האם יש טעם להחיל מכניקות קוונטיות כיצד אנשים חושבים?

היכנס לכל חנות ספרים ותוכל למצוא ספרים בנושא 'חישוב קוונטי', 'ריפוי קוונטי' ואפילו 'גולף קוונטי'. אבל מכניקת הקוונטים מתארת ​​דברים בעולם המיקרו של החלקיקים התת אטומיים, נכון? מה טוב ליישם את זה על דברים מקרוסקופיים כמו מחשבים וגולף, שלא לדבר על דברים פסיכולוגיים כמו מחשבות, רגשות ורעיונות?

אולי זה מיושם כאנלוגיה, כדי לעזור להקל על הבנת משהו מסובך. אבל מכניקת הקוונטים עצמה מסובכת; זו אחת התיאוריות המורכבות ביותר בצורה חידתית שבני אדם העלו אי פעם. אז איך נוכל להבין טוב יותר משהו על ידי שימוש באנלוגיה למכניקת הקוונטים?

השפעת משקיפה בפיזיקה

אני לא יודע על 'ריפוי קוונטי' או 'גולף קוונטי', אבל התחלתי לחשוב על קשר אפשרי בין תורת הקוונטים לאופן שבו אנשים משתמשים במושגים בשנת 1998 כשדיברתי עם סטודנט לתואר שני בפיזיקה במרכז מחקר בינתחומי. בבלגיה. הסטודנט, פרנקי, סיפר לי על כמה מהפרדוקסים שהעניקו השראה למכניקת הקוונטים. פרדוקס אחד הוא אפקט צופה: אנחנו לא יכולים לדעת שום דבר על חלקיק קוונטי מבלי לבצע מדידה שלו, אך חלקיקים קוונטיים כל כך רגישים שכל מדידה שאנו עשויים לשנות באופן בלתי נמנע את מצב החלקיק, אכן בדרך כלל הורסת אותו לחלוטין!

השפעת הסתבכות בפיזיקה

פרדוקס נוסף הוא שחלקיקים קוונטיים יכולים לקיים אינטראקציה בצורה כה עמוקה שהם מאבדים את זהותם האישית ומתנהגים כאחת. יתר על כן, האינטראקציה מביאה ליישות חדשה עם מאפיינים שונים מאחד ממרכיביה. כשזה קורה לא ניתן לבצע מדידה של אחד מבלי להשפיע על השני, ולהיפך. היה צריך לפתח סוג חדש לגמרי של מתמטיקה כדי להתמודד עם סוג זה של מיזוג יחד או הִסתַבְּכוּת, כשמה כן הוא. פרדוקס שני זה - הסתבכות - עשוי להיות קשור באופן עמוק לפרדוקס הראשון - אפקט הצופה - במובן שכאשר הצופה מבצע מדידה, הצופה והנצפה עשויים להפוך למערכת מסובכת.

מושגים

ציינתי בפני פרנקי כי פרדוקסים דומים עולים ביחס לתיאור המושגים. מושגים נחשבים בדרך כלל כאלו המאפשרים לנו לפרש סיטואציות במונחים של מצבים קודמים שאנו רואים כדומים להווה. הם יכולים להיות קונקרטיים, כמו CHAIR, או מופשטים, כמו BEAUTY. באופן מסורתי הם נתפסו כמבנים פנימיים המייצגים מעמד של ישויות בעולם. עם זאת, יותר ויותר הם נחשבים ללא מבנה ייצוגי קבוע, כאשר המבנה שלהם מושפע באופן דינמי מההקשרים בהם הם מתעוררים.

לדוגמא, ניתן ליישם את המושג BABY על תינוק אנושי אמיתי, בובה עשויה פלסטיק, או דמות מקל קטנה הצבועה בציפוי על עוגה. כותב שירים עשוי לחשוב על BABY בהקשר של צורך במילה שמתחרזת אולי. וכן הלאה. בעוד שבעבר נחשב הפונקציה העיקרית של מושגים כזיהוי פריטים כמופעים של מעמד מסוים, יותר ויותר הם לא נראים רק כדי להזדהות אלא כדי להשתתף באופן פעיל ביצירת המשמעות. לדוגמא, אם מתייחסים למפתח קטן כאל מפתח תינוק, לא מנסים לזהות את מפתח הברגים כמופע של תינוק, ולא לזהות תינוק כמופע של מפתח ברגים. לפיכך מושגים עושים משהו עדין ומורכב יותר מאשר ייצוג פנימי של דברים בעולם החיצוני.

