Har det någon mening att tillämpa kvantmekanik på hur människor tänker?

Gå in i valfri bokhandel och du kan hitta böcker om "kvantberäkning", "kvantläkning" och till och med "kvantgolf". Men kvantmekanik beskriver saker i mikrovärlden av subatomära partiklar, eller hur? Vad är det bra att använda det på makroskopiska saker som datorer och golf, än mindre psykologiska saker som tankar, känslor och idéer?

Kanske används den som en analogi för att göra något komplicerat lättare att förstå. Men kvantmekaniken i sig är komplicerad; det är en av de mest gåtligt komplexa teorier som människor någonsin har kommit med. Så hur kunde vi bättre förstå något genom att dra en analogi till kvantmekanik?

Observatörseffekt i fysik

Jag vet inte om "kvantläkning" eller "kvantgolf", men jag började tänka på en möjlig koppling mellan kvantteori och hur människor använder begrepp 1998 när jag pratade med en doktorand i fysik vid ett tvärvetenskapligt forskningscenter i Belgien. Studenten Franky berättade om några av de paradoxer som inspirerade kvantmekanik. En paradox är observatörseffekt: vi kan inte veta någonting om en kvantpartikel utan att utföra en mätning av den, men kvantpartiklar är så känsliga att varje mätning vi kan göra oundvikligen ändrar partikelns tillstånd och förstör i allmänhet den helt!

Intrasslingseffekt i fysik

En annan paradox är att kvantpartiklar kan interagera så djupt att de förlorar sin individuella identitet och beter sig som en. Dessutom resulterar interaktionen i en ny enhet med egenskaper som skiljer sig från någon av dess beståndsdelar. När detta händer är det inte möjligt att utföra en mätning av en utan att påverka den andra, och tvärtom. En helt ny typ av matematik måste utvecklas för att hantera denna typ av sammanslagning eller förveckling, som det heter. Denna andra paradox - intrassling - kan vara djupt relaterad till den första paradoxen - observatöreffekten - i den meningen att när observatören gör en mätning kan observatören och den observerade bli ett intrasslat system.

Begrepp

Jag noterade för Franky att liknande paradoxer uppstår med avseende på begreppsbeskrivningen. Begrepp anses allmänt vara det som gör det möjligt för oss att tolka situationer i termer av tidigare situationer som vi bedömer som liknar nutiden. De kan vara konkreta, som STOL eller abstrakta, som SKÖNHET. Traditionellt har de betraktats som interna strukturer som representerar en klass av enheter i världen. Men alltmer tros de inte ha någon fast representationsstruktur, deras struktur påverkas dynamiskt av de sammanhang där de uppstår.

Till exempel kan konceptet BABY appliceras på en riktig människobarn, en docka av plast eller en liten stickfigur som är målad med glasyr på en tårta. En låtskrivare kanske tänker på BABY i samband med att behöva ett ord som rimar med kanske. Och så vidare. Medan begreppens primära funktion tidigare har ansetts vara identifieringen av föremål som fall av en viss klass, ses de alltmer inte bara för att identifiera utan för att aktivt delta i skapandet av mening. Till exempel, om man hänvisar till en liten skiftnyckel som en BABY Wrench, försöker man inte identifiera skiftnyckeln som en förekomst av BABY, och inte heller identifiera en baby som en instans av WRENCH. Således gör begrepp något mer subtilt och komplext än att internt representera saker i den yttre världen.

Vad det här ”något mer” är och hur det fungerar kan mycket väl vara den viktigaste uppgiften för psykologi idag; det är viktigt att förstå anpassningsförmågan och sammansättningen av mänskligt tänkande. Det är till exempel viktigt att förstå hur målningar eller filmer eller texttexter samlas för att ha en mening för oss som inte bara är summan av deras ord eller andra kompositionselement.

För att ta hand om detta ”något mer” krävs en matematisk begreppsteori. Psykologer försökte utveckla en matematisk begreppsteori i årtionden. Även om de klarade sig ganska bra med att komma med teorier som kunde beskriva och förutsäga hur människor hanterar enstaka, isolerade begrepp, kunde de inte komma med en teori som kunde beskriva och förutsäga hur människor hanterar kombinationer eller interaktioner mellan begrepp, eller till och med en teori som skulle kunna beskriva hur deras betydelser förskjuts flexibelt när de visas i olika sammanhang. Och fenomenen som gjorde det svårt att komma med en matematisk begreppsteori påminner mycket om de fenomen som gjorde det svårt att komma med en teori som kunde beskriva beteendet hos kvantpartiklar!

Observer Effect for Concepts

Kärnan i paradoxerna för både kvantmekanik och begrepp är effekten av sammanhang . I kvantmekanik finns begreppet a marktillstånd, tillståndet som en partikel är i när den inte interagerar med någon annan partikel, dvs. när den inte påverkas av något sammanhang. Detta är ett tillstånd av maximalt potential eftersom det har möjlighet att manifestera en mängd olika sätt med tanke på de olika sammanhang det kan interagera med. I det ögonblick som en partikel börjar lämna marktillståndet och faller under påverkan av en mätning handlar den med en del av denna potential för verklighet; en mätning av det har gjorts och någon aspekt av det är bättre förstått. På liknande sätt, när du inte tänker på ett koncept, som konceptet TABELL för en minut sedan, kan det ha funnits i ditt sinne i ett tillstånd av full potential. I det ögonblicket kan begreppet TABELL gälla för en KITHCEN-TABELL, eller en POOL-BORD, eller till och med en MULTIPLIKATIONSBORD. Men för några sekunder sedan när du läste ordet TABELL kom det under påverkan av sammanhanget för att läsa den här artikeln. När du läser konceptkombinationen POOL TABLE, blev vissa aspekter av TABLE: s potential mer avlägsna (som dess potential att hålla mat), medan andra blev mer konkreta (såsom dess potential att hålla rullande bollar). Varje särskilt sammanhang väcker liv till vissa aspekter av vad som är potentiellt, medan man begraver andra aspekter.

