Den samme grunnleggende plattformen som gjør at Schrödingers katt kan være både levende og død, og betyr også at to partikler kan "snakke med hverandre" til og med over en galakse avstand, kan bidra til å forklare de mest mystiske fenomenene: menneskelig oppførsel.
Kvantefysikk og menneskelig psykologi kan virke helt uten sammenheng, men noen forskere synes de to feltene overlapper hverandre på interessante måter. Begge fagområdene prøver å forutsi hvordan ustyrlige systemer kan oppføre seg i fremtiden. Forskjellen er at det ene feltet har som mål å forstå den grunnleggende naturen til fysiske partikler, mens det andre forsøker å forklare menneskelig naturen - sammen med de iboende feilene.
"Kognitive forskere fant ut at det er mange 'irrasjonelle' menneskelige atferd," sa Xiaochu Zhang, en biofysiker og nevrovitenskapsmann ved University of Science and Technology of China i Hefei, til Live Science i en e-post. Klassiske teorier om beslutningsforsøk forsøker å forutsi hvilket valg en person vil ta gitt visse parametere, men fallbare mennesker oppfører seg ikke alltid som forventet. Nyere forskning tyder på at disse bortfallene i logikken "kan godt forklares med kvantesannsynlighetsteori," sa Zhang.
Zhang står blant talsmenn for såkalt kvantekognisjon. I en ny studie publisert 20. januar i tidsskriftet Nature Human Behaviour, undersøkte han og kollegene hvordan konsepter lånt fra kvantemekanikk kan hjelpe psykologer med å bedre forutsi menneskets beslutninger. Under registrering av hvilke beslutninger folk tok om en kjent psykologioppgave, overvåket teamet også deltakernes hjerneaktivitet. Skanningen fremhevet spesifikke hjerneområder som kan være involvert i kvantelignende tankeprosesser.
Studien er "den første som støtter ideen om kvantekognisjon på nevralt nivå," sa Zhang.
Kult - hva betyr det egentlig?
Usikkerhet
Kvantemekanikk beskriver oppførselen til de ørsmå partiklene som utgjør all materie i universet, nemlig atomer og deres subatomiske komponenter. Et sentralt grunnlag i teorien antyder stor grad av usikkerhet i denne verdenen av de aller små, noe som ikke er sett på større skalaer. I den store verden kan man for eksempel vite hvor et tog er på ruten og hvor raskt det kjører, og gitt disse dataene, kan man forutsi når det toget skulle ankomme neste stasjon.
Bytt ut toget etter et elektron, og din prediktive kraft forsvinner - du kan ikke vite den nøyaktige plasseringen og momentumet til et gitt elektron, men du kan beregne sannsynligheten for at partikkelen kan vises på et bestemt sted, ved å reise til et bestemt rate. På denne måten kan du få en disig ide om hva elektronet kan være opp til.
Akkurat som usikkerhet gjennomsyrer den subatomære verdenen, siver den også inn i beslutningsprosessen vår, enten vi diskuterer hvilke nye serier vi skal binge-watch eller avgi vår stemme i et presidentvalg. Her kommer kvantemekanikken inn. I motsetning til klassiske teorier om beslutningsprosesser, gjør kvanteverdenen rom for en viss grad av ... usikkerhet.
Klassiske psykologiteorier hviler på ideen om at mennesker tar beslutninger for å maksimere "belønning" og minimere "straff" - med andre ord for å sikre at handlingene deres resulterer i mer positive utfall enn negative konsekvenser. Denne logikken, kjent som "forsterkningslæring", faller i tråd med Pavlonian-betingelse, der folk lærer å forutsi konsekvensene av sine handlinger basert på tidligere erfaringer, ifølge en rapport fra 2009 i Journal of Mathematical Psychology.
Hvis menneskene virkelig begrenses av dette rammeverket, vil mennesker konsekvent veie de objektive verdiene til to alternativer før de velger mellom dem. Men i virkeligheten jobber folk ikke alltid slik; deres subjektive følelser om en situasjon undergraver deres evne til å ta objektive avgjørelser.
Hoder og haler (samtidig)
Tenk på et eksempel:
Se for deg at du satser på om en kastet mynt vil lande på hoder eller haler. Heads får deg $ 200, haler koster deg $ 100, og du kan velge å kaste mynten to ganger. Når de plasseres i dette scenariet, velger de fleste å ta veddemålet to ganger, uavhengig av om det første kastet resulterer i en gevinst eller tap, ifølge en studie publisert i 1992 i tidsskriftet Cognitive Psychology. Antagelig vinner vinnere en gang fordi de vil tjene penger uansett hva, mens tapere satser i forsøk på å gjenopprette tapene sine, og deretter noen. Imidlertid, hvis spillerne ikke får vite resultatet av den første myntknappen, gjør de sjelden det andre gamble.
Når den er kjent, bevirker ikke den første flippen valget som følger, men når det er ukjent, gjør det hele forskjellen. Dette paradokset passer ikke innenfor rammen av klassisk forsterkningslæring, som spår at det objektive valget alltid skal være det samme. I motsetning tar kvantemekanikk hensyn til usikkerhet og spår faktisk dette rare utfallet.
Emmanuel Haven og Andrei Khrennikov, medforfattere av læreboken "Quantum Social Science" (Cambridge). "Man kan si at den 'kvantebaserte' beslutningsmodellen i hovedsak refererer til bruken av kvantesannsynlighet i området kognisjon. University Press, 2013), fortalte Live Science i en e-post.
