Er det noe fornuftig å bruke kvantemekanikk på hvordan folk tenker?

Gå inn i hvilken som helst bokhandel, og du kan finne bøker om 'kvanteberegning', 'kvanteheling' og til og med 'kvantegolf'. Men kvantemekanikk beskriver ting i mikroverdenen til subatomære partikler, ikke sant? Hva er det bra å bruke det på makroskopiske ting som datamaskiner og golf, enn si psykologiske ting som tanker, følelser og ideer?

Kanskje blir det brukt som en analogi, for å gjøre noe komplisert lettere å forstå. Men kvantemekanikken i seg selv er komplisert; det er en av de mest gåtefullt komplekse teoriene mennesker noensinne har kommet på. Så hvordan kunne vi bedre forstå noe ved å tegne en analogi med kvantemekanikken?

Observer Effect in Physics

Jeg vet ikke om 'kvanteheling' eller 'kvantegolf', men jeg begynte å tenke på en mulig sammenheng mellom kvanteteori og hvordan folk bruker begreper i 1998 da jeg snakket med en kandidatstudent i fysikk ved et tverrfaglig forskningssenter i Belgia. Studenten, Franky, fortalte meg om noen av paradoksene som inspirerte kvantemekanikken. Et paradoks er observatøreffekt: vi kan ikke vite noe om en kvantepartikkel uten å utføre en måling av den, men kvantepartikler er så følsomme at enhver måling vi kan foreta uunngåelig endrer partikkelens tilstand, og ødelegger den generelt helt!

Forviklingseffekt i fysikk

Et annet paradoks er at kvantepartikler kan samhandle på en så dyp måte at de mister sin individuelle identitet og oppfører seg som en. Videre resulterer samspillet i en ny enhet med egenskaper som er forskjellige fra en av bestanddelene. Når dette skjer er det ikke mulig å utføre en måling av den ene uten å påvirke den andre, og omvendt. En helt ny type matematikk måtte utvikles for å håndtere denne typen sammenslåing eller forvikling, som det heter. Dette andre paradokset - sammenvikling - kan være dypt relatert til det første paradokset - observatøreffekten - i den forstand at når observatøren foretar en måling, kan observatøren og den observerte bli et sammenfiltret system.

Begreper

Jeg bemerket overfor Franky at lignende paradokser oppstår med hensyn til begrepsbeskrivelsen. Konsepter er generelt antatt å være det som gjør det mulig for oss å tolke situasjoner i forhold til tidligere situasjoner som vi anser som lik nåtiden. De kan være konkrete, som STOL, eller abstrakte, som SKJØNNHET. Tradisjonelt har de blitt sett på som interne strukturer som representerer en klasse enheter i verden. Imidlertid antas de i økende grad å ha ingen fast representasjonsstruktur, deres struktur påvirkes dynamisk av sammenhengene de oppstår i.

For eksempel kan konseptet BABY brukes på en ekte menneskebarn, en dukke laget av plast, eller en liten pinnefigur malt med glasur på en kake. En låtskriver kan tenke på BABY i sammenheng med å trenge et ord som rimer med kanskje. Og så videre. Mens det tidligere har vært antatt at begrepernes primære funksjon er identifikasjonen av gjenstander som forekomster av en bestemt klasse, blir de i økende grad sett ikke bare for å identifisere, men for å delta aktivt i genereringen av mening. For eksempel, hvis man refererer til en liten skiftenøkkel som en BABY-NØKKEL, prøver man ikke å identifisere skiftenøkkelen som en forekomst av BABY, og heller ikke identifisere en baby som en forekomst av WRENCH. Dermed gjør konsepter noe mer subtilt og komplekst enn å representere ting internt i den ytre verden.

Hva dette ‘noe mer’ er, og hvordan det fungerer, kan godt være den viktigste oppgaven psykologi står overfor i dag; det er viktig for å forstå tilpasningsevnen og komposisjonen til menneskelig tanke. Det er for eksempel viktig å forstå hvordan malerier eller filmer eller tekststykker kommer sammen for å ha en betydning for oss som ikke bare er summen av deres ord eller andre komposisjonselementer.

For å få tak i dette ‘noe mer’ krever en matematisk konseptteori. Psykologer prøvde å utvikle en matematisk konseptteori i flere tiår. Selv om de gjorde det ganske bra med å komme med teorier som kunne beskrive og forutsi hvordan mennesker takler enkle, isolerte konsepter, klarte de ikke å komme med en teori som kunne beskrive og forutsi hvordan mennesker takler kombinasjoner eller interaksjoner mellom begreper, eller til og med en teori som kan beskrive hvordan betydningen deres forskyves fleksibelt når de vises i forskjellige sammenhenger. Og fenomenene som gjorde det vanskelig å komme opp med en matematisk konseptteori, minner veldig om fenomenene som gjorde det vanskelig å komme opp med en teori som kunne beskrive oppførselen til kvantepartikler!

