因此，阅读语义违反句时出现阅读困难的时间早于世界知识违反句，可能是由于语义违反句包含两种违反信息，使句子违反程度更强烈。本研究将通过设置两种世界知识违反程度(高、低)的语义违反句进一步检验语义违反句中世界知识违反的作用：如果这两种语义违反句同时出现阅读困难，且均早于世界知识违反句，则表明语义早于世界知识进行加工，支持两步模型；如果两种语义违反句与世界知识违反句同时出现阅读困难，则表明语义和世界知识违反信息同时对句子理解产生作用，支持一步模型。在本研究中，在两种语义违反句中，世界知识违反程度通过操纵违反词与正确目标词的相关性来实现。例如，Metusalem等人(2012)设置语境(如，“Elizabeth看见一辆车闯了红灯”)，操纵句子的合理性。当在句子“A moment later, she heard a terrible __ come from down the street.”中填入“crash”时，句子合理；填入“policeman”或“conductor”违反语义。“policeman”与“crash”相关，且符合语境中描述的交通场景；“conductor”与“crash”无关，也不符合语境。他们的研究发现，“policeman”激活的N400波幅显著小于“conductor”，更容易整合到语境中。这是因为语境能迅速激活读者记忆中相关的世界知识(包括人、场景等)，与之相关的词汇被预先激活(Chen et al., 2023; Chwilla & Kolk, 2005; Ferretti et al., 2007; Jones & Bergen, 2024; McRae et al., 2005; Rohde & Rubio-Fernandez, 2022)。当填入词与激活的世界知识或预先激活词相关时，整合难度降低(Bicknell et al., 2010; Hare et al., 2009; Matsuki et al., 2011; Nicenboim et al., 2020; Troyer & Kutas, 2020)。即使填入词违反语义，这种促进效应仍然存在，表明读者能通过违反词中的世界知识信息理解句子(Carter & Hoffman, 2024; DeLong & Kutas, 2020; Paczynski & Kuperberg, 2012; Roland et al., 2012)。因此，本研究借鉴了Metusalem等人的研究结果，使用高相关词设置语义违反−低世界知识违反句，使用低相关词设置语义违反−高世界知识违反句。例如，在句子“人们常在夏天穿_出门玩耍或吃西瓜”中，正确目标词为“短裤”，当填入“风扇”和“钢铁”时均会造成违反语义，但“风扇”与目标词在语义上具有高相关，而“钢铁”与目标词低相关，因此“风扇”更符合语境激活的世界知识，世界知识违反的程度相对更低。
基于此，本研究将设置四种句子条件：正确句、语义正确−世界知识违反句、语义违反−低世界知识违反句、语义违反−高世界知识违反句，进一步考察语义与世界知识在句子理解中的加工先后问题。根据一步模型，预期违反句会在同一指标(如首次注视时间)上出现加工困难，即违反句中目标词的阅读时间显著长于正确句。根据两步模型，预期两种语义违反句在早期加工指标(如首次注视时间)上出现阅读困难；语义正确−世界知识违反句在晚期加工指标(如总注视时间)上出现阅读困难。在此基础上，本研究进一步检验读者能否加工语义违反句中的世界知识：如果读者无法加工语义违反句中的世界知识，则两种语义违反句在各指标中均无显著差异；反之，如果读者能加工世界知识，在对语义违反句进行合理性判断时，读者可能根据世界知识理解不符合事实的语义违反句，进而难以做出正确的判断，延长判断所需的时间。因此，预期语义违反−低世界知识违反句的阅读时间长于语义违反−高世界知识违反句。
2 研究方法
2.1 被试
招募80名母语为汉语的大学生(男32名)，平均年龄20.58±2.06岁，视力或矫正视力正常。实验开始前所有被试均签署知情同意书。根据Warren和McConnell(2007)计算得出总注视时间上世界知识违反的效应值(Cohen’s dz=0.46)，再根据由Westfall等人(2015)开发的PANGEA软件(https://jakewestfall.shinyapps.io/pangea/)计算可知，当每个条件下的样本量为20时，统计检验力约为0.8，因此，本实验的被试数量满足该效应的统计检验力要求。
