Пропуски в логиката на човешкото поведение могат да бъдат обяснени от теорията на квантовата вероятност

Същата основна платформа, която позволява на котката на Шрьодингер да бъде както жива, така и мъртва, а също така означава, че две частици могат да „контактуват една с друга“ дори и на разстояние от една галактика, би могла да помогне да се обясни може би едно от най-загадъчните явления в природата: човешкото поведение.

Квантовата физика и човешката психология може да изглеждат напълно несвързани, но някои учени смятат, че двете области се припокриват по интересни начини. И двете дисциплини се опитват да предскажат как могат да се държат недобросъвестни системи в бъдеще. Разликата е, че едното поле има за цел да разбере основната природа на физическите частици, докато другото се опитва да обясни човешката природа – заедно с присъщите й заблуди.

„Когнитивните учени откриха, че има много“ ирационални „човешки поведения“, казва Зиаочу Джан, биофизик от Университета за наука и технологии в Китай, пред Live Science в имейл. Класическите теории за вземане на решение се опитват да предскажат какъв избор ще направи човек при определени параметри, но някои хора не винаги се държат както се очаква. Последните изследвания показват, че тези пропуски в логиката „могат да бъдат обяснени добре от теорията на квантовата вероятност“, казва Джан.

Джан застава сред привържениците на така нареченото квантово познание. В ново проучване, публикувано на 20 януари в списанието Nature Human Behavior, той и неговите колеги изследват как понятията, заимствани от квантовата механика, могат да помогнат на психолозите по-добре да предвидят вземането на решения от хората. Докато записва какви решения са взели хората по добре известна психологическа задача, екипът наблюдава и мозъчната дейност на участниците. Сканирането откроява специфични мозъчни региони, които могат да участват в квантово мислещи процеси. Проучването е „първото, което подкрепя идеята за квантово познание на нервно ниво“, каза Джан. Но какво всъщност означава това?

Квантовата механика описва поведението на малките частици, които съставляват цялата материя във Вселената, а именно атомите и техните субатомни компоненти. Един централен принцип на теорията предполага голяма доза несигурност в този свят на много малките, нещо, което не се вижда при по-големи мащаби. Например, в големия свят може да се знае къде е влакът по маршрута му и колко бърз е пътят, и като се имат предвид тези данни, може да се предвиди кога този влак трябва да пристигне на следващата гара. Заменете влака с електрон и вашата прогнозна сила ще изчезне – не можете да знаете точното местоположение и импулса на даден електрон, но бихте могли да изчислите вероятността частицата да се появи на определено място, пътувайки с определена скорост. По този начин бихте могли да добиете мъглява представа за това, какво може да бъде „намерението“ на електрона.

Точно когато несигурността нахлува в субатомния свят, тя също прониква в процеса на вземане на решения, независимо дали обсъждаме коя нова поредица да гледаме или да гласуваме на президентските избори. Ето откъде идва квантовата механика. За разлика от класическите теории за вземане на решения, квантовият свят дава възможност за известна степен на … несигурност.

Класическите теории на психологията почиват на идеята, че хората взимат решения с цел да максимализират „наградите“ и да „минимизират „наказанията“ – с други думи, за да се гарантира, че действията им водят до повече положителни резултати, отколкото негативни последици. Тази логика, известна като „укрепване на обучението“, съответства на обусловеност, при която хората се научават да прогнозират последиците от своите действия въз основа на предишен опит, според доклад от 2009 г. в Journal of Mathematical Psychology.

Ако наистина са ограничени от тази рамка, хората последователно претеглят обективните стойности на две възможности, преди да избират между тях. Но в действителност хората не винаги работят по този начин; техните субективни чувства към дадена ситуация подкопават способността им да вземат обективни решения. „Може да се каже, че„ квантово-основаният “модел на вземане на решения се отнася по същество до използването на квантова вероятност в областта на познанието“, пишат Еманюел Хейвън и Андрей Хренников, съавтори на учебника „Квантова социална наука“ (Кеймбридж University Press, 2013).

Точно както определен даден електрон може да е тук или там в даден момент, квантовата механика предполага, че първото хвърляне на монета е довело едновременно до победа и загуба. (С други думи, в известния мисловен експеримент котката на Шрьодингер е жива и мъртва.) Докато е попаднала в това двусмислено състояние, известно като „суперпозиция“, окончателният избор на индивида е неизвестен и непредсказуем. Квантовата механика също признава, че вярванията на хората за резултата от дадено решение – независимо дали ще бъде добро или лошо – често отразяват какъв е окончателният им избор. По този начин вярванията на хората взаимодействат или се „заплитат“ с евентуалното си действие.