Observer Effect for Concepts

I hjertet av paradoksene til både kvantemekanikk og konsepter er effekten av kontekst . I kvantemekanikk er begrepet a grunntilstanden, tilstanden en partikkel er i når den ikke samhandler med noen annen partikkel, dvs. når den ikke påvirkes av noen sammenheng. Dette er en tilstand av maksimum potensial fordi den har muligheten til å manifestere en rekke forskjellige måter gitt de forskjellige sammenhengene den kan samhandle med. I det øyeblikket en partikkel begynner å forlate bakken og faller under påvirkning av en måling, bytter den inn noe av dette potensialet for virkelighet; en måling av det er gjort, og noen aspekter av det er bedre forstått. På samme måte, når du ikke tenker på et konsept, som konseptet TABELL for et øyeblikk siden, kan det ha eksistert i ditt sinn i en tilstand av full potensial. I det øyeblikket kunne konseptet TABEL gjelde for et KITHCEN-TABELL, eller et POOLBORD, eller til og med et MULTIPLIKASJONSBORD. Men for noen sekunder siden i det øyeblikket du leste ordet TABEL, kom det under påvirkning av konteksten for å lese denne artikkelen. Når du leser konseptkombinasjonen POOL TABLE, ble noen aspekter av potensialet til TABLE mer avsidesliggende (for eksempel potensialet for å holde mat), mens andre ble mer konkrete (for eksempel potensialet for å holde rullende baller). Enhver spesiell kontekst gir liv til noen aspekter av det som er potensielt, mens man begraver andre aspekter.

Således som egenskapene til en kvanteenhet ikke har bestemte verdier bortsett fra i sammenheng med en måling, har funksjoner eller egenskaper til et konsept ikke bestemte anvendelser bortsett fra i sammenheng med en bestemt situasjon. I kvantemekanikk påvirkes tilstandene og egenskapene til en kvanteenhet på en systematisk og matematisk godt modellert måte av målingen. Tilsvarende farger konteksten der et konsept oppleves uunngåelig hvordan man opplever det konseptet. Man kan referere til dette som en observatøreffekt for begreper.

Forvikling av begreper

Ikke bare er det en 'observatøreffekt' for begreper, det er også en 'sammenfiltringseffekt'. For å forklare dette, vurder konseptet ISLAND. Hvis det noen gang var et identifiserende eller definerende trekk ved et konsept, ville det være at funksjonen 'omgitt av vann' for begrepet ISLAND. Sikkert er 'omgitt av vann' sentralt i hva det betyr å være en øy, ikke sant? Men en dag la jeg tilfeldigvis merke til at vi hele tiden sier 'kjøkkenøya' uten forventning om at det vi refererer til er omgitt av vann (det ville faktisk være forstyrrende hvis det var omgitt av vann!) Når KITHCEN og ISLAND kommer sammen viser de egenskaper som ikke kan forutsies på grunnlag av verken kjøkkenets egenskaper eller øyene. De kombineres for å bli en enkelt meningsenhet som er større enn for de sammensatte begrepene. Denne kombinasjonen av begreper på nye og uventede måter er sentral for menneskelig intelligens, og den er hjertet i den kreative prosessen, og den kan betraktes som et viklingsproblem for begreper.

Det kan virke kokende å bruke kvantemekanikk til noe som begreper, sett i en historisk sammenheng, dette er ikke så rart. Mange teorier som historisk var en del av fysikken, er nå klassifisert som en del av matematikken, som geometri, sannsynlighetsteori og statistikk. De gangene de ble ansett som fysikk, fokuserte de på modellering av deler av verden knyttet til fysikk. Når det gjelder geometri var dette former i rommet, og i tilfelle sannsynlighetsteori og statistikk var dette det systematiske estimatet av usikre hendelser i fysisk virkelighet. Disse opprinnelige fysiske teoriene har nå tatt sine mest abstrakte former og blir lett brukt på andre vitenskapsområder, inkludert humanvitenskap, siden de regnes som matematikk, ikke fysikk. (Et enda enklere eksempel på hvordan en matematikkteori kan brukes på alle kunnskapsområder er tallteori. Vi er alle enige om at telling, samt å legge til, trekke fra og så videre, kan gjøres uavhengig av arten til det tellede objektet. .)

Det er i denne forstand at jeg begynte å tenke på å bruke matematiske strukturer som kommer fra kvantemekanikk for å bygge en kontekstuell teori om begreper, uten å legge den fysiske betydningen som tilskrives dem når de ble brukt på mikroverdenen. Jeg fortalte spent min doktorgradsrådgiver, Diederik Aerts, om denne ideen. Han hadde allerede brukt generaliseringer av kvantemekanikk for å beskrive løgnerparadokset (for eksempel hvordan når du leser en setning som ‘Denne setningen er falsk’, bytter tankene dine frem og tilbake mellom ‘sant’ og ‘ikke sant’). Hvis det var noen som kunne sette pris på ideen om å bruke kvantestrukturer på konsepter, ville det sikkert være ham. Da jeg fortalte ham, sa han imidlertid at det jeg prøvde å gjøre av tekniske årsaker ikke ville fungere.

Jeg kunne imidlertid ikke gi ideen. Intuitivt føltes det riktig. Og det viste seg, det kunne heller ikke min rådgiver. Vi tenkte begge på det. Og i de påfølgende månedene begynte det å se ut som om vi begge hadde hatt rett. Det vil si at den matematiske tilnærmingen jeg hadde foreslått var feil, men den underliggende ideen var riktig, eller i det minste var det en måte å gå frem på.

Nå, over et tiår senere, er det et samfunn av mennesker som jobber med dette og andre relaterte anvendelser av kvantemekanikk for hvordan sinnet håndterer ord, begreper og beslutningstaking, et spesialnummer av 'Journal of Mathematical Psychology' viet til tema, og en årlig 'Quantum Interaction' konferanse som er avholdt på steder som Oxford og Stanford. Det var til og med et symposium om det på årsmøtet i 2011 for Cognitive Science Society. Det er ikke en vanlig gren av psykologien, men det er ikke så ”frynser” som det en gang var.

I et annet innlegg vil jeg diskutere den merkelige nye ‘ikke-klassiske’ matematikken som ble utviklet for å beskrive oppførselen til kvantepartikler, og hvordan den har blitt brukt på beskrivelsen av begreper og hvordan de samhandler i våre sinn. Fortsettelse følger.....