Onko järkevää soveltaa kvanttimekaniikkaa ihmisten ajatteluun?

Mene mihin tahansa kirjakauppaan ja löydät kirjoja "kvanttilaskennasta", "kvanttiparannuksesta" ja jopa "kvanttigolfista". Mutta kvanttimekaniikka kuvaa tavaraa subatomisten hiukkasten mikromaailmassa, eikö? Mitä hyötyä on sen soveltamisesta makroskooppisiin juttuihin, kuten tietokoneisiin ja golfiin, puhumattakaan psykologisista asioista, kuten ajatuksista, tunteista ja ideoista?

Ehkä sitä käytetään analogisesti auttaakseen tekemään jotain monimutkaista helpommin ymmärrettäväksi. Mutta itse kvanttimekaniikka on monimutkaista; se on yksi arvoituksellisesti monimutkaisimmista teorioista, joita ihmiset ovat koskaan keksineet. Joten miten voimme paremmin ymmärtää jotain tekemällä analogian kvanttimekaniikkaan?

Tarkkailijan vaikutus fysiikassa

En tiedä 'kvanttiparannuksesta' tai 'kvanttigolfista', mutta aloin miettiä mahdollista yhteyttä kvanttiteorian ja sen välillä, miten ihmiset käyttävät käsitteitä vuonna 1998, kun puhuin fysiikan jatko-opiskelijan kanssa tieteidenvälisessä tutkimuskeskuksessa Belgiassa. Opiskelija Franky kertoi minulle paradokseista, jotka inspiroivat kvanttimekaniikkaa. Yksi paradoksi on tarkkailijan vaikutus: emme voi tietää mitään kvanttihiukkasesta suorittamatta sen mittaamista, mutta kvanttihiukkaset ovat niin herkkiä, että kaikki tekemämme mittaukset muuttavat väistämättä partikkelin tilaa, yleensä tuhoavat sen kokonaan!

Entanglement Effect fysiikassa

Toinen paradoksi on, että kvanttihiukkaset voivat olla vuorovaikutuksessa niin syvällisesti, että menettävät yksilöllisen identiteettinsä ja käyttäytyvät yhtenä. Lisäksi vuorovaikutus johtaa uuteen kokonaisuuteen, jonka ominaisuudet eroavat jostakin sen ainesosasta. Kun näin tapahtuu, yhden mittausta ei voida suorittaa vaikuttamatta toiseen, ja päinvastoin. Tämäntyyppisen sulautumisen käsittelemiseksi oli kehitettävä kokonaan uudenlainen matematiikka takertuminen, kuten sitä kutsutaan. Tämä toinen paradoksi - takertuminen - voi olla syvästi yhteydessä ensimmäiseen paradoksiin - tarkkailijan vaikutukseen - siinä mielessä, että kun tarkkailija tekee mittauksen, tarkkailijasta ja havaitusta voi tulla sotkeutunut järjestelmä.

Käsitteet

Huomasin Frankylle, että samankaltaisia ​​paradokseja syntyy käsitteiden kuvauksessa. Käsitteiden uskotaan yleensä olevan sellaisia, jotka antavat meille mahdollisuuden tulkita tilanteita aikaisempien tilanteiden suhteen, joiden katsomme olevan samanlaisia ​​kuin nykyiset. Ne voivat olla konkreettisia, kuten TUOLI, tai abstrakteja, kuten KAUNIS. Perinteisesti niitä on pidetty sisäisinä rakenteina, jotka edustavat joukkoa kokonaisuuksia maailmassa. Niillä ei kuitenkaan uskota olevan yhä kiinteää edustusrakennetta, vaan niiden rakenteeseen vaikuttavat dynaamisesti kontekstit, joissa ne syntyvät.

Esimerkiksi BABY-konseptia voidaan soveltaa todelliseen ihmisvauvaan, muovista valmistettuun nukkeeseen tai pieneen kepille, joka on maalattu kuorrutuksella kakkuun. Lauluntekijä saattaa ajatella BABYa tarvitessaan sanaa, joka riimii ehkä. Ja niin edelleen. Vaikka aiemmin käsitteiden ensisijaisen tehtävän on ajateltu olevan esineiden tunnistaminen tietyn luokan esiintymiksi, niiden nähdään yhä useammin paitsi tunnistavan myös osallistuvan aktiivisesti merkityksen luomiseen. Esimerkiksi, jos kutsutaan pientä jakoavainta VAUVAPYÖRÄISEKSI, ei yritetä tunnistaa jakoavainta VAUVAN esiintymäksi eikä vauvaa tunnistaa VAHVIKKEEKSI. Siten konseptit tekevät jotain hienovaraisempaa ja monimutkaisempaa kuin edustaa sisäisesti asioita ulkomaailmassa.

