Czy ma sens stosowanie mechaniki kwantowej w sposobie myślenia ludzi?

Wejdź do dowolnej księgarni, a znajdziesz książki o „obliczeniach kwantowych”, „uzdrawianiu kwantowym”, a nawet „golfie kwantowym”. Ale mechanika kwantowa opisuje rzeczy w mikroświecie cząstek subatomowych, prawda? Po co stosować go do makroskopowych rzeczy, takich jak komputery i golf, nie mówiąc już o psychologicznych aspektach, takich jak myśli, uczucia i pomysły?

Być może jest stosowany jako analogia, aby ułatwić zrozumienie czegoś skomplikowanego. Ale sama mechanika kwantowa jest skomplikowana; jest to jedna z najbardziej enigmatycznie złożonych teorii, jakie ludzie kiedykolwiek wymyślili. Jak więc moglibyśmy lepiej coś zrozumieć, rysując analogię do mechaniki kwantowej?

Efekt obserwatora w fizyce

Nie wiem o „uzdrawianiu kwantowym” czy „golfie kwantowym”, ale zacząłem myśleć o możliwym związku między teorią kwantową a tym, jak ludzie używają pojęć w 1998 r., Kiedy rozmawiałem z absolwentem fizyki w interdyscyplinarnym centrum badawczym w Belgii. Student, Franky, opowiadał mi o paradoksach, które zainspirowały mechanikę kwantową. Jednym z paradoksów jest efekt obserwatora: nie możemy nic wiedzieć o cząstce kwantowej bez dokonania jej pomiaru, ale cząstki kwantowe są tak czułe, że każdy pomiar, który możemy wykonać, nieuchronnie zmienia stan cząstki, a nawet generalnie całkowicie ją niszczy!

Efekt splątania w fizyce

Innym paradoksem jest to, że cząsteczki kwantowe mogą oddziaływać na siebie tak głęboko, że tracą swoją indywidualną tożsamość i zachowują się jak jedność. Co więcej, w wyniku interakcji powstaje nowy byt o właściwościach innych niż którykolwiek z jego składników. Kiedy tak się dzieje, nie jest możliwe wykonanie pomiaru jednego bez wpływu na drugie i odwrotnie. Należało opracować zupełnie nowy rodzaj matematyki, aby poradzić sobie z tego rodzaju łączeniem się lub splątanie, tak jak jest nazwane. Ten drugi paradoks - splątanie - może być głęboko powiązany z pierwszym paradoksem - efektem obserwatora - w tym sensie, że kiedy obserwator dokonuje pomiaru, obserwator i obserwowany mogą stać się splątanym systemem.

Koncepcje

Zwróciłem uwagę Franky'emu, że podobne paradoksy pojawiają się w odniesieniu do opisu pojęć. Ogólnie uważa się, że koncepcje pozwalają nam interpretować sytuacje w kategoriach sytuacji poprzednich, które oceniamy jako podobne do obecnych. Mogą być konkretne, jak KRZESŁO lub abstrakcyjne, jak PIĘKNO. Tradycyjnie postrzegano je jako struktury wewnętrzne, które reprezentują klasę bytów na świecie. Jednak coraz częściej uważa się, że nie mają ustalonej struktury reprezentacji, a na ich strukturę dynamicznie wpływają konteksty, w których powstają.

Na przykład koncepcję DZIECKO można zastosować do prawdziwego ludzkiego dziecka, plastikowej lalki lub małej figurki z pałeczki pomalowanej lukrem na torcie. Twórca piosenek mógłby pomyśleć o BABY w kontekście potrzeby słowa, które rymuje się z być może. I tak dalej. Podczas gdy w przeszłości uważano, że podstawową funkcją pojęć jest identyfikacja przedmiotów jako instancji określonej klasy, coraz częściej postrzega się je nie tylko jako identyfikację, ale także jako czynny udział w tworzeniu znaczenia. Na przykład, jeśli ktoś odnosi się do małego klucza jako KLUCZ DLA DZIECKA, nie próbuje się zidentyfikować klucza jako przykładu DZIECKO, ani zidentyfikować dziecka jako przykładu KLUCZA. Zatem koncepcje robią coś bardziej subtelnego i złożonego niż wewnętrzne reprezentowanie rzeczy w świecie zewnętrznym.