2.2 实验材料
根据中国本土化知识，对Hagoort等人(2004)的研究材料进行改编，共96组句子(材料示例与目标词见表1 )。
表1 实验材料示例 |
| 条件 | 例句 |
| 正确 | 人们常在夏天穿短裤出门玩耍或吃西瓜。 |
| 语义正确−世界知识违反 | 人们常在夏天穿棉衣出门玩耍或吃西瓜。 |
| 语义违反−低世界知识违反 | 人们常在夏天穿风扇出门玩耍或吃西瓜。 |
| 语义违反−高世界知识违反 | 人们常在夏天穿钢铁出门玩耍或吃西瓜。 |
注：下划线词汇为目标词。 |
招募80名不参与正式实验的被试，对材料的合理性进行5点量表评定(1代表“非常不合理”，5代表“非常合理”)。其中，评定世界知识合理性时给被试呈现前半部分句子(包括目标词)，要求被试判断句子的内容与事实的相符程度；评定语义合理性时给被试呈现隐去前半部分句子的特定信息(包括目标词)，如让被试判断“人们常在某个季节穿短裤/棉衣/风扇/钢铁”是否正确。三种违反句的世界知识合理性均显著低于正确句(ps<0.001)，低世界知识违反句的世界知识合理性显著高于高世界知识违反句(p<0.001)。三种违反句的语义合理性均显著低于正确句(ps<0.01)，语义正确−世界知识违反句的语义合理性显著高于两种语义违反句(ps<0.001)，两种语义违反句的语义合理性差异不显著。另招募10名被试评定违反句目标词与正确句目标词之间的相关性(1代表“非常不相关”，5代表“非常相关”)。另外10名被试对目标词前的句子进行完形填空，以评估目标词的预测性。正确句目标词的完形填空平均概率(预测性)为0.14±0.23，三种违反句中目标词的完形填空平均概率(预测性)均为0，表明违反句之间加工的差异不受预测性的影响。此外，各条件下的笔画数和词频均无显著差异(Fs<0.39, ps>0.76)。材料评定结果见表2 。
表2 四种条件的世界知识合理性、语义合理性、词频、笔画数、相关性的平均数(标准差) |
| 条件 | 世界知识合理性 | 语义合理性 | 词频(次/百万) | 笔画数 | 相关性 |
| 正确 | 4.47(0.56) | 4.54(0.52) | 28.00(6.03) | 16.03(5.10) | |
| 语义正确−世界知识违反 | 2.47(1.10) | 4.37(0.55) | 27.63(5.37) | 16.00(5.16) | 3.00(0.87) |
| 语义违反−低世界知识违反 | 3.10(0.91) | 1.64(0.67) | 27.47(10.28) | 16.67(4.39) | 3.40(0.88) |
| 语义违反−高世界知识违反 | 2.50(0.82) | 1.62(0.57) | 28.27(6.23) | 16.20(5.07) | 1.75(0.62) |
2.3 实验设计
实验为单因素四水平(正确句、语义正确−世界知识违反句、语义违反−低世界知识违反句、语义违反−高世界知识违反句)的被试内设计。
2.4 实验仪器
实验采用EyeLink 1000Plus桌面式眼动仪(采样率1000 Hz)记录被试的眼动轨迹。刺激呈现屏的刷新率为144 Hz，分辨率为1024×768像素。被试的眼睛距屏幕约79 cm。句子以24号黑色宋体在白色背景下呈现，每个字约占1.02°视角。
2.5 实验程序
每个被试单独施测。在实验开始前向被试呈现指导语，要求被试读完句子后立即“既快又准地判断句子是否符合事实”。如果判断为“是”，按“F”键，判断为“否”，按“J”键。实验开始前进行三点水平校准。练习过程共8个句子。正式实验共96个实验句，24个填充句。所有句子随机呈现，实验过程持续约20分钟。
3 结果
根据以往研究(Warren & McConnell, 2007)，删除注视时间短于80 ms或大于1200 ms的注视点(约5.9%)；删除注视时间指标中三个标准差之外的数据(平均约1.45%)。为了考察违反信息造成的加工困难是否产生溢出效应，也对目标区后的两个字进行分析。
选取的早期加工指标包括(闫国利 等, 2013)：(1)跳读率(指第一遍阅读时跳读兴趣区的概率)；(2)首次注视时间(指第一遍阅读兴趣区时首个注视点的时间)；(3)凝视时间(指第一遍阅读中，兴趣区内所有的注视时间之和)。晚期加工指标包括：(4)总注视时间(指兴趣区内所有注视点的时间之和)；(5)回视路径时间(从对兴趣区的首次注视到注视点越过兴趣区右边界的总时间)；(6)回视出比率(指注视点从当前兴趣区回视到前一兴趣区的比例)。