Akkurat som et bestemt elektron kan være her eller der i et gitt øyeblikk, antar kvantemekanikken at den første myntkastingen resulterte i både en gevinst og tap samtidig. (Med andre ord, i det berømte tankeeksperimentet er Schrödingers katt både levende og død.) Mens han er fanget i denne tvetydige tilstanden, kjent som "superposisjon", er den enkeltes endelige valg ukjent og uforutsigbar. Kvantemekanikk erkjenner også at folks tro på resultatet av en gitt beslutning - enten det vil være bra eller dårlig - ofte gjenspeiler hva deres endelige valg ender med å bli. På denne måten samhandler folks tro eller blir "sammensveiset" med deres eventuelle handlinger.
Subatomiske partikler kan på samme måte vikle seg inn og påvirke hverandres oppførsel selv når de er adskilt med store avstander. For eksempel vil måling av oppførselen til en partikkel lokalisert i Japan endre oppførselen til dens sammenfiltrede partner i USA. I psykologi kan en lignende analogi trekkes mellom tro og atferd. "Det er nettopp dette samspillet," eller tilstanden av sammenfiltring, "som påvirker måleutfallet," sa Haven og Khrennikov. Måleutfallet refererer i dette tilfellet til det endelige valget en person tar. "Dette kan formuleres nøyaktig ved hjelp av kvantesannsynlighet."
Forskere kan matematisk modellere denne sammenfiltrede tilstanden av superposisjon - der to partikler påvirker hverandre selv om de er adskilt med stor avstand - som demonstrert i en rapport fra 2007 utgitt av Association for the Advancement of Artificial Intelligence. Og bemerkelsesverdig nok forutsier den endelige formelen nøyaktig det paradoksale resultatet av myntkast-paradigmet. Haven og Khrennikov bemerket at bortfallet i logikken kan forklares bedre ved bruk av den kvantebaserte tilnærmingen.
Satser på kvante
I sin nye studie puttet Zhang og kollegene to kvantebaserte beslutningsmodeller mot 12 klassiske psykologimodeller for å se hvilken som best forutså menneskelig atferd under en psykologisk oppgave. Eksperimentet, kjent som Iowa Gambling Task, er designet for å evaluere folks evne til å lære av feil og tilpasse beslutningsstrategien over tid.
I oppgaven trekker deltakerne fra fire kortstokker. Hvert kort tjener spilleren penger eller koster dem penger, og målet med spillet er å tjene så mye penger som mulig. Fangsten ligger i hvordan hvert kortstykke er stablet. Å trekke fra ett dekk kan tjene en spiller store summer på kort sikt, men det vil koste dem langt mer penger ved slutten av spillet. Andre dekk leverer mindre pengesummer på kort sikt, men færre straffer totalt sett. Gjennom spill lærer vinnerne å for det meste trekke fra de "sakte og stødige" kortstokkene, mens tapere trekker fra kortstokkene som gir dem raske kontanter og bratte straffer.
Historisk sett presterer de med rusavhengighet eller hjerneskade verre i Iowa Gambling Task enn sunne deltakere, noe som antyder at deres tilstand på en eller annen måte svekker beslutningsevnen, slik det ble fremhevet i en studie publisert i 2014 i tidsskriftet Applied Neuropsychology: Child. Dette mønsteret stemte i Zhangs eksperiment, som inkluderte rundt 60 sunne deltakere og 40 som var avhengige av nikotin.
De to kvantemodellene gjorde lignende prediksjoner som de mest nøyaktige blant de klassiske modellene, bemerket forfatterne. "Selv om modellene ikke overprioriterte overveldende… man bør være klar over at rammene fremdeles er i sin spede begynnelse og utvilsomt fortjener flere studier," la de til.
For å styrke verdien av studien deres, tok teamet hjerneskanninger av hver deltaker når de fullførte Iowa Gambling Task. På denne måten forsøkte forfatterne å kikke på hva som skjedde inne i hjernen da deltakerne lærte og justerte sin spillstrategi over tid. Utganger generert av kvantemodellen spådde hvordan denne læringsprosessen ville utfolde seg, og dermed teoretiserte forfatterne at hotspots av hjerneaktivitet på en eller annen måte kan korrelere med modellenes spådommer.
Skanningen avslørte en rekke aktive hjerneområder i de sunne deltakerne under spill, inkludert aktivering av flere store folder i frontalben som er kjent for å være involvert i beslutningsprosesser. I røykegruppen virket imidlertid ingen hotspots for hjerneaktivitet knyttet til spådommer gjort av kvantemodellen. Ettersom modellen gjenspeiler deltakernes evne til å lære av feil, kan resultatene illustrere funksjonssvikt i beslutningen i røykegruppen, bemerket forfatterne.
Imidlertid er "ytterligere forskning garantert" for å bestemme hva disse forskjellene i hjerneaktivitet virkelig gjenspeiler hos røykere og ikke-røykere, la de til. "Koblingen av de kvantelignende modellene med nevrofysiologiske prosesser i hjernen ... er et veldig sammensatt problem," sa Haven og Khrennikov. "Denne studien er av stor betydning som det første skrittet mot løsningen."
Modeller av klassisk forsterkningslæring har vist "stor suksess" i studier av følelser, psykiatriske lidelser, sosial atferd, fri vilje og mange andre kognitive funksjoner, sa Zhang. "Vi håper at kvanteforsterkende læring også vil belyse og gi unik innsikt."
I tid vil kanskje kvantemekanikk bidra til å forklare gjennomgripende feil i menneskets logikk, samt hvordan den fallbarheten manifesterer seg på nivået med individuelle nevroner.
