Έχει νόημα να εφαρμόζετε την κβαντική μηχανική στο πώς σκέφτονται οι άνθρωποι;

Μεταβείτε σε οποιοδήποτε βιβλιοπωλείο και μπορείτε να βρείτε βιβλία για «κβαντικούς υπολογισμούς», «κβαντική επούλωση», ακόμη και «κβαντικό γκολφ». Αλλά η κβαντική μηχανική περιγράφει πράγματα στον μικρό κόσμο των υποατομικών σωματιδίων, σωστά; Τι καλό είναι να το εφαρμόζεις σε μακροσκοπικά πράγματα όπως υπολογιστές και γκολφ, πόσο μάλλον ψυχολογικά πράγματα όπως σκέψεις, συναισθήματα και ιδέες;

Ίσως εφαρμόζεται ως αναλογία, για να γίνει κάτι πιο περίπλοκο πιο εύκολο να γίνει κατανοητό. Αλλά η ίδια η κβαντική μηχανική είναι περίπλοκη. Είναι μια από τις πιο αινιγματικά περίπλοκες θεωρίες που έχουν βρει ποτέ οι άνθρωποι. Πώς θα μπορούσαμε λοιπόν να καταλάβουμε καλύτερα κάτι αντλώντας μια αναλογία με την κβαντική μηχανική;

Επίδραση παρατηρητή στη Φυσική

Δεν ξέρω για «κβαντική θεραπεία» ή «κβαντικό γκολφ», αλλά άρχισα να σκέφτομαι μια πιθανή σύνδεση μεταξύ της κβαντικής θεωρίας και του πώς οι άνθρωποι χρησιμοποιούν έννοιες το 1998 όταν μιλούσα με έναν μεταπτυχιακό φοιτητή στη φυσική σε ένα διεπιστημονικό ερευνητικό κέντρο στο Βέλγιο. Ο μαθητής, ο Φράνκι, μου έλεγε για μερικά από τα παράδοξα που ενέπνευσαν την κβαντική μηχανική. Ένα παράδοξο είναι το εφέ παρατηρητή: δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τίποτα για ένα κβαντικό σωματίδιο χωρίς να κάνουμε μέτρηση αυτού, αλλά τα κβαντικά σωματίδια είναι τόσο ευαίσθητα ώστε οποιαδήποτε μέτρηση που θα μπορούσαμε να κάνουμε αναπόφευκτα αλλάζει την κατάσταση του σωματιδίου, πράγματι γενικά το καταστρέφει εντελώς!

Εμπλοκή στην Φυσική

Ένα άλλο παράδοξο είναι ότι τα κβαντικά σωματίδια μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τόσο βαθύ τρόπο ώστε να χάσουν την ατομική τους ταυτότητα και να συμπεριφέρονται ως ένα. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση οδηγεί σε μια νέα οντότητα με ιδιότητες διαφορετικές από οποιαδήποτε από τις συνιστώσες της. Όταν συμβεί αυτό, δεν είναι δυνατή η πραγματοποίηση μέτρησης της μιας χωρίς να επηρεαστεί η άλλη και το αντίστροφο. Ένα εντελώς νέο είδος μαθηματικών έπρεπε να αναπτυχθεί για να αντιμετωπίσει αυτό το είδος συγχώνευσης ή μπλέξιμο, όπως λέγεται. Αυτό το δεύτερο παράδοξο - εμπλοκή - μπορεί να σχετίζεται βαθιά με το πρώτο παράδοξο - το φαινόμενο του παρατηρητή - με την έννοια ότι όταν ο παρατηρητής κάνει μια μέτρηση, ο παρατηρητής και το παρατηρούμενο μπορεί να γίνουν ένα εμπλεγμένο σύστημα.

Έννοιες

Σημείωσα στον Φράνκι ότι παρόμοια παράδοξα προκύπτουν σε σχέση με την περιγραφή των εννοιών. Οι έννοιες θεωρούνται γενικά αυτές που μας επιτρέπουν να ερμηνεύουμε καταστάσεις σε σχέση με προηγούμενες καταστάσεις που κρίνουμε ως παρόμοιες με το παρόν. Μπορούν να είναι συγκεκριμένα, όπως CHAIR, ή abstract, όπως BEAUTY. Παραδοσιακά θεωρούνται εσωτερικές δομές που αντιπροσωπεύουν μια τάξη οντοτήτων στον κόσμο. Ωστόσο, όλο και περισσότερο πιστεύεται ότι δεν έχουν σταθερή αντιπροσωπευτική δομή, η δομή τους επηρεάζεται δυναμικά από τα πλαίσια στα οποία προκύπτουν.

