Чи є сенс застосовувати квантову механіку до того, як люди думають?

Зайдіть у будь-яку книгарню, і ви зможете знайти книги про «квантові обчислення», «квантове зцілення» і навіть «квантовий гольф». Але квантова механіка описує речовини в мікросвіті субатомних частинок, так? Яка користь застосовувати його до макроскопічних речей, таких як комп’ютери та гольф, не кажучи вже про психологічні речі, такі як думки, почуття та ідеї?

Можливо, це застосовується як аналогія, щоб полегшити розуміння чогось складного. Але сама квантова механіка складна; це одна з найбільш загадково складних теорій, які люди коли-небудь придумували. То як ми могли б краще щось зрозуміти, проводячи аналогію з квантовою механікою?

Ефект спостерігача у фізиці

Я не знаю про "квантове зцілення" або "квантовий гольф", але я почав думати про можливий зв'язок між квантовою теорією і тим, як люди використовують поняття, в 1998 році, коли я розмовляв із аспірантом з фізики в міждисциплінарному дослідницькому центрі у Бельгії. Студент, Френкі, розповідав мені про деякі парадокси, які надихнули квантову механіку. Один із парадоксів: ефект спостерігача: ми не можемо нічого знати про квантову частинку, не виконавши її вимірювання, але квантові частинки настільки чутливі, що будь-яке вимірювання, яке ми можемо зробити, неминуче змінює стан частинки, насправді її повністю руйнує!

Ефект заплутаності у фізиці

Ще один парадокс полягає в тому, що квантові частинки можуть взаємодіяти настільки глибоко, що втрачають свою індивідуальну ідентичність і поводяться як єдине ціле. Більше того, взаємодія призводить до появи нової сутності із властивостями, відмінними від будь-якої з її складових. Коли це трапляється, неможливо виконати вимірювання одного, не впливаючи на інше, і навпаки. Потрібно було розробити цілком новий вид математики для боротьби з цим видом злиття або заплутаність, як його ще називають. Цей другий парадокс - заплутаність - може бути глибоко пов’язаний з першим парадоксом - ефектом спостерігача - в тому сенсі, що коли спостерігач робить вимірювання, спостерігач і спостерігається можуть стати заплутаною системою.

Поняття

Я зауважив Френкі, що подібні парадокси виникають щодо опису понять. Загалом вважають, що поняття дозволяють нам інтерпретувати ситуації з точки зору попередніх ситуацій, які ми вважаємо подібними до сучасних. Вони можуть бути конкретними, як СТІЛО, або абстрактними, як КРАСА. Традиційно їх розглядають як внутрішні структури, що представляють клас утворень у світі. Однак все частіше вважається, що вони не мають фіксованої репрезентативної структури, на їх структуру динамічно впливає контекст, в якому вони виникають.

Наприклад, концепція НЕМІЛЯ може бути застосована до справжньої людської дитини, ляльки з пластику або маленької фігурки палички, намальованої глазур’ю на торті. Автор пісень може думати про BABY у контексті необхідності слова, яке римується з можливо. І так далі. Хоча раніше вважалося, що основною функцією понять є ідентифікація предметів як екземплярів певного класу, все частіше їх розглядають не просто для ідентифікації, а й для активної участі у формуванні сенсу. Наприклад, якщо хтось позначає маленький гайковий ключ як НЕМЯЛИНИЙ ГАЙКОВИК, він не намагається ідентифікувати гайковий ключ як екземпляр ДЕТЕЙ, а також не визначити дитину як екземпляр ГАЙЧОВОГО КЛЮЧА. Таким чином, концепції роблять щось більш тонке і складне, ніж внутрішнє представлення речей у зовнішньому світі.

Що це "щось більше" і як воно функціонує, може бути найважливішим завданням, яке сьогодні стоїть перед психологією; життєво важливо для розуміння пристосованості та композиційності людської думки. Наприклад, життєво важливо зрозуміти, як картини, фільми чи фрагменти тексту поєднуються, щоб мати для нас значення, яке не є лише сумою їхніх слів чи інших композиційних елементів.

Щоб зрозуміти це «щось більше», потрібна математична теорія понять. Психологи намагалися розвивати математичну теорію понять десятиліттями. Незважаючи на те, що вони досить добре вигадували теорії, які могли б описати і передбачити, як люди мають справу з одиничними, ізольованими концепціями, вони не змогли придумати теорію, яка могла б описати і передбачити, як люди мають справу з комбінаціями або взаємодіями між поняттями, або навіть теорія, яка могла б описати, як їх значення гнучко змінюються, коли вони з’являються в різному контексті. А явища, які ускладнили вироблення математичної теорії понять, дуже нагадують явища, через які було важко скласти теорію, яка могла б описати поведінку квантових частинок!