所有指标在R语言环境下(R Core Team, 2021)使用lme4数据处理包进行分析。对注视时间建立线性混合效应模型，并在运行模型前进行对数转换以保证数据正态分布。对句子判断、跳读和回视出数据建立广义线性混合模型。在模型中，句子违反类型为固定因子，指定被试和项目为交叉随机效应。对比语义正确−世界知识违反句与正确句可考察世界知识的加工；对比两种语义违反句与正确句可考察语义的加工；对比两种语义违反句可考察语义违反句中世界知识的加工。
3.1 正确率
对句子理解判断的平均正确率为0.78(SD=0.09)。语义违反句中，高世界知识违反句的正确率(M=0.84, SD=0.12)显著高于低世界知识违反句(M=0.57, SD=0.17)(b=−0.27, SE=0.01, t=−22.4, p<0.001)，表明语义违反−低世界知识违反句中的世界知识干扰句子合理性判断过程，读者能加工语义违反句中的世界知识。
3.2 反应时
语义违反−高世界知识违反句后读者回答问题的平均反应时为2273 ms(SD=726 ms)，显著短于语义违反−低世界知识违反句2504 ms(SD=646 ms)(b=−0.10, SE=0.01, t=7.98, p<0.001)，表明读者需要较长的时间加工语义违反−低世界知识违反句中的世界知识。在语义违反的情况下，读者能根据世界知识判断句子的合理性。
3.3 眼动指标
3.3.1 目标区
眼动指标的平均数与标准差见表3 ，混合模型效应结果见表4 。
表3 目标区眼动指标的平均数(标准差) |
| 眼动指标 | 正确 | 语义正确− 世界知识违反 | 语义违反− 低世界知识违反 | 语义违反− 高世界知识违反 |
| 跳读率 | 0.30(0.17) | 0.28(0.16) | 0.27(0.18) | 0.26(0.16) |
| 首次注视 时间(ms) | 221(30) | 228(33) | 236(35) | 239(37) |
| 凝视 时间(ms) | 239(35) | 252(44) | 271(48) | 271(50) |
| 总注视 时间(ms) | 415(126) | 423(95) | 533(163) | 501(144) |
| 回视路径 时间(ms) | 296(71) | 325(84) | 347(80) | 350(78) |
| 回视出比率 | 0.16(0.13) | 0.20(0.15) | 0.19(0.12) | 0.21(0.13) |
表4 目标区的线性混合模型效应 |
| 眼动指标 | 截距 | 世界知识违反 | 语义违反−低 | 语义违反−高 | 语义违反−(高vs.低) | |
| 跳读率 | b | 0.28 | −0.02 | −0.03 | −0.04 | 0.00 |
| SE | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |
| t | 15.58 | −1.15 | −2.34 | −2.65 | 0.31 | |
| p | <0.001 | 0.25 | 0.02 | 0.01 | 0.76 | |
| 95%CI | [0.24, 0.31] | [−0.04, 0.01] | [−0.06, −0.01] | [−0.06, −0.01] | [−0.02, 0.03] | |
| 首次注视时间 | b | 5.38 | 0.02 | 0.06 | 0.07 | 0.01 |
| SE | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |
| t | 339.80 | 1.80 | 4.41 | 5.16 | 0.74 | |
| p | <0.001 | 0.07 | <0.001 | <0.001 | 0.46 | |
| 95%CI | [5.35, 5.41] | [0.00, 0.05] | [0.03, 0.08] | [0.04, 0.10] | [−0.02, 0.04] | |
| 凝视时间 | b | 5.47 | 0.04 | 0.12 | 0.11 | −0.01 |
| SE | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | |
| t | 312.39 | 2.86 | 7.64 | 7.29 | −0.38 | |
| p | <0.001 | 0.004 | <0.001 | <0.001 | 0.70 | |
| 95%CI | [5.44, 5.51] | [0.01, 0.07] | [−0.06, −0.01] | [0.08, 0.14] | [−0.04, 0.02] | |
| 总注视时间 | b | 5.98 | 0.03 | 0.25 | 0.20 | −0.05 |
| SE | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | |
| t | 247.49 | 1.30 | 12.45 | 10.03 | −2.51 | |
| p | <0.001 | 0.20 | <0.001 | <0.001 | 0.01 | |
| 95%CI | [5.94, 6.03] | [−0.01, 0.07] | [0.09, 0.15] | [0.16, 0.24] | [−0.09, −0.01] | |
| 回视路径时间 | b | 5.65 | 0.09 | 0.15 | 0.16 | 0.00 |
| SE | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | |
| t | 260.81 | 4.68 | 7.97 | 8.17 | 0.19 | |
| p | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | 0.85 | |
| 95%CI | [5.61, 5.69] | [0.05, 0.13] | [0.21, 0.29] | [0.12, 0.19] | [−0.03, 0.04] | |
| 回视出比率 | b | 0.19 | 0.04 | 0.03 | 0.04 | −0.02 |
| SE | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |
| t | 13.47 | 2.48 | 1.91 | 3.11 | −1.21 | |
| p | <0.001 | 0.01 | 0.06 | <0.01 | 0.23 | |
| 95%CI | [0.16, 0.22] | [0.01, 0.06] | [0.00, 0.05] | [0.02, 0.07] | [−0.04, 0.01] |
注：世界知识违反：语义正确−世界知识违反句vs.正确句；语义违反−低：语义违反−低世界知识违反vs.正确句；语义违反−高：语义违反−高世界知识违反vs.正确句；语义违反−(高vs.低)：语义违反−高世界知识违反vs.语义违反−低世界知识违反。 |
早期指标(跳读率、首次注视时间)上出现了两种语义违反句的效应(|t|s>2.34, ps<0.05)，两种语义违反句中目标词的跳读率显著低于正确句，首次注视时间显著长于正确句，表明两种语义违反句中的违反信息在句子理解的较早期已经开始加工。跳读率和首次注视时间上没有出现世界知识违反效应，表明此时读者没有加工世界知识。三种违反句中目标词的凝视时间显著长于正确句(ts>2.86, ps<0.001)，表明三种违反句中的违反信息均得到加工。此外，语义违反−低世界知识违反句目标词的总注视时间显著长于语义违反−高世界知识违反句，表明读者能加工语义违反句中的世界知识。
3.3.2 目标后区
早期指标(首次注视时间、凝视时间)上没有出现任何显著的效应，不存在溢出效应(首次注视时间: |t|s<0.29, ps>0.77; 凝视时间: |t|s<1.30, ps>0.19)，读者在目标区完成了对违反信息的加工。
4 讨论
本研究通过增加不同世界知识违反程度的语义违反句考察语义与世界知识的加工时程，设置了正确句和三种违反句，发现两种语义违反句中同时出现阅读困难(跳读率、首次注视时间)，均早于世界知识违反句(凝视时间)，支持两步模型；语义违反−低世界知识违反句中目标词的总注视时间长于语义违反−高世界知识违反句，表明读者能加工语义违反句中的世界知识。
4.1 语义早于世界知识影响句子理解