Για παράδειγμα, η ιδέα BABY μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα πραγματικό ανθρώπινο μωρό, μια κούκλα από πλαστικό ή μια μικρή φιγούρα βαμμένη με γλάσο σε ένα κέικ. Ένας τραγουδοποιός μπορεί να σκεφτεί το BABY στο πλαίσιο της ανάγκης μιας λέξης που να ταιριάζει ίσως. Και ούτω καθεξής. Ενώ στο παρελθόν η πρωταρχική λειτουργία των εννοιών θεωρήθηκε ότι είναι η ταυτοποίηση των αντικειμένων ως περιπτώσεις μιας συγκεκριμένης τάξης, όλο και περισσότερο φαίνεται ότι δεν αναγνωρίζουν μόνο, αλλά συμμετέχουν ενεργά στη δημιουργία νοήματος. Για παράδειγμα, εάν κάποιος αναφέρεται σε ένα μικρό γαλλικό κλειδί ως ένα μωρό κλειδί, δεν προσπαθεί να αναγνωρίσει το γαλλικό κλειδί ως περίπτωση του μωρού, ούτε να αναγνωρίσει ένα μωρό ως περίπτωση του κλειδιού. Έτσι, οι έννοιες κάνουν κάτι πιο λεπτό και περίπλοκο από ό, τι εσωτερικά αντιπροσωπεύουν πράγματα στον εξωτερικό κόσμο.

Τι είναι αυτό «κάτι περισσότερο» και πώς λειτουργεί μπορεί να είναι το πιο σημαντικό έργο που αντιμετωπίζει σήμερα η ψυχολογία. είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της προσαρμοστικότητας και της σύνθεσης της ανθρώπινης σκέψης. Είναι ζωτικής σημασίας, για παράδειγμα, να κατανοήσουμε πώς οι πίνακες ή οι ταινίες ή τα αποσπάσματα κειμένου ενώνονται για να έχουν νόημα για εμάς που δεν είναι μόνο το άθροισμα των λέξεων τους ή άλλων συνθετικών στοιχείων.

Για να χειριστείτε αυτό το «κάτι περισσότερο» απαιτείται μια μαθηματική θεωρία εννοιών. Οι ψυχολόγοι προσπάθησαν να αναπτύξουν μια μαθηματική θεωρία εννοιών για δεκαετίες. Παρόλο που τα κατάφεραν να βρουν θεωρίες που θα μπορούσαν να περιγράψουν και να προβλέψουν πώς οι άνθρωποι αντιμετωπίζουν μεμονωμένες, απομονωμένες έννοιες, δεν μπόρεσαν να βρουν μια θεωρία που θα μπορούσε να περιγράψει και να προβλέψει πώς οι άνθρωποι αντιμετωπίζουν συνδυασμούς ή αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εννοιών, ή ακόμη και μια θεωρία που θα μπορούσε να περιγράψει πώς οι έννοιες τους αλλάζουν ευέλικτα όταν εμφανίζονται σε διαφορετικά πλαίσια. Και τα φαινόμενα που δυσκολεύτηκαν να επινοήσουν μια μαθηματική θεωρία εννοιών θυμίζουν πολύ τα φαινόμενα που δυσκολεύτηκαν να παρουσιάσουν μια θεωρία που θα μπορούσε να περιγράψει τη συμπεριφορά των κβαντικών σωματιδίων!