Czym jest to „coś więcej” i jak działa, może być najważniejszym zadaniem stojącym dziś przed psychologią; konieczne jest zrozumienie zdolności adaptacyjnych i kompozycyjności myśli ludzkiej. Konieczne jest na przykład zrozumienie, w jaki sposób obrazy, filmy lub fragmenty tekstu łączą się, aby mieć dla nas znaczenie, które nie jest tylko sumą ich słów lub innych elementów kompozycyjnych.

Aby poradzić sobie z tym „czymś więcej”, potrzebna jest matematyczna teoria pojęć. Psychologowie od dziesięcioleci próbowali opracować matematyczną teorię pojęć. Chociaż całkiem nieźle poradzili sobie z wymyślaniem teorii, które mogłyby opisać i przewidzieć, jak ludzie radzą sobie z pojedynczymi, odizolowanymi pojęciami, nie byli w stanie wymyślić teorii, która mogłaby opisać i przewidzieć, jak ludzie radzą sobie z kombinacjami lub interakcjami między pojęciami, nawet teorię, która mogłaby opisać, jak ich znaczenia zmieniają się elastycznie, gdy pojawiają się w różnych kontekstach. A zjawiska, które utrudniły opracowanie matematycznej teorii pojęć, bardzo przypominają zjawiska, które utrudniały opracowanie teorii, która mogłaby opisać zachowanie cząstek kwantowych!

Efekt obserwatora dla pojęć

U podstaw paradoksów zarówno mechaniki kwantowej, jak i koncepcji jest efekt kontekst . W mechanice kwantowej istnieje pojęcie a stan podstawowy, stan, w którym znajduje się cząstka, kiedy nie oddziałuje z żadną inną cząstką, tj. kiedy nie ma na nią wpływu żaden kontekst. To jest stan maksimum możliwość ponieważ ma możliwość przejawiania się na wiele różnych sposobów, biorąc pod uwagę różne konteksty, z którymi może wchodzić w interakcje. W chwili, gdy cząstka zaczyna opuszczać stan podstawowy i wpadać pod wpływ pomiaru, zamienia część tego potencjału na rzeczywistość; dokonano pomiaru i niektóre jego aspekty są lepiej zrozumiałe. Podobnie, kiedy nie myślisz o pojęciu, takim jak TABELA konceptów minutę temu, może ona istnieć w twoim umyśle w stanie pełnej potencjalności. W tym momencie pojęcie TABELA może odnosić się do TABELI KUCHENNEJ, STOŁU BASENOWEGO, a nawet TABELI MULTIPLIKACJI. Ale kilka sekund temu, gdy przeczytałeś słowo TABELA, znalazło się pod wpływem kontekstu czytania tego artykułu. Kiedy czytasz kombinację koncepcji POOL TABLE, niektóre aspekty potencjału TABELI stały się bardziej odległe (takie jak jego potencjał do przechowywania jedzenia), podczas gdy inne stały się bardziej konkretne (takie jak jego potencjał do trzymania toczących się piłek). Każdy konkretny kontekst ożywia niektóre aspekty tego, co jest potencjalne, jednocześnie pogrzebując inne aspekty.

Tak więc, o ile właściwości bytu kwantowego nie mają określonych wartości, z wyjątkiem kontekstu pomiaru, cechy lub właściwości pojęcia nie mają określonych zastosowań, z wyjątkiem kontekstu określonej sytuacji. W mechanice kwantowej pomiary wpływają na stany i właściwości bytu kwantowego w sposób systematyczny i dobrze modelowany matematycznie. Podobnie kontekst, w którym doświadcza się pojęcia, nieuchronnie barwi sposób, w jaki ktoś doświadcza tego pojęcia. Można to nazwać efektem obserwatora dla pojęć.