Субатомните частици могат също така да се заплитат и да влияят на поведението си една на друга, дори когато са разделени от големи разстояния. Например измерването на поведението на частица, разположена в Япония, би променило поведението на заплетения й партньор в Съединените щати. В психологията може да се направи подобна аналогия между вярванията и поведението. „Именно това взаимодействие,„ или състояние на заплитане “, влияе на резултата от измерването“, казват Хейвън и Хренников. Резултатът от измерването в този случай се отнася до крайния избор, който отделен човек прави. „Това може да бъде формулирано точно с помощта на квантова вероятност.“

Учените могат математически да моделират това заплетено състояние на суперпозиция – при което две частици влияят една върху друга, дори ако са разделени на голямо разстояние – както е показано в доклад от 2007 г., публикуван от Асоциацията за развитие на изкуствения интелект. И забележително е, че крайната формула точно предсказва парадоксалния резултат от парадигмата за хвърляне на монета. „Промените в логиката могат да бъдат обяснени по-добре, като се използва квантово базиран подход“, отбелязват Хейвън и Хренников.

В новото си проучване Джан и неговите колеги представят два квантово базирани модела на вземане на решения срещу 12 класически психологически модела, за да видят кой най-добре предсказва човешкото поведение по време на психологическа задача. Експериментът, известен като „Задачата за хазарт в Айова“, е предназначен да оцени способността на хората да се учат от грешки и да коригира стратегията им за вземане на решения във времето.

В задачата участниците черпят от четири тестета карти. Всяка карта или печели пари на играча, или му струва пари, а целта на играта е да се спечелят колкото е възможно повече пари. Уловката се състои в това как се подрежда всяко тесте карти. Тегленето от една колода може да спечели на играча големи суми пари в краткосрочен план, но това ще му струва много повече пари до края на играта. Други тестета доставят по-малки суми пари в краткосрочен план, но по-малко неустойки като цяло. Чрез играта победителите се научават най-вече да черпят от „бавните и стабилни“ тестета, докато губещите черпят от тестетата, които им печелят бързи пари и стръмни наказания.

В исторически план тези със зависимости от наркотици или мозъчни увреждания се представят по-лошо на хазартната задача в Айова, отколкото здравите участници, което предполага, че тяхното състояние по някакъв начин нарушава способностите за вземане на решения, както се подчертава в проучване, публикувано през 2014 г. в списанието Applied Neuropsychology. Този модел важи в експеримента на Джан, който включва около 60 здрави участници и 40, които са пристрастени към никотина.

Двата квантови модела правят прогнози близки до най-точните сред класическите модели, отбелязват авторите. „Въпреки че [квантовите] модели не превъзхождат значително [класическите] … трябва да се знае, че рамката [обучение по квантово подсилване] все още е в начален стадий и несъмнено заслужава допълнителни проучвания“, добавят те.

За да подсилят стойността на своето проучване, учените предприемат сканиране на мозъка на всеки участник, докато изпълняват задачата за хазарт в Айова. По този начин авторите се опитват да надникнат какво се случва вътре в мозъка, докато участниците научават и коригират стратегията си за игра във времето. Резултатите, генерирани от квантовия модел, предсказват как ще се развие този учебен процес и по този начин авторите теоретизират, че горещите точки на мозъчната активност може по някакъв начин да съответстват на прогнозите на моделите.

Проверките разкриват редица активни зони на мозъка при здравите участници по време на игра, включително активиране на няколко големи гънки в челния лоб, за които се знае, че участват в процеса на вземане на решения. В групата на пристрастените пушачи обаче, изглежда, че няма горещи точки на мозъчната активност, свързани с прогнозите, направени от квантовия модел. Тъй като моделът отразява способността на участниците да се учат от грешки, резултатите могат да илюстрират нарушения при вземането на решения в групата на пушачите, отбелязват авторите.

Въпреки това, „по-нататъшни изследвания са оправдани“, за да се определи какво означават различията в мозъчната активност при пушачите и непушачите. „Свързването на квантовоподобните модели с неврофизиологичните процеси в мозъка … е много сложен проблем“. Това проучване е от голямо значение като първата стъпка към неговото решение.“

Моделите на класическото укрепване на обучението са показали „голям успех“ в проучванията на емоциите, психиатричните разстройства, социалното поведение, свободната воля и много други познавателни функции, казва Джан. „Надяваме се, че обучението по квантово подсилване също ще хвърли светлина върху [тези полета], предоставяйки уникална представа.“

След време може би квантовата механика ще помогне да се обяснят всеобхватните недостатъци в човешката логика, както и как се проявяват на ниво отделни неврони.