Således som egenskaperna hos en kvantenhet inte har bestämda värden förutom i samband med en mätning, har egenskaper eller egenskaper hos ett koncept inte bestämda tillämpningar förutom i samband med en viss situation. I kvantmekanik påverkas tillstånden och egenskaperna hos en kvantenhet på ett systematiskt och matematiskt välmodellerat sätt av mätningen. På samma sätt färgar sammanhanget i vilket ett koncept upplevs oundvikligen hur man upplever det konceptet. Man kan hänvisa till detta som en observatörseffekt för begrepp.

Förtrollning av begrepp

Det finns inte bara en ”observatörseffekt” för begrepp, det finns också en ”intrasslingseffekt”. För att förklara detta, överväg begreppet ISLAND. Om det någonsin fanns ett identifierande eller definierande inslag i ett koncept skulle det vara att funktionen ”omgiven av vatten” för begreppet ISLAND. Visst är "omgiven av vatten" centralt för vad det innebär att vara en ö, eller hur? Men en dag märkte jag att vi säger ”köksön” hela tiden utan att förvänta oss att det vi hänvisar till är omgivet av vatten (det skulle verkligen vara störande om det var omgiven av vatten!) När KITHCEN och ISLAND samlas uppvisar de egenskaper som inte kan förutsägas på grundval av varken köksegenskaperna eller öarnas egenskaper. De kombineras för att bli en enda meningsenhet som är större än för de ingående begreppen. Denna kombination av begrepp på nya och oväntade sätt är central för mänsklig intelligens och det är hjärtat i den kreativa processen, och det kan ses som ett intrasslingsproblem för begrepp.

Det kan verka snuskigt att tillämpa kvantmekanik på något liknande begrepp, sett i ett historiskt sammanhang, det här är inte så konstigt. Många teorier som historiskt ingick i fysiken har nu klassificerats som en del av matematiken, såsom geometri, sannolikhetsteori och statistik. Vid de tillfällen då de betraktades som fysik fokuserade de på att modellera delar av världen som rör fysik. När det gäller geometri var detta former i rymden, och i fallet med sannolikhetsteori och statistik var detta den systematiska uppskattningen av osäkra händelser i den fysiska verkligheten. Dessa ursprungligen fysiska teorier har nu tagit sina mest abstrakta former och tillämpas lätt inom andra vetenskapsområden, inklusive humanvetenskap, eftersom de anses vara matematik, inte fysik. (Ett ännu enklare exempel på hur en teori om matematik är tillämplig inom alla kunskapsområden är talteori. Vi är alla överens om att räkna, liksom att lägga till, subtrahera och så vidare, kan göras oberoende av det objekt som räknas. .)

Det är i den meningen att jag började tänka med matematiska strukturer som kommer från kvantmekanik för att bygga en kontextuell begreppsteori, utan att fästa den fysiska betydelse som tillskrivs dem när de tillämpas på mikrovärlden. Jag berättade glatt min doktorandrådgivare, Diederik Aerts, om denna idé. Han hade redan använt generaliseringar av kvantmekanik för att beskriva lögnarens paradox (t ex hur när du läser en mening som ”Denna mening är falsk”, byter ditt sinne fram och tillbaka mellan ”sant” och ”inte sant”). Om det fanns någon som kunde uppskatta tanken att tillämpa kvantstrukturer på begrepp, skulle det säkert vara honom. Men när jag sa till honom sa han att det jag försökte av tekniska skäl inte skulle fungera.

Jag kunde dock inte ge på idén. Intuitivt kändes det rätt. Och det visade sig, inte heller kunde min rådgivare. Vi tänkte båda på det. Och under de följande månaderna började det se ut som om vi båda hade rätt. Det vill säga det matematiska tillvägagångssätt som jag föreslog var fel, men den underliggande idén var rätt, eller åtminstone fanns det ett sätt att gå åt det.

Nu, över ett decennium senare, finns det en grupp människor som arbetar med denna och andra relaterade tillämpningar av kvantmekanik för hur sinnet hanterar ord, begrepp och beslutsfattande, en specialutgåva av 'Journal of Mathematical Psychology' som ägnas åt ämne och en årlig "Quantum Interaction" -konferens som hålls på platser som Oxford och Stanford. Det fanns till och med ett symposium om det vid Cognitive Science Society årsmöte 2011. Det är inte en vanlig gren av psykologin, men det är inte lika ”fringe” som det en gång var.

I ett annat inlägg kommer jag att diskutera den konstiga nya 'icke-klassiska' matematiken som utvecklats för att beskriva kvantpartiklarnas beteende och hur den har tillämpats på beskrivningen av begrepp och hur de samverkar i våra sinnen. Fortsättning följer.....