Mikä tämä "jotain enemmän" on ja miten se toimii, voi hyvinkin olla tärkein psykologian tehtävä tänään; se on elintärkeää ihmisen ajattelun sopeutumiskyvyn ja koostumuksen ymmärtämiseksi. On elintärkeää esimerkiksi ymmärtää, miten maalaukset, elokuvat tai tekstiosat yhdistyvät, jotta meillä olisi merkitys, joka ei ole vain heidän sanojensa tai muiden sävellyselementtien summa.

Tämän "jotain enemmän" käsitteleminen edellyttää matemaattista käsitteiden teoriaa. Psykologit yrittivät kehittää käsitteiden matemaattista teoriaa vuosikymmenien ajan. Vaikka he tekivät melko hyvin keksimällä teorioita, jotka voisivat kuvata ja ennustaa, miten ihmiset käsittelevät yksittäisiä, eristettyjä käsitteitä, he eivät pystyneet keksimään teoriaa, joka voisi kuvata ja ennustaa, miten ihmiset käsittelevät käsitteiden yhdistelmiä tai vuorovaikutusta, tai jopa teoria, joka voisi kuvata, kuinka heidän merkityksensä muuttuvat joustavasti, kun ne esiintyvät eri tilanteissa. Ja ne ilmiöt, jotka vaikeuttivat matemaattisen käsitteiden teoriaa, muistuttavat hyvin ilmiöitä, jotka vaikeuttivat sellaisen teorian keksimistä, joka voisi kuvata kvanttihiukkasten käyttäytymistä!

Tarkkailijan vaikutus käsitteisiin

Sekä kvanttimekaniikan että käsitteiden paradoksien ytimessä on yhteydessä . Kvanttimekaniikassa on käsite a maa valtio, tila, jossa hiukkanen on, kun se ei ole vuorovaikutuksessa minkään muun hiukkasen kanssa, ts. kun mikään konteksti ei vaikuta siihen. Tämä on maksimin tila potentiaalisuus koska sillä on mahdollisuus ilmentää monia erilaisia ​​tapoja, kun otetaan huomioon erilaiset olosuhteet, joihin se voi olla vuorovaikutuksessa. Heti kun hiukkanen alkaa lähteä perustilasta ja putoaa mittauksen vaikutuksen alaiseksi, se käy kauppaa osassa tätä potentiaalia todellisuudelle; se on mitattu ja jokin osa siitä ymmärretään paremmin. Vastaavasti, kun et ajattele käsitettä, kuten minuutti sitten konseptia TAULUKKO, se saattoi olla mielessäsi täysin potentiaalisessa tilassa. Tuolloin käsite TAULUKKO voisi koskea KITHCEN-PÖYTÄ, POOL-PÖYTÄ tai jopa MONIPIIKKIPÖYTÄ. Mutta muutama sekunti sitten heti kun luet sanan TAULUKKO, se tuli tämän artikkelin lukemisen kontekstin vaikutuksen alaiseksi. Kun luet käsiteyhdistelmän POOL TABLE, jotkut PÖYDÄN potentiaalin näkökohdista muuttuivat kauemmaksi (kuten sen mahdollisuus pitää ruokaa), kun taas toiset konkretisoituivat (kuten sen mahdollisuus pitää palloja). Jokainen erityinen konteksti herättää eloon joitain näkökohtia mahdollisuudesta, samalla kun hautaa muita näkökohtia.

Siten, vaikka kvanttiyksikön ominaisuuksilla ei ole tarkkoja arvoja paitsi mittauksen yhteydessä, käsitteen piirteillä tai ominaisuuksilla ei ole varmaa sovellettavuutta paitsi tietyssä tilanteessa. Kvanttimekaniikassa mittaus vaikuttaa kvanttiyksikön tiloihin ja ominaisuuksiin systemaattisesti ja matemaattisesti hyvin mallinnetulla tavalla. Samoin konteksti, jossa konsepti koetaan, väistämättä väittää, kuinka ihminen kokee sen. Tähän voitaisiin viitata käsitteiden tarkkailijavaikutuksena.

