Ali je smiselno uporabljati kvantno mehaniko za razmišljanje ljudi?

Pojdite v katero koli knjigarno in najdete knjige o "kvantnem računanju", "kvantnem zdravljenju" in celo "kvantnem golfu". Toda kvantna mehanika opisuje stvari v mikrosvetu subatomskih delcev, kajne? Kaj dobrega je uporabiti za makroskopske stvari, kot so računalniki in golf, kaj šele za psihološke stvari, kot so misli, občutki in ideje?

Morda se uporablja kot analogija za lažje razumevanje nečesa zapletenega. Toda sama kvantna mehanika je zapletena; to je ena najbolj zagonetno zapletenih teorij, ki so jih ljudje kdaj koli prišli. Torej, kako bi lahko kaj bolje razumeli tako, da bi naredili analogijo s kvantno mehaniko?

Učinek opazovalca v fiziki

Ne vem o "kvantnem zdravljenju" ali "kvantnem golfu", vendar sem začel razmišljati o možni povezavi med kvantno teorijo in tem, kako ljudje uporabljajo koncepte, leta 1998, ko sem se pogovarjal s podiplomskim študentom fizike v interdisciplinarnem raziskovalnem centru v Belgiji. Študent Franky mi je pripovedoval o nekaterih paradoksih, ki so navdihnili kvantno mehaniko. Eden od paradoksov je učinek opazovalca: o kvantnem delcu ne moremo vedeti ničesar, ne da bi ga izmerili, vendar so kvantni delci tako občutljivi, da vsaka meritev, ki jo lahko naredimo, neizogibno spremeni stanje delca in ga na splošno popolnoma uniči!

Učinek prepletenosti v fiziki

Drugi paradoks je, da lahko kvantni delci delujejo tako globoko, da izgubijo svojo identiteto in se obnašajo kot eno. Poleg tega interakcija povzroči novo entiteto z lastnostmi, ki se razlikujejo od katere koli njene sestavine. V tem primeru ni mogoče izvesti merjenja enega, ne da bi to vplivalo na drugega, in obratno. Za spopadanje s tovrstnim združevanjem je bilo treba razviti povsem novo vrsto matematike oz zapletanje, kot se temu reče. Ta drugi paradoks - prepletenost - je lahko globoko povezan s prvim paradoksom - opazovalnim učinkom - v smislu, da lahko opazovalec in opazovani, ko opravi meritev, postane zapleten sistem.

Koncepti

Frankyju sem ugotovil, da se pri opisovanju konceptov pojavljajo podobni paradoksi. Na splošno velja, da so koncepti tisti, ki nam omogočajo razlago situacij v smislu prejšnjih situacij, ki jih ocenjujemo kot podobne sedanjim. Lahko so konkretni, na primer STOL, ali abstraktni, na primer LEPOTA. Tradicionalno so jih obravnavali kot notranje strukture, ki predstavljajo skupino entitet na svetu. Vendar vse bolj mislijo, da nimajo fiksne predstavitvene strukture, na njihovo strukturo dinamično vplivajo konteksti, v katerih se pojavljajo.

Na primer koncept BABY lahko uporabimo za pravega človeškega otroka, lutko iz plastike ali majhno figuro palčke, poslikano z zaledenitvijo na torti. Avtor besedil bi lahko na BABY pomislil v kontekstu potrebe po besedi, ki se rima z morda. In tako naprej. Medtem ko so v preteklosti mislili, da je primarna funkcija pojmov identifikacija predmetov kot primerkov določenega razreda, jih vse pogosteje ne vidijo samo zato, da bi jih identificirali, ampak tudi aktivno sodelovali pri ustvarjanju pomena. Če na primer majhnega ključa poimenujete BABY WRENCH, ključa ne poskušate prepoznati kot primera BABY, niti otroka kot ključa. Tako koncepti počnejo nekaj bolj subtilnega in zapletenega kot notranje predstavljanje stvari v zunanjem svetu.