Splątanie pojęć

Koncepcje mają nie tylko „efekt obserwatora”, ale także „efekt splątania”. Aby to wyjaśnić, rozważ pojęcie WYSPA. Gdyby kiedykolwiek istniała identyfikująca lub definiująca cecha pojęcia, byłaby to cecha „otoczona wodą” dla pojęcia WYSPA. Z pewnością „otoczona wodą” ma kluczowe znaczenie dla tego, co to znaczy być wyspą, prawda? Ale pewnego dnia zauważyłem, że cały czas mówimy „wyspa kuchenna”, nie spodziewając się, że rzecz, o której mówimy, jest otoczona wodą (rzeczywiście byłoby to niepokojące, gdyby byli otoczone wodą!) Kiedy KITHCEN i ISLAND łączą się, wykazują właściwości, których nie można przewidzieć na podstawie właściwości kuchni ani wysp. Łączą się, aby stać się pojedynczą jednostką znaczeniową, większą niż pojęcia składowe. To łączenie pojęć w nowy i nieoczekiwany sposób ma zasadnicze znaczenie dla ludzkiej inteligencji i jest sercem procesu twórczego i można je traktować jako problem splątania pojęć.

Zastosowanie mechaniki kwantowej do czegoś takiego jak koncepcje może wydawać się dziwne, widziane w kontekście historycznym, to nie jest takie dziwne posunięcie. Wiele teorii, które historycznie były częścią fizyki, zostało obecnie sklasyfikowanych jako część matematyki, takich jak geometria, teoria prawdopodobieństwa i statystyka. W czasach, gdy uważano ich za fizykę, skupiali się na modelowaniu części świata pod kątem fizyki. W przypadku geometrii były to kształty w przestrzeni, aw przypadku teorii prawdopodobieństwa i statystyki było to systematyczne oszacowanie niepewnych zdarzeń w fizycznej rzeczywistości. Te pierwotnie fizyczne teorie przybrały teraz swoje najbardziej abstrakcyjne formy i są chętnie stosowane w innych dziedzinach nauki, w tym w naukach humanistycznych, ponieważ uważa się je za matematykę, a nie fizykę. (Jeszcze prostszym przykładem zastosowania teorii matematyki we wszystkich dziedzinach wiedzy jest teoria liczb. Wszyscy zgadzamy się, że liczenie, dodawanie, odejmowanie itd. Może być wykonywane niezależnie od natury zliczanego przedmiotu. .)

W tym sensie zacząłem myśleć, używając struktur matematycznych pochodzących z mechaniki kwantowej, aby zbudować kontekstualną teorię pojęć, bez przypisywania im fizycznego znaczenia przypisywanego im w zastosowaniu do mikroświata. Z podekscytowaniem opowiedziałem o tym pomyśle mojemu opiekunowi doktorskiemu, Diederikowi Aertsowi. Użył już uogólnień mechaniki kwantowej, aby opisać paradoks kłamcy (np. Jak czytając zdanie takie jak „To zdanie jest fałszywe”, twój umysł przełącza się między „prawdą” i „nieprawdą”). Jeśli byłby ktoś, kto potrafiłby docenić pomysł zastosowania struktur kwantowych do pojęć, z pewnością byłby to on. Kiedy mu powiedziałem, powiedział jednak, że z przyczyn technicznych to, co próbuję zrobić, nie zadziała.

Nie mogłem jednak zrezygnować z tego pomysłu. Intuicyjnie wydawało się to właściwe. Okazało się, że mój doradca też nie. Oboje o tym myśleliśmy. W następnych miesiącach zaczęło wyglądać, jakbyśmy oboje mieli rację. Oznacza to, że podejście matematyczne, które zasugerowałem, było błędne, ale leżący u jego podstaw pomysł był słuszny, a przynajmniej był sposób, aby się do tego zabrać.

Teraz, ponad dekadę później, istnieje społeczność ludzi pracujących nad tym i innymi powiązanymi zastosowaniami mechaniki kwantowej do tego, jak umysł radzi sobie ze słowami, pojęciami i podejmowaniem decyzji, specjalny numer magazynu `` Journal of Mathematical Psychology '' poświęcony tematem oraz coroczną konferencję „Quantum Interaction”, która odbywała się w miejscach takich jak Oxford i Stanford. Odbyło się nawet sympozjum na ten temat podczas dorocznego spotkania Cognitive Science Society w 2011 roku. To nie jest mainstreamowa gałąź psychologii, ale nie jest tak „marginalna” jak kiedyś.

W innym poście omówię dziwną, nową, „nieklasyczną” matematykę, która została opracowana w celu opisania zachowania cząstek kwantowych oraz w jaki sposób została zastosowana do opisu pojęć i ich interakcji w naszych umysłach. Ciąg dalszy nastąpi.....