Психологическая помощь новости психологии и психотерапии
Наука физика стремилась найти наилучшие возможные объяснения для понимания материи и энергии в физическом мире во всех масштабах пространства и времени. Современная физика наполнена сложными концепциями и идеями, которые произвели революцию в том, как мы видим (и не видим) Вселенную. Тайны физического мира все чаще раскрываются физиками, которые углубляются в неинтуитивные, невидимые миры, включающие субатомную, квантовую и космологическую сферы.
Но как мозг продвинутых физиков справляется с этим подвигом, размышляя о мирах, которые невозможно ощутить?
В недавно опубликованной статье в журнале npj Science of Learning исследователи из Университета Карнеги-Меллона нашли способ расшифровать активность мозга, связанную с отдельными абстрактными научными концепциями, относящимися к материи и энергии, например, такими как фермион или темная материя.
Старший научный сотрудник Роберт Мейсон, профессор физики Рейнхард Шумахер, профессор психологии Университета Д.О.Хебба Марсель Джаст в Университете Карнеги-Меллона исследовали мыслительные процессы своих коллег по физическому факультету относительно передовых физических концепций, регистрируя активность их мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ).
В отличие от многих других нейробиологических исследований с использованием визуализации мозга, это исследование не было направлено на поиск “места в мозге”, где находятся передовые научные концепции. Вместо этого целью этого исследования было выяснить, как мозг организует весьма абстрактные научные концепции. Энциклопедия упорядочивает знания в алфавитном порядке, библиотека упорядочивает их в соответствии с чем-то вроде десятичной системы Дьюи, но как это делает мозг физика?
В ходе исследования изучалось, можно ли группировать паттерны активации, вызванные различными физическими концепциями, в терминах свойств концепций. Одним из самых новых открытий стало то, что мозг физиков упорядочил концепции в понятия с измеримыми и неизмеримыми размерами. Здесь, на Земле, для большинства из нас, смертных, все физическое поддается измерению при наличии правильной линейки, весов или радара.
Но для физика некоторые понятия, такие как темная материя, нейтрино или мультивселенная, неизмеримые величины. И в мозгу физиков измеримые и неизмеримые понятия упорядочены отдельно.
Конечно, в некоторой части организация мозга профессоров физики напоминали организацию мозга студентов-физиков в отношении таких как понятий, которые имели периодическую природу. Свет, радиоволны и гамма-лучи имеют периодическую природу, в отличие от таких понятий, как плавучесть и мультивселенная.
Но как можно оценить такую интерпретацию результатов активации мозга? Исследовательская группа нашла способ спрогнозировать паттерны активации каждой из концепций. Но как можно спрогнозировать активацию, вызванную темной материей? Команда отобрала в группу независимых преподавателей физики, чтобы оценить каждую концепцию по каждому из предполагаемых упорядоченных измерений по шкале 1-7. Например, такое понятие, как “двойственность”, обычно оцениваться как неизмеримое (т. е. низкое по шкале измеримых величин). Затем вычислительная модель определила связь между рейтингами и паттернами активации для всех концепций, за исключением одной из них, а затем использовала эту связь для прогнозирования активации пропущенной концепции. Точность этой модели в среднем составляла 70%, что значительно выше вероятности в 50%. Этот результат указывает на то, что лежащая в основе организация хорошо изучена. На прилагаемом рисунке эта процедура демонстрируется для активации, связанной с концепцией темной материи.
Творчество мысли
Ближе к началу 20-го века постньютоновские физики радикально продвинулись в понимании пространства, времени, материи, энергии и субатомных частиц.
Новые концепции возникли не из их перцептивного опыта, а из генеративных возможностей человеческого мозга. Как это было возможно?
Нейроны в человеческом мозге обладают большим количеством вычислительных возможностей с различными характеристиками, и опыт определяет, какие из этих возможностей используются различными доступными способами в сочетании с