两步模型有两种解释：一种解释是，语义与世界知识是两种不同类型的知识。语义是词汇表征，决定着语义层面的元素之间的基本关系，在加工中具有加工优先性(Culicover & Jackendoff, 2006)。另一种解释是，语义与世界知识在提供信息粒度上存在差异。粒度是指语义表示的规范级别(Mitchell et al., 1995)。粒度越细，词汇所具有的特定特征越多；反之，特征越少(Sanford & Garrod, 2005)。在加工语义违反信息时，读者可以仅根据词汇的含义发现违反信息；而在加工世界知识违反信息时，读者不仅需要理解句子，还需要结合更多事实信息进行判断，这导致读者发现语义违反的时间早于世界知识(Warren & McConnell, 2007; Warren et al., 2015)。
Rayner等人(2004)推论违反程度影响违反信息的加工时间，违反越大，加工时间越长。本研究发现，在语义违反−低世界知识违反句中，合理性判断的正确率显著低于语义违反−高世界知识违反句，且反应时显著增加，这表明语义违反句中与语境一致的世界知识信息会干扰读者的合理性判断。原本可以通过语义违反判断为“否”的句子，由于与语境相关的世界知识信息的干扰，导致加工困难，判断所需的时间延长，正确率降低(Liu et al., 2020)。在总注视时间上，本研究没有发现语义正确−世界知识违反句的效应，仅发现两种语义违反句的效应，这与合理性判断任务的特性有关。当句子中仅包含世界知识违反时，读者能迅速判断正误；而当句子中存在语义违反时，读者难以确定违反的原因是句子的错误还是理解上的错误，因此需要更长的时间来判断句子的内容是否符合事实(Bader & Meng, 2018; Huang & Staub, 2021; Michael et al., 2014)。
本研究发现，语义与世界知识的加工均在词汇加工的早期阶段就已开始，而部分以往研究仅在晚期指标上检测到世界知识违反效应。这一差异与实验材料的不同有关。例如，Warren和McConnell的研究(2007)使用了熟悉度与语境限制性较低的句子，如“The woman used a pitchfork to carry the thick mascara in the morning”，读者需要较长的时间来判断“mascara”的合理性。而本研究使用的句子熟悉度较高，且语境限制性更强。如“人们常在夏天穿_”“李清照是中国古代_”。尽管本研究的目标词均为低预测性词汇(正确句: M=0.14; 三种违反句: M=0.00)，语境激活的世界知识仍影响目标词的加工，使被试能快速识别出违反信息，从而导致世界知识违反效应在较早阶段出现(Huettig et al., 2022; Lelonkiewicz et al., 2021; Wong et al., 2024)。
4.2 语义违反不阻碍世界知识的加工
对比两种语义违反句发现，早期加工指标(跳读率、首次注视时间、凝视时间)上没有出现二者之间的显著差异，表明世界知识违反不影响早期加工。晚期加工指标上发现，语义违反−低世界知识违反句中目标词的总注视时间显著长于语义违反−高世界知识违反句，表明读者能加工语义违反句中的世界知识信息。正确率与反应时结果同样支持这一结论：语义违反−低世界知识违反句的正确率显著低于语义违反−高世界知识违反句，反应时更长，表明语义违反句中的世界知识信息干扰合理性判断。语义违反−低世界知识违反句中的世界知识阻碍读者进行正确判断(Collins & Loftus, 1975; Cook, 2014; Walsh et al., 2018)。
两步模型主张语义的加工早于世界知识，但未阐述语义是否影响世界知识的加工(Warren & Dickey, 2021)。本研究发现，语义违反不影响世界知识的加工，揭示了语义加工与世界知识加工的独立性。无论是否成功加工语义，读者都能根据世界知识理解句子。此外，结果还强调事实信息的重要性：尽管语义加工早于世界知识进行加工，但世界知识依然能迅速作用于句子理解，且这一过程不受语义违反的干扰(Ferretti et al., 2001; Hare et al., 2009; Marx & Wittenberg, 2025; Matsuki et al., 2011)。一步模型与两步模型并非对立关系，而是相互补充。在加工时间维度上，加工过程分为两步，语义早于世界知识进行加工；而在加工过程维度上，二者是独立且并行的。
5 结论
本研究得出如下结论：(1)语义早于世界知识参与句子理解过程，符合两步模型；(2)合理的语义并非世界知识加工的必要条件，语义违反不阻碍世界知识的加工。