Επίδραση παρατηρητή για έννοιες

Στην καρδιά των παράδοξων τόσο της κβαντικής μηχανικής όσο και των εννοιών είναι το αποτέλεσμα της συμφραζόμενα . Στην κβαντική μηχανική υπάρχει η έννοια του α κατάσταση εδάφους, η κατάσταση ενός σωματιδίου είναι όταν δεν αλληλεπιδρά με κανένα άλλο σωματίδιο, δηλαδή όταν δεν επηρεάζεται από κανένα πλαίσιο. Αυτή είναι η μέγιστη κατάσταση δυνατότητα επειδή έχει τη δυνατότητα να εκδηλώσει ένα πλήθος διαφορετικών τρόπων, δεδομένου του διαφορετικού πλαισίου με το οποίο θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει. Μόλις ένα σωματίδιο αρχίσει να εγκαταλείπει την κατάσταση του εδάφους και να πέσει κάτω από την επιρροή μιας μέτρησης, ανταλλάσσεται σε μερικές από αυτές τις δυνατότητες πραγματικότητας. μια μέτρηση έχει γίνει και κάποια πτυχή του είναι καλύτερα κατανοητή. Ομοίως, όταν δεν σκέφτεστε μια ιδέα, όπως η ιδέα ΠΙΝΑΚΑΣ πριν από ένα λεπτό, μπορεί να υπήρχε στο μυαλό σας σε κατάσταση πλήρους δυναμικότητας. Εκείνη τη στιγμή, η έννοια του ΠΙΝΑΚΑ θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε έναν ΠΙΝΑΚΑ ΠΙΣΙΝΑΣ, ή έναν ΠΙΝΑΚΑ ΠΙΣΙΝΑΣ, ή ακόμη και έναν ΠΙΝΑΚΑ ΠΟΛΛΑΠΛΟΓΩΝ. Αλλά πριν από λίγα δευτερόλεπτα τη στιγμή που διαβάσατε τη λέξη ΠΙΝΑΚΑΣ, ήρθε υπό την επήρεια του πλαισίου της ανάγνωσης αυτού του άρθρου. Όταν διαβάζετε τον εννοιολογικό συνδυασμό ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΙΣΙΝΑΣ, ορισμένες πτυχές της δυνατότητας του ΠΙΝΑΚΑ έγιναν πιο απομακρυσμένες (όπως η δυνατότητά του να κρατάει φαγητό), ενώ άλλες έγιναν πιο συγκεκριμένες (όπως η δυνατότητά του να συγκρατεί κυλιόμενες μπάλες) Οποιοδήποτε συγκεκριμένο πλαίσιο φέρνει στη ζωή ορισμένες πτυχές του τι είναι δυνατό, ενώ θάβει άλλες πτυχές.

Έτσι, όσο οι ιδιότητες μιας κβαντικής οντότητας δεν έχουν καθορισμένες τιμές εκτός από το πλαίσιο μιας μέτρησης, τα χαρακτηριστικά ή οι ιδιότητες μιας έννοιας δεν έχουν συγκεκριμένες δυνατότητες εφαρμογής εκτός από το πλαίσιο μιας συγκεκριμένης κατάστασης. Στην κβαντική μηχανική, οι καταστάσεις και οι ιδιότητες μιας κβαντικής οντότητας επηρεάζονται με συστηματικό και μαθηματικά καλά μοντελοποιημένο τρόπο από τη μέτρηση. Ομοίως, το πλαίσιο στο οποίο βιώνεται μια έννοια αναπόφευκτα χρωματίζει τον τρόπο με τον οποίο βιώνει κανείς αυτήν την έννοια. Θα μπορούσε κανείς να το αναφέρει ως φαινόμενο παρατηρητή για έννοιες.

Συμπλοκή εννοιών

Όχι μόνο υπάρχει ένα «φαινόμενο παρατηρητή» για έννοιες, αλλά και ένα «φαινόμενο εμπλοκής». Για να το εξηγήσετε αυτό, σκεφτείτε την έννοια ΝΗΣΙ. Εάν υπήρχε ποτέ ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα ή καθορισμού μιας έννοιας, θα ήταν ότι το χαρακτηριστικό «περιβάλλεται από νερό» για την έννοια ΝΗΣΙ. Σίγουρα «περιτριγυρισμένο από νερό» είναι κεντρικό για το τι σημαίνει να είσαι νησί, σωστά; Αλλά μια μέρα τυχαία παρατήρησα ότι λέμε «νησί κουζίνας» όλη την ώρα χωρίς καμία προσδοκία ότι το πράγμα που αναφερόμαστε περιβάλλεται από νερό (πράγματι θα ήταν ενοχλητικό εάν ήταν περιτριγυρισμένο από νερό!) Όταν το KITHCEN και το ISLAND συναντιούνται παρουσιάζουν ιδιότητες που δεν μπορούν να προβλεφθούν βάσει των ιδιοτήτων των κουζινών ή των ιδιοτήτων των νησιών. Συνδυάζονται για να γίνουν μια ενιαία έννοια που είναι μεγαλύτερη από εκείνη των συστατικών εννοιών. Αυτός ο συνδυασμός εννοιών με νέους και απροσδόκητους τρόπους είναι κεντρικός για την ανθρώπινη νοημοσύνη και αποτελεί την καρδιά της δημιουργικής διαδικασίας και μπορεί να θεωρηθεί ως πρόβλημα εμπλοκής για τις έννοιες.