Käsitteiden sekoittuminen

Käsitteillä ei ole vain ”tarkkailijavaikutusta”, vaan myös ”takertumisvaikutus”. Selittäkää tämä tarkastelemalla ISLAND-käsitettä. Jos käsitteellä olisi koskaan ollut tunnistava tai määrittävä piirre, se olisi seikka, että 'ympäröi vesi' käsitteelle ISLAND. "Veden ympäröimä" on varmasti keskeinen kysymys saaren merkitykselle, eikö? Mutta eräänä päivänä huomasin, että sanomme "keittiösaari" koko ajan odottaen, että viittaamme asiaa ympäröi vesi (todellakin olisi häiritsevää, jos se olivat veden ympäröimä!) Kun KITHCEN ja ISLAND yhdistyvät, niillä on ominaisuuksia, joita ei voida ennustaa joko keittiön ominaisuuksien tai saarten ominaisuuksien perusteella. Ne yhdistyvät yhdeksi merkitysyksiköksi, joka on suurempi kuin osatekijöiden. Tämä käsitteiden yhdistäminen uusilla ja odottamattomilla tavoilla on keskeistä ihmisen älykkyydelle ja se on luovan prosessin ydin, ja sitä voidaan pitää käsitteiden sotkeutumisongelmana.

Voi tuntua oudolta soveltaa kvanttimekaniikkaa sellaisiin käsitteisiin, joita on nähty historiallisessa yhteydessä, tämä ei ole niin outo liike. Monet historiallisesti fysiikkaan kuuluvat teoriat on nyt luokiteltu matematiikan osiksi, kuten geometria, todennäköisyysteoria ja tilastot. Aikoina, jolloin heitä pidettiin fysiikkana, he keskittyivät fysiikkaan liittyvien maailman osien mallintamiseen. Geometrian tapauksessa tämä oli avaruuden muotoja, ja todennäköisyysteorian ja tilastojen tapauksessa tämä oli systemaattinen arvio epävarmoista tapahtumista fyysisessä todellisuudessa. Nämä alun perin fysikaaliset teoriat ovat nyt ottaneet abstrakteimmat muodot, ja niitä voidaan helposti soveltaa muilla tieteenaloilla, myös humanistisissa tieteissä, koska niitä pidetään matematiikana, ei fysiikkana. (Vielä yksinkertaisempi esimerkki siitä, kuinka matematiikan teoriaa voidaan soveltaa kaikilla osa-alueilla, on lukuteoria. Olemme kaikki yhtä mieltä siitä, että laskenta, samoin kuin lisääminen, vähentäminen ja niin edelleen, voidaan tehdä lasketun kohteen luonteesta riippumatta. .)

Tässä mielessä aloin ajatella kvanttimekaniikasta peräisin olevien matemaattisten rakenteiden rakentamista kontekstuaalisen käsitteiden teoriaan liittämättä niihin fyysistä merkitystä, kun heille annettiin sovellettaessa mikromaailmaa. Kerroin innokkaasti tohtorin neuvonantajani Diederik Aertsille tästä ajatuksesta. Hän oli jo käyttänyt kvanttimekaniikan yleistyksiä valehtelevan paradoksin kuvaamiseksi (esim. Kuinka lukiessasi lauseen kuten 'Tämä lause on väärä', mielesi vaihtaa edestakaisin 'totta' ja 'ei totta' välillä). Jos joku voisi arvostaa ajatusta kvanttirakenteiden soveltamisesta käsitteisiin, se olisi varmasti hän. Kun sanoin hänelle, hän sanoi, että teknisistä syistä se, mitä yritin tehdä, ei toimisi.

En kuitenkaan voinut antaa ajatusta. Intuitiivisesti se tuntui oikealta. Ja kävi ilmi, neuvonantajani ei voinut. Me molemmat jatkoimme ajatella sitä. Ja seuraavina kuukausina alkoi näyttää siltä, ​​että olisimme molemmat olleet oikeassa. Eli matematiikka, jota ehdotin, oli väärä, mutta taustalla oleva ajatus oli oikea, tai ainakin oli tapa edetä siinä.

Nyt, yli vuosikymmenen kuluttua, on olemassa joukko ihmisiä, jotka työskentelevät tämän ja muiden siihen liittyvien kvanttimekaniikan sovellusten parissa, miten mieli käsittelee sanoja, käsitteitä ja päätöksentekoa, erikoisnumero Journal of Mathematical Psychology -lehdessä. aihe, ja vuosittainen Quantum Interaction -konferenssi, joka on pidetty paikoissa kuten Oxford ja Stanford. Siitä oli jopa symposium kognitiivisen tiedeyhdistyksen vuoden 2011 vuosikokouksessa. Se ei ole psykologian valtavirran haara, mutta se ei myöskään ole niin ”hapsutettu” kuin ennen.

Toisessa viestissä keskustelen kummallisesta uudesta "ei-klassisesta" matematiikasta, joka kehitettiin kuvaamaan kvanttihiukkasten käyttäytymistä ja kuinka sitä on sovellettu käsitteiden kuvaamiseen ja miten ne ovat vuorovaikutuksessa mielessämme. Jatkuu.....