מה זה 'משהו יותר' וכיצד הוא מתפקד עשוי בהחלט להיות המשימה החשובה ביותר שעומדת בפני הפסיכולוגיה כיום; זה חיוני להבנת יכולת ההסתגלות והרכב המחשבה האנושית. זה חיוני, למשל, להבין כיצד ציורים, או סרטים, או קטעי טקסט, מתקבצים כדי לקבל עבורנו משמעות שאינה רק סכום דבריהם או אלמנטים קומפוזיטוריים אחרים.

כדי להתמודד עם 'משהו נוסף' זה נדרש תיאוריה מושגית מתמטית. פסיכולוגים ניסו לפתח תורת מושגים מתמטית במשך עשרות שנים. למרות שהם עשו די טוב עם העלאת תיאוריות שיכולות לתאר ולחזות כיצד אנשים מתמודדים עם מושגים בודדים, הם לא הצליחו להמציא תיאוריה שתוכל לתאר ולנבא כיצד אנשים מתמודדים עם שילובים או אינטראקציות בין מושגים, או אפילו תיאוריה שיכולה לתאר כיצד משמעויותיהם משתנות באופן גמיש כאשר הן מופיעות בהקשרים שונים. והתופעות שהקשו על העלאת תיאוריית מושגים מתמטית מזכירות מאוד את התופעות שהקשו על המצאת תיאוריה שתוכל לתאר את התנהגותם של חלקיקים קוונטיים!

אפקט צופה למושגים

בלב הפרדוקסים של מכניקת הקוונטים והן של מושגים היא ההשפעה של הֶקשֵׁר . במכניקת הקוונטים יש את הרעיון של a מצב קרקע, המצב בו חלקיק נמצא כאשר הוא אינו מתקשר עם חלקיק אחר, כלומר כאשר הוא אינו מושפע מכל הקשר. זהו מצב של מקסימום כּוֹחִיוּת מכיוון שיש לו אפשרות לבטא שפע של דרכים שונות בהתחשב בהקשרים השונים שאיתם היא יכולה לקיים אינטראקציה. ברגע שחלקיק מתחיל לצאת ממצב הקרקע וליפול בהשפעת מדידה, הוא סוחר בחלק מפוטנציאל זה למציאות; מדידה שלו נעשתה והיבט כלשהו בה מובן יותר. באופן דומה, כאשר אינך חושב על מושג, כמו המושג TABLE לפני דקה, יתכן שהוא היה קיים במוחך במצב של פוטנציאל מלא. באותו הרגע, המושג TABLE יכול לחול על שולחן KITHCEN, או על שולחן בריכה, או אפילו על לוח ריבוי. אך לפני מספר שניות ברגע שקראתם את המילה TABLE, היא באה להשפעת ההקשר של קריאת מאמר זה. כשקוראים את שילוב המושג POOL TABLE, היבטים מסוימים בפוטנציאל הטבלה הפכו למרוחקים יותר (כמו הפוטנציאל שלה להחזיק אוכל), בעוד שאחרים הפכו להיות קונקרטיים יותר (כמו הפוטנציאל להחזיק כדורים מתגלגלים). כל הקשר מסוים מביא לחיים כמה היבטים של מה פוטנציאל, תוך קבורת היבטים אחרים.

לפיכך, ככל שלמאפיינים של ישות קוונטית אין ערכים מוגדרים אלא בהקשר של מדידה, אין לתכונות או למאפיינים של מושג תחולות מוגדרות אלא בהקשר של סיטואציה מסוימת. במכניקת הקוונטים, המצבים והתכונות של ישות קוונטית מושפעים באופן שיטתי ומעוצב היטב על ידי המדידה. באופן דומה, ההקשר בו נחווה מושג בהכרח צובע את האופן בו חווים מושג זה. אפשר להתייחס לזה כאפקט צופה למושגים.