Μπορεί να φαίνεται περίεργο να εφαρμόζουμε την κβαντική μηχανική σε κάτι σαν έννοιες, έχει παρατηρηθεί σε ιστορικό πλαίσιο ότι δεν είναι τόσο περίεργη κίνηση. Πολλές θεωρίες που ήταν ιστορικά μέρος της φυσικής έχουν πλέον ταξινομηθεί ως μέρος των μαθηματικών, όπως η γεωμετρία, η θεωρία πιθανότητας και οι στατιστικές. Σε περιόδους που θεωρήθηκαν φυσική εστιάστηκαν σε μοντελοποίηση μερών του κόσμου που σχετίζονται με τη φυσική. Στην περίπτωση της γεωμετρίας, αυτό ήταν σχήματα στο διάστημα, και στην περίπτωση της θεωρίας και της στατιστικής πιθανότητας, αυτή ήταν η συστηματική εκτίμηση των αβέβαιων γεγονότων στη φυσική πραγματικότητα. Αυτές οι αρχικά φυσικές θεωρίες έχουν πλέον πάρει τις πιο αφηρημένες μορφές τους και εφαρμόζονται εύκολα σε άλλους τομείς της επιστήμης, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων επιστημών, δεδομένου ότι θεωρούνται μαθηματικά και όχι φυσική. (Ένα ακόμη απλούστερο παράδειγμα του πώς μια θεωρία των μαθηματικών εφαρμόζεται σε όλους τους τομείς της γνώσης είναι η θεωρία αριθμών. Όλοι συμφωνούμε ότι η μέτρηση, καθώς και η προσθήκη, η αφαίρεση και ούτω καθεξής, μπορεί να γίνει ανεξάρτητα από τη φύση του αντικειμένου που μετράται) .)

Με αυτήν την έννοια άρχισα να σκέφτομαι χρησιμοποιώντας μαθηματικές δομές που προέρχονται από την κβαντική μηχανική για να φτιάξω μια θεωρία εννοιών με βάση τα συμφραζόμενα, χωρίς να προσδώσω τη φυσική έννοια που τους αποδίδεται όταν εφαρμόστηκε στον κόσμο. Είπα με ενθουσιασμό τον διδακτορικό μου σύμβουλο, Diederik Aerts, για αυτήν την ιδέα. Είχε ήδη χρησιμοποιήσει γενικεύσεις της κβαντικής μηχανικής για να περιγράψει το παράδοξο ψεύτη (π.χ., όταν διαβάζετε μια πρόταση όπως «Αυτή η πρόταση είναι ψευδής», το μυαλό σας αλλάζει μεταξύ των «αληθινών» και «όχι αληθινών»). Αν υπήρχε κάποιος που θα μπορούσε να εκτιμήσει την ιδέα της εφαρμογής κβαντικών δομών σε έννοιες, σίγουρα θα ήταν αυτός. Όταν του είπα, ωστόσο, είπε ότι για τεχνικούς λόγους αυτό που προσπαθούσα να κάνω δεν θα λειτουργούσε.

Δεν μπορούσα όμως να δώσω την ιδέα. Διαισθητικά ένιωθα σωστό. Και αποδείχθηκε, ούτε ο σύμβουλός μου. Και οι δύο συνεχίζαμε να το σκεφτόμαστε. Και τους επόμενους μήνες άρχισε να φαίνεται σαν να είμαστε και οι δύο σωστοί. Δηλαδή, η μαθηματική προσέγγιση που πρότεινα ήταν λανθασμένη, αλλά η υποκείμενη ιδέα ήταν σωστή, ή τουλάχιστον, υπήρχε ένας τρόπος να το κάνουμε.

Τώρα, πάνω από μια δεκαετία αργότερα, υπάρχει μια κοινότητα ανθρώπων που εργάζονται σε αυτό και άλλες σχετικές εφαρμογές της κβαντικής μηχανικής για το πώς ο νους χειρίζεται τις λέξεις, τις έννοιες και τη λήψη αποφάσεων, ένα ειδικό τεύχος της «Εφημερίδας της Μαθηματικής Ψυχολογίας» αφιερωμένη στο θέμα, και ένα ετήσιο συνέδριο «Quantum Interaction» που πραγματοποιήθηκε σε μέρη όπως η Οξφόρδη και το Στάνφορντ. Υπήρξε ακόμη και ένα συμπόσιο στην Ετήσια Συνάντηση του 2011 της Γνωστικής Επιστημονικής Εταιρείας. Δεν είναι ένας κύριος κλάδος της ψυχολογίας, αλλά δεν είναι «περιθώριο» όπως ήταν κάποτε.

Σε μια άλλη ανάρτηση θα συζητήσω τα περίεργα νέα «μη κλασικά» μαθηματικά που αναπτύχθηκαν για να περιγράψουν τη συμπεριφορά των κβαντικών σωματιδίων και πώς έχει εφαρμοστεί στην περιγραφή των εννοιών και του πώς αλληλεπιδρούν στο μυαλό μας. Συνεχίζεται.....