Kaj je to "nekaj več" in kako deluje, je danes morda najpomembnejša naloga, s katero se sooča psihologija; bistvenega pomena je razumeti prilagodljivost in sestavo človeške misli. Nujno je na primer razumeti, kako se slike, filmi ali odlomki besedila združujejo, da imajo za nas pomen, ki ni le vsota njihovih besed ali drugih sestavnih elementov.

Da bi se lotili tega "nečesa več", je potrebna matematična teorija konceptov. Psihologi so desetletja poskušali razviti matematično teorijo konceptov. Čeprav so se precej dobro znašli pri pripravi teorij, ki bi lahko opisovale in napovedovale, kako se ljudje spoprijemajo z posameznimi, izoliranimi koncepti, niso uspele oblikovati teorije, ki bi lahko opisala in predvidela, kako se ljudje spopadajo s kombinacijami ali interakcijami med koncepti, ali celo teorija, ki bi lahko opisala, kako se njihovi pomeni fleksibilno spreminjajo, ko se pojavljajo v različnih kontekstih. In pojavi, ki so otežili matematično teorijo konceptov, zelo spominjajo na pojave, zaradi katerih je bilo težko oblikovati teorijo, ki bi lahko opisala vedenje kvantnih delcev!

Učinek opazovalca za koncepte

V središču paradoksov tako kvantne mehanike kot konceptov je učinek kontekstu . V kvantni mehaniki obstaja pojem a osnovno stanje, stanje, v katerem je delec, ko ni v interakciji z nobenim drugim delcem, tj. kadar nanj ne vpliva noben kontekst. To je stanje maksimuma potencialnost ker ima možnost prikazati številne različne načine glede na različne kontekste, s katerimi bi lahko komuniciral. V trenutku, ko začne delček zapustiti osnovno stanje in pasti pod vpliv meritve, zamenja del te potencialnosti za dejansko; opravljena je bila njegova meritev in njen vidik je bolje razumljen. Podobno, če ne razmišljate o konceptu, kot je koncept TABELA pred minuto, je morda obstajal v vaših mislih v stanju polne potencialnosti. Takrat bi lahko koncept TABELA veljal za KITCENSKO MIZO, MIZO ZA BAZEN ali celo MNOŽITVENO MIZO. Toda pred nekaj sekundami, ko ste prebrali besedo TABELA, je to vplivalo na kontekst branja tega članka. Ko preberete kombinacijo konceptov POOL TABLE, so nekateri vidiki potenciala TABLE postali bolj oddaljeni (na primer njegov potencial za shranjevanje hrane), drugi pa bolj konkretni (na primer potencial za držanje kotalnih kroglic). Vsak poseben kontekst oživi nekatere vidike potenciala, medtem ko pokoplje druge vidike.

Tako kot lastnosti kvantne entitete nimajo določenih vrednosti, razen v okviru meritve, lastnosti ali lastnosti pojma nimajo določene uporabnosti, razen v kontekstu določene situacije. V kvantni mehaniki meritve sistematično in matematično dobro modelirajo na stanja in lastnosti kvantne entitete. Podobno kontekst, v katerem se koncept doživlja, neizogibno barva, kako ga človek doživlja. To bi lahko označili kot opazovalni učinek konceptov.

