Имеет ли смысл применять квантовую механику к тому, как люди думают?

В любом книжном магазине вы найдете книги по «квантовым вычислениям», «квантовому исцелению» и даже «квантовому гольфу». Но квантовая механика описывает вещи в микромире субатомных частиц, верно? Что хорошего в том, чтобы применять его к макроскопическим вещам, таким как компьютеры и гольф, не говоря уже о психологических вещах, таких как мысли, чувства и идеи?

Возможно, это используется как аналогия, чтобы облегчить понимание чего-то сложного. Но сама квантовая механика сложна; это одна из самых загадочно сложных теорий, которые когда-либо приходили в голову людям. Итак, как мы могли бы лучше понять что-то, проводя аналогию с квантовой механикой?

Эффект наблюдателя в физике

Я не знаю о «квантовом исцелении» или «квантовом гольфе», но я начал думать о возможной связи между квантовой теорией и тем, как люди используют концепции, в 1998 году, когда я разговаривал с аспирантом по физике в междисциплинарном исследовательском центре. в Бельгии. Студент, Фрэнки, рассказывал мне о некоторых парадоксах, вдохновивших квантовую механику. Один парадокс - это эффект наблюдателя: мы не можем ничего узнать о квантовой частице, не проведя ее измерения, но квантовые частицы настолько чувствительны, что любое измерение, которое мы могли бы сделать, неизбежно изменяет состояние частицы, фактически, как правило, полностью ее разрушает!

Эффект запутанности в физике

Другой парадокс состоит в том, что квантовые частицы могут взаимодействовать настолько глубоко, что теряют свою индивидуальную идентичность и ведут себя как единое целое. Более того, взаимодействие приводит к появлению нового объекта со свойствами, отличными от любого из его компонентов. Когда это происходит, невозможно выполнить измерение одного без влияния на другое, и наоборот. Необходимо было разработать совершенно новый вид математики, чтобы справиться с подобным слиянием или запутанность как это называется. Этот второй парадокс - запутанность - может быть глубоко связан с первым парадоксом - эффектом наблюдателя - в том смысле, что, когда наблюдатель производит измерение, наблюдатель и наблюдаемое могут стать запутанной системой.

Концепции

Я заметил Фрэнки, что подобные парадоксы возникают в отношении описания понятий. Обычно считается, что концепции - это то, что позволяет нам интерпретировать ситуации с точки зрения предыдущих ситуаций, которые мы считаем похожими на настоящие. Они могут быть конкретными, как СТУЛ, или абстрактными, как КРАСОТА. Традиционно они рассматривались как внутренние структуры, представляющие класс сущностей в мире. Однако все чаще считается, что у них нет фиксированной репрезентативной структуры, на их структуру динамически влияют контексты, в которых они возникают.

Например, понятие BABY можно применить к настоящему человеческому младенцу, кукле из пластика или маленькой фигурке, нарисованной глазурью на торте. Автор песен может думать о BABY в контексте потребности в слове, которое рифмуется со словом «возможно». И так далее. Хотя раньше считалось, что основной функцией концептов является идентификация предметов как экземпляров определенного класса, все чаще они рассматриваются как не просто идентифицирующие, но и активно участвующие в генерации смысла. Например, если кто-то называет маленький гаечный ключ BABY WRENCH, он не пытается идентифицировать гаечный ключ как экземпляр BABY или идентифицировать ребенка как экземпляр WRENCH. Таким образом, концепции делают нечто более тонкое и сложное, чем внутреннее представление вещей во внешнем мире.

Что это за «нечто большее» и как оно функционирует, вполне может быть самой важной задачей, стоящей перед психологией сегодня; это жизненно важно для понимания приспособляемости и композиционности человеческой мысли. Например, жизненно важно понять, как картины, фильмы или отрывки текста объединяются, чтобы иметь для нас значение, которое не является просто суммой их слов или других композиционных элементов.

Чтобы справиться с этим «чем-то большим», требуется математическая теория понятий. Психологи десятилетиями пытались разработать математическую теорию понятий. Хотя они довольно хорошо придумывали теории, которые могли бы описать и предсказать, как люди работают с отдельными изолированными концепциями, они не смогли придумать теорию, которая могла бы описать и предсказать, как люди имеют дело с комбинациями или взаимодействиями между концепциями или даже теория, которая могла бы описать, как их значения гибко меняются, когда они появляются в разных контекстах. И явления, которые затрудняли создание математической теории понятий, очень напоминают явления, которые затрудняли создание теории, которая могла бы описать поведение квантовых частиц!

