物理,真实的和虚构的物理,真实的和虚构的

这不是大多数哈佛教员花很多时间思考的问题,但托默·乌尔曼(Tomer Ullman)喜欢思考魔术。

他特别喜欢思考,是让青蛙漂浮起来更困难,还是把它变成石头更困难。如果你认为答案是显而易见的(把它变成石头,对吗?)

心理学助理教授说,答案似乎很清楚,这与研究人员所说的“直觉物理学”有关——我们对物理世界如何运作的内在感觉。他说,即使是小孩子也明白,这个世界有一定的“规则”。例如,重力使物体下落。大的物体比小的物体重,固体物体不能互相穿过。

但乌尔曼和宾夕法尼亚大学沃顿商学院(Wharton School at the University of Pennsylvania)市场营销学助理教授约翰•麦考伊(John McCoy)在发表于《公共科学图书馆•综合》(PLOS ONE)杂志的一项研究中表示,直觉不仅支撑着我们对“真实”世界的理解,也为我们创造的虚构世界提供了信息。

“我们对想象力的结构很感兴趣,”乌尔曼说。“有趣的是,尽管我们生活在一个有着自己理解的特定规则的世界里,即使我们不是科学家……但我们有能力构想出许多不同的、与现实世界相背离的另类世界。”

乌尔曼说,这种直觉上的理解并不局限于物理学。这可能就是我们理解周围世界的方式。

他说,由于直觉心理学,我们认识到其他人有意图和目标,并采取行动去实现它们,尽管我们无法读懂他们的想法。

乌尔曼说:“这些直觉理论的有趣之处在于,它们既能解释世界的本来面目,也能解释其他世界。”“所以,即使一个虚构的人物可能看起来和我们很不一样,他们的目标也可能和我们很不一样……我们仍然可以把他们理解为有目标,有信念,他们正在努力实现这些目标。”

但乌尔曼说,即使是在这些虚构的世界里,也有限制。

他说:“我们倾向于想象那些离我们的世界更近的虚拟世界。”“所以在《哈利·波特》系列丛书中,重力仍然存在,j·k·罗琳不需要在故事一开始就告诉我们重力仍然存在。基本上,当我们构建这个想象世界的画布时,我们从我们的世界中引入了一些东西,因此,虽然有些东西已经改变了,比如人们可以表演魔术的事实,但我们假设还有其他东西。”

了解无处不在,直观的理解,以及它如何被上传到虚构的世界,Ullman,本人设计了一个非正统的实验:假设魔法存在,志愿者被要求等级法术——从魔术一只青蛙从稀薄的空气转换成鼠标改变其颜色,根据他们的困难。

乌尔曼说,研究结果显示,几乎所有参与者都一致认为,某些咒语,比如变青蛙、让它消失、或者把它变成老鼠,需要比其他咒语更大的努力,比如让青蛙漂浮起来或改变它的颜色。

为了了解这些排名是否受到了书籍、电影甚至视频游戏的影响,Ullman和McCoy询问了参与者他们对虚构世界的接触程度,比如《哈利波特》(Harry Potter)或《星球大战》(Star Wars)电影中的世界,结果显示影响很小。

“我们确实试图控制它,”乌尔曼说。“不管你怎么切,都没有效果。我们的研究对象有很多接触过,但接触的很少,在这些排名中,这一点都不重要。我不认为这是反对文化差异的有力论据——现在很难找到没读过《哈利·波特》的人——但我认为下一步是进行跨文化实验。”

研究小组还进行了另外两项测试,其中一项是让志愿者们回答同样的咒语,但测试的对象要大得多,是一头牛而不是一只青蛙。就像他们在第一次实验中所做的那样,人们对哪些咒语最难使用表现出了广泛的一致。

为了加强这些发现,Ullman和McCoy后来用更多的志愿者重复了第一次实验,得到了相似的结果。

乌尔曼说:“对我们来说,有趣的是,这是两组不同的研究对象,他们对彼此毫无概念,但人们总体上是一致的。”“这表明存在一些内部参数,一些我们理解的物理直觉理论,要使奶牛悬浮起来,我们需要施加一些力来对抗它的重量,而较重的物体比较轻的物体需要更多的力。”

“这似乎是显而易见的,但我认为有趣的是探索为什么它是显而易见的,”乌尔曼补充说。“有某种因素促使他们做出这样的决定……我认为,他们利用的是他们对物理学的直觉理解。”这种让你在现实世界中一直得过其实的理解,与你在这个虚构场景中所查询的是一样的。”

乌尔曼说,也许更能说明问题的是,这一排名似乎与几十年的研究结果相一致,这些研究表明,在直觉物理学方面,幼儿(有些甚至只有4个月大)已经具有一定的层次结构。

乌尔曼说:“孩子们对违反直觉的物理现象感到惊讶,但有些事情似乎比其他事情更早出现。”“所以在早期,对稳固性和持久性的破坏对他们来说是非常令人惊讶的。他们明白事物不应该只是消失或出现。但是其他的事情,比如形状或颜色的变化,他们在上了年纪之前不会太在意。”

最终,乌尔曼相信,理解这些直觉感觉是如何工作的,以及它们来自哪里,可以帮助我们了解大脑本身是如何工作的。

“如果我们认真对待认知科学的核心隐喻,大脑就像一台电脑,它运行着一些程序,我特别感兴趣的是,直觉心理学和直觉物理学的程序是什么,我们如何学习这些程序?”Ullman说。“我认为这些项目的核心部分从一开始就在那里,我认为这是有道理的,根据我们在其他研究中看到的经验,这是有道理的,从工程学的角度来看也是有道理的。如果你要编写一个视频游戏,你不会想从头开始编写所有的代码,你会导入一些人们已经创建的基础。

“现在一个孩子,你可以想象他们会需要一些通用程序,所以你可以说,“我不知道你会遇到什么,我不知道他们会是什么形状的,但我知道他们会有目标和意图,他们彼此不能通过,”“他继续说。“如果你出生在地球上,这些事情将是真实的,但如果你出生在半人马座阿尔法星,这些事情将是真实的。如果你出生在“星球大战”的宇宙中,那它们就是真实的,所以我认为当我们考虑虚拟世界时,我们实际上是在考虑那个程序的局限性。它可以描述我们的世界,也可以描述所有这些虚构的世界。”

这项研究得到了大脑、心智和机器中心的资助。

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