הסתבכות המושגים

לא רק שיש 'אפקט צופה' למושגים, יש גם 'אפקט הסתבכות'. כדי להסביר זאת, שקול את המושג ISLAND. אם אי פעם הייתה תכונה מזהה או מגדירה של מושג זה היה התכונה 'מוקפת מים' עבור המושג ISLAND. אין ספק ש'מוקף במים 'הוא מרכזי במה שמשמעותו להיות אי, נכון? אבל יום אחד שמתי לב שאנו אומרים 'אי מטבח' כל הזמן ללא כל ציפייה שהדבר אליו אנו מתייחסים מוקף במים (אכן זה יהיה מטריד אם זה היו מוקף במים!) כאשר קיתן ואיים מתחברים יחד הם מציגים נכסים שלא ניתן לחזות על בסיס מאפייני המטבחים או מאפייני האיים. הם משתלבים והופכים ליחידת משמעות אחת גדולה מזו של המושגים המרכיבים. שילוב מושגים זה בדרכים חדשות ובלתי צפויות הוא מרכזי באינטליגנציה האנושית והוא לב ליבו של תהליך היצירה, וניתן לחשוב עליו כבעיית הסתבכות למושגים.

זה אולי נראה דליל להחיל מכניקת קוונטים על משהו כמו מושגים, שנראו בהקשר היסטורי זה לא מהלך כל כך מוזר. תאוריות רבות שהיו חלק מהיסטוריה מהפיזיקה סווגו כעת כחלק מהמתמטיקה, כגון גאומטריה, תורת ההסתברות וסטטיסטיקה. בזמנים בהם הם נחשבו לפיזיקה הם התמקדו בדוגמנות חלקים בעולם הנוגעים לפיזיקה. במקרה של גיאומטריה זה היה צורות במרחב, ובמקרה של תורת ההסתברות והסטטיסטיקה זו הייתה הערכה שיטתית של אירועים לא בטוחים במציאות הפיזית. תיאוריות פיזיקליות אלה קיבלו כעת את צורותיהן המופשטות ביותר והן מיושמות בקלות בתחומי מדע אחרים, כולל מדעי האדם, מכיוון שהם נחשבים למתמטיקה, ולא לפיזיקה. (דוגמה פשוטה עוד יותר לאופן שבו תיאוריה של מתמטיקה ישימה בכל תחומי הדעת היא תורת המספרים. כולנו מסכימים שספירה, כמו גם הוספה, חיסור וכו ', יכולה להיעשות ללא תלות באופי האובייקט שנספר. .)

במובן זה התחלתי לחשוב באמצעות מבנים מתמטיים המגיעים ממכניקת הקוונטים לבניית תיאוריה קונטקסטואלית של מושגים, מבלי לייחס את המשמעות הפיזיקלית המיוחסת להם בעת החלתם על עולם המיקרו. סיפרתי בהתרגשות ליועץ הדוקטורט שלי, דידריק ארטס, על הרעיון הזה. הוא כבר השתמש בהכללות של מכניקת הקוונטים כדי לתאר את פרדוקס השקרנים (למשל, כאשר כשאתה קורא משפט כגון 'משפט זה שקרי', דעתך עוברת קדימה ואחורה בין 'נכון' ל'לא נכון '). אם היה מישהו שיוכל להעריך את הרעיון ליישם מבנים קוונטיים על מושגים, בוודאי שזה הוא. כשאמרתי לו, עם זאת, הוא אמר שמסיבות טכניות מה שניסיתי לעשות לא יעבוד.

לא יכולתי לתת את הרעיון, עם זאת. באופן אינטואיטיבי זה הרגיש נכון. והתברר, גם היועץ שלי לא יכול. שנינו המשכנו לחשוב על זה. ובחודשים שלאחר מכן זה התחיל להיראות כאילו שנינו צדקנו. כלומר, הגישה המתמטית שהצעתי הייתה שגויה, אך הרעיון הבסיסי היה נכון, או לפחות, הייתה דרך ללכת בה.

כעת, כעבור למעלה מעשור, יש קהילה של אנשים שעובדים על יישומים קשורים אחרים של מכניקת הקוונטים לאופן שבו המוח מטפל במילים, מושגים וקבלת החלטות, גיליון מיוחד של 'כתב העת לפסיכולוגיה מתמטית' המוקדש ל הנושא וכנס שנתי של 'אינטראקציה קוונטית' שנערך במקומות כמו אוקספורד וסטנפורד. היה אפילו סימפוזיון עליו בפגישה השנתית של החברה למדעי הקוגניציה 2011. זה לא ענף מיינסטרימי של הפסיכולוגיה, אבל זה לא 'שוליים' כמו שהיה פעם.

בפוסט אחר אדון במתמטיקה 'לא קלאסית' החדשה והמוזרה שפותחה כדי לתאר את התנהגותם של חלקיקים קוונטיים, וכיצד היא יושמה על תיאור המושגים וכיצד הם מתקשרים במוחנו. המשך יבוא.....