Ефект спостерігача для концепцій

В основі парадоксів як квантової механіки, так і концепцій лежить ефект контекст . У квантовій механіці існує поняття a Основний стан, стан, в якому знаходиться частинка, коли вона не взаємодіє з жодною іншою частинкою, тобто коли на неї не впливає будь-який контекст. Це стан максимуму потенційність тому що він має можливість виявляти безліч різних способів, враховуючи різні контексти, з якими він міг би взаємодіяти. Як тільки частинка починає виходити з основного стану і потрапляти під вплив вимірювання, вона обмінюється деякою частиною цієї потенціалу на реальність; його вимірювання було зроблено, і деякі його аспекти краще зрозуміти. Подібним чином, коли ви не думаєте про концепцію, таку як концепція ТАБЛИЦЯ хвилину тому, вона, можливо, існувала у вашій свідомості в стані повної потенціалу. На той момент поняття ТАБЛИЦЯ могло застосовуватися до СТОЛУ КІТЦЕНІВ, СТОЛУ БАСЕЙНУ, або навіть СТОЛУ МНОЖЕННЯ. Але кілька секунд тому, як тільки ви прочитали слово TABLE, воно потрапило під вплив контексту читання цієї статті. Коли ви читаєте комбінацію концепцій ТАБЛИЦЯ БАССЕЙНУ, деякі аспекти потенціалу ТАБЛИКИ стають більш віддаленими (наприклад, її потенціал утримувати їжу), тоді як інші стають більш конкретними (наприклад, його потенціал утримувати катання куль). Будь-який конкретний контекст оживляє деякі аспекти того, що є потенційним, ховаючи інші аспекти.

Таким чином, оскільки властивості квантової сутності не мають певних значень, за винятком контексту вимірювання, особливості або властивості концепції не мають певної застосовності, крім контексту конкретної ситуації. У квантовій механіці на стан і властивості квантової сутності систематично і математично добре моделюється вплив вимірювань. Так само контекст, у якому переживається концепція, неминуче забарвлює те, як людина переживає цю концепцію. Можна назвати це ефектом спостерігача для понять.

Заплутаність понять

Існує не тільки „ефект спостерігача” для понять, але й „ефект заплутаності”. Щоб пояснити це, розглянемо концепцію ОСТРОВ. Якби коли-небудь існувала ідентифікуюча або визначальна риса концепції, то це була б особливість «оточена водою» для концепції ОСТРОВ. Звичайно, «оточений водою» є центральним для того, що означає бути островом, чи не так? Але одного разу я випадково помітив, що ми весь час говоримо «кухонний острів», не сподіваючись, що те, про що ми маємо на увазі, оточене водою (насправді було б тривожно, якщо б були в оточенні води!) Коли KITHCEN і ISLAND об’єднуються, вони виявляють властивості, які неможливо передбачити ні на основі властивостей кухонь, ні властивостей островів. Вони поєднуються і стають єдиною одиницею значення, яка перевищує значення вхідних понять. Це поєднання концепцій новими і несподіваними способами є центральним для людського інтелекту і є суттю творчого процесу, і воно може розглядатися як проблема переплутування понять.

Може здатися неприємним застосовувати квантову механіку до чогось на кшталт понять, бачимо в історичному контексті, це не такий дивний хід. Багато теорій, що історично входили до фізики, тепер класифікуються як частина математики, такі як геометрія, теорія ймовірностей та статистика. У часи, коли їх вважали фізикою, вони зосереджувались на моделюванні частин світу, що стосуються фізики. У випадку геометрії це були форми у просторі, а у випадку теорії ймовірностей та статистики це була систематична оцінка невизначених подій у фізичній реальності. Ці спочатку фізичні теорії набули своїх найбільш абстрактних форм і легко застосовуються в інших областях науки, включаючи гуманітарні науки, оскільки вони вважаються математикою, а не фізикою. (Ще більш простим прикладом того, як теорія математики застосовна у всіх сферах знань, є теорія чисел. Ми всі сходяться на думці, що підрахунок, а також додавання, віднімання тощо, може здійснюватися незалежно від природи об’єкта, що підраховується .)

Саме в цьому сенсі я почав мислити, використовуючи математичні структури, що походять з квантової механіки, для побудови контекстуальної теорії понять, не додаючи фізичного значення, що приписується їм при застосуванні до мікросвіту. Я схвильовано розповів своєму докторові-консультанту Дідеріку Аерцу про цю ідею. Він вже використовував узагальнення квантової механіки, щоб описати парадокс брехуна (наприклад, як, коли ви читаєте речення типу "Це речення хибне", ваш розум перемикається вперед і назад між "істинним" і "неправдивим"). Якби був хтось, хто міг би оцінити ідею застосування квантових структур до концепцій, напевно, це був би він. Однак, коли я сказав йому, він сказав, що з технічних причин те, що я намагався зробити, не спрацює.

Однак я не міг дати ідею. Інтуїтивно це було добре. І виявилося, не міг і мій радник. Ми обидва продовжували думати про це. І в наступні місяці почало здаватися, ніби ми обоє мали рацію. Тобто математичний підхід, який я запропонував, був неправильним, але основна ідея була правильною, або, принаймні, існував спосіб це зробити.

Зараз, понад десять років потому, існує спільнота людей, що працюють над цим та іншими суміжними додатками квантової механіки щодо того, як розум обробляє слова, поняття та прийняття рішень, спеціальний випуск "Журналу математичної психології", присвячений теми, а також щорічна конференція «Квантова взаємодія», яка проводиться в таких місцях, як Оксфорд та Стенфорд. На цьому щорічному засіданні Товариства когнітивних наук у 2011 році був навіть симпозіум. Це не основна галузь психології, але вона не така „бахрома”, як колись.

В іншому дописі я розгляну дивну нову «некласичну» математику, яка була розроблена для опису поведінки квантових частинок, а також того, як це було застосовано до опису понять і як вони взаємодіють у нашій свідомості. Далі буде.....