Prepletenost konceptov

Ne obstaja samo „učinek opazovalca“ za koncepte, obstaja tudi „učinek prepletenosti“. Da bi to pojasnili, upoštevajte koncept OTOK. Če bi kdaj obstajala prepoznavna ali opredeljujoča značilnost koncepta, bi bila značilnost "obdana z vodo" za koncept OTOK. Zagotovo je 'obdan z vodo' bistvenega pomena za to, kaj pomeni biti otok, kajne? Toda nekega dne sem slučajno opazil, da ves čas rečemo "kuhinjski otok", ne da bi pričakovali, da je stvar, na katero se sklicujemo, obdana z vodo (res bi bilo moteče, če bi bili obkroženi z vodo!) Ko se KITHCEN in ISLAND združita, kažeta lastnosti, ki jih ni mogoče predvideti ne na podlagi lastnosti kuhinj ne otokov. Združijo se in postanejo ena sama enota pomena, ki je večja od enote sestavnih konceptov. Ta kombinacija konceptov na nove in nepričakovane načine je osrednjega pomena za človeško inteligenco in je bistvo ustvarjalnega procesa, zato jo lahko obravnavamo kot zapletenost konceptov.

Morda se zdi nenavadno uporabljati kvantno mehaniko za kaj podobnega konceptom, kar je bilo videti v zgodovinskem kontekstu, to ni tako čudna poteza. Številne teorije, ki so bile v preteklosti del fizike, so zdaj uvrščene med del matematike, kot so geometrija, teorija verjetnosti in statistika. V času, ko so veljali za fiziko, so se osredotočali na modeliranje delov sveta, ki se nanašajo na fiziko. V primeru geometrije so bile to oblike v vesolju, v primeru teorije verjetnosti in statistike pa sistematična ocena negotovih dogodkov v fizični resničnosti. Te prvotno fizikalne teorije so zdaj dobile najbolj abstraktne oblike in jih zlahka uporabljajo na drugih področjih znanosti, vključno s človeškimi, saj veljajo za matematiko in ne za fiziko. (Še enostavnejši primer, kako je teorija matematike uporabna na vseh področjih znanja, je teorija števil. Vsi se strinjamo, da lahko štetje, seštevanje, odštevanje in tako naprej opravimo neodvisno od narave štetega predmeta .)

V tem smislu sem začel razmišljati z uporabo matematičnih struktur, ki prihajajo iz kvantne mehanike, da bi zgradil kontekstualno teorijo konceptov, ne da bi pripisal fizični pomen, ki jim je pripisan v mikrosvetu. Navdušeno sem povedala svojemu doktorskemu svetovalcu Diederiku Aertsu o tej ideji. Za opis lažnivega paradoksa je že uporabil posplošitve kvantne mehanike (npr. Kako, ko berete stavek, kot je 'Ta stavek je napačen', se vaš um preklaplja med "resničnim" in "neresničnim"). Če bi bil kdo, ki bi lahko cenil idejo uporabe kvantnih struktur za koncepte, bi bil to zagotovo on. Ko sem mu povedal, pa je rekel, da to, kar sem poskušal narediti, iz tehničnih razlogov ne bo delovalo.

Vendar nisem mogel dati ideje. Intuitivno se mi je zdelo prav. In izkazalo se je, ne bi mogel niti moj svetovalec. Oba sva ves čas razmišljala o tem. In v naslednjih mesecih se je začelo videti, kot da sva imela oba prav. Se pravi, matematični pristop, ki sem ga predlagal, je bil napačen, toda osnovna ideja je bila pravilna ali pa je vsaj obstajala pot.

Zdaj, več kot desetletje kasneje, obstaja skupnost ljudi, ki se ukvarjajo s to in drugimi sorodnimi aplikacijami kvantne mehanike, kako um ravna z besedami, koncepti in odločanjem, posebna številka "Journal of Mathematical Psychology", posvečena temo in letno konferenco „Kvantna interakcija“, ki je potekala v krajih, kot sta Oxford in Stanford. O njem je bil celo organiziran simpozij na letnem srečanju Društva kognitivnih znanosti 2011. Ni splošna veja psihologije, ni pa tako 'obrobna' kot nekoč.

V drugem prispevku bom razpravljal o čudni novi "neklasični" matematiki, ki je bila razvita za opisovanje vedenja kvantnih delcev in kako je bila uporabljena pri opisovanju konceptov in njihovega medsebojnega delovanja v naših mislih. Se nadaljuje.....