Эффект наблюдателя для концепций

В основе парадоксов квантовой механики и концепций лежит эффект контекст . В квантовой механике есть понятие основное состояние, состояние, в котором находится частица, когда она не взаимодействует с какой-либо другой частицей, то есть когда на нее не влияет какой-либо контекст. Это состояние максимума возможность потому что у него есть возможность проявляться множеством разных способов, учитывая разные контексты, с которыми он может взаимодействовать. В тот момент, когда частица начинает выходить из основного состояния и попадать под влияние измерения, она меняет часть этой потенциальности на действительность; было произведено его измерение, и некоторые его аспекты стали лучше понятны. Точно так же, когда вы не думаете о концепции, такой как концепция ТАБЛИЦА минуту назад, она могла существовать в вашем уме в состоянии полной потенциальности. В тот момент концепция ТАБЛИЦА могла быть применена к ТАБЛИЦЕ КИТЦЕНА, или ТАБЛИЦЕ БАССЕЙНА, или даже ТАБЛИЦЕ УМНОЖЕНИЯ. Но несколько секунд назад, когда вы прочитали слово ТАБЛИЦА, оно попало под влияние контекста чтения этой статьи. Когда вы читаете концептуальную комбинацию ТАБЛИЦА БАССЕЙНА, некоторые аспекты возможностей ТАБЛИЦЫ стали более отдаленными (например, его способность удерживать пищу), в то время как другие стали более конкретными (например, его способность удерживать катящиеся шары). Любой конкретный контекст воплощает в жизнь некоторые аспекты того, что является потенциальным, при этом скрывая другие аспекты.

Таким образом, подобно тому, как свойства квантовой сущности не имеют определенных значений, кроме как в контексте измерения, особенности или свойства концепции не имеют определенной применимости, кроме как в контексте конкретной ситуации. В квантовой механике на состояния и свойства квантовой сущности влияет систематическое и математически хорошо моделируемое измерение. Точно так же контекст, в котором переживается концепция, неизбежно окрашивает то, как человек переживает эту концепцию. Это можно было бы назвать эффектом наблюдателя для понятий.

Запутанность понятий

Для понятий существует не только «эффект наблюдателя», но и «эффект запутанности». Чтобы объяснить это, рассмотрим концепцию ОСТРОВ. Если когда-либо существовал идентифицирующий или определяющий признак концепции, то это была бы особенность «окружена водой» для концепции ОСТРОВ. Несомненно, «окруженный водой» - это главное в том, что значит быть островом, не так ли? Но однажды я случайно заметил, что мы все время говорим «кухонный остров», не ожидая, что объект, о котором мы говорим, окружен водой (действительно, было бы неприятно, если бы он мы окруженные водой!) Когда КИТСЕН и ОСТРОВ объединяются, они проявляют свойства, которые невозможно предсказать на основании свойств кухонь или свойств островов. Они объединяются, чтобы стать единой смысловой единицей, которая больше, чем у составляющих концепций. Такое комбинирование концепций новыми и неожиданными способами занимает центральное место в человеческом интеллекте и составляет основу творческого процесса, и его можно рассматривать как проблему запутывания концепций.

Может показаться странным применять квантовую механику к чему-то вроде концепций, рассматриваемых в историческом контексте, это не такой уж и странный ход. Многие теории, которые исторически были частью физики, теперь классифицируются как часть математики, например, геометрия, теория вероятностей и статистика. В те времена, когда их считали физиками, они фокусировались на моделировании частей мира, относящихся к физике. В случае геометрии это были формы в пространстве, а в случае теории вероятностей и статистики это была систематическая оценка неопределенных событий в физической реальности. Эти первоначально физические теории теперь приняли свои наиболее абстрактные формы и легко применяются в других областях науки, включая гуманитарные науки, поскольку они считаются математикой, а не физикой. (Еще более простым примером того, как теория математики применима во всех областях знаний, является теория чисел. Мы все согласны с тем, что подсчет, а также сложение, вычитание и т. Д. Могут выполняться независимо от природы подсчитываемого объекта. .)

Именно в этом смысле я начал думать, используя математические структуры, пришедшие из квантовой механики, для построения контекстуальной теории понятий, не придавая им физического смысла в применении к микромиру. Я взволнованно рассказал об этой идее своему научному руководителю Дидерику Аэртсу. Он уже использовал обобщения квантовой механики для описания парадокса лжеца (например, как, когда вы читаете такое предложение, как «Это предложение ложно», ваш разум переключается между «истинным» и «неверным»). Если и был кто-то, кто мог бы оценить идею применения квантовых структур к концепциям, то это несомненно был бы он. Когда я сказал ему, однако, он сказал, что по техническим причинам то, что я пытался сделать, не сработает.

Однако я не мог передать эту идею. Интуитивно это казалось правильным. Оказалось, что мой советник тоже. Мы оба думали об этом. И в последующие месяцы стало казаться, что мы оба были правы. То есть математический подход, который я предложил, был неправильным, но основная идея была правильной, или, по крайней мере, был способ сделать это.

Теперь, более десяти лет спустя, существует сообщество людей, работающих над этим и другими связанными с ним приложениями квантовой механики к тому, как разум обрабатывает слова, концепции и принятие решений, - специальный выпуск журнала «Математическая психология», посвященный тема и ежегодная конференция «Квантовое взаимодействие», которая проводится в таких местах, как Оксфорд и Стэнфорд. На Ежегодном собрании Общества когнитивных наук в 2011 году даже был проведен симпозиум по этому вопросу. Это не мейнстримный раздел психологии, но он уже не такой «маргинальный», каким был раньше.

В другом посте я расскажу о странной новой «неклассической» математике, которая была разработана для описания поведения квантовых частиц, и о том, как она была применена к описанию концепций и того, как они взаимодействуют в нашем сознании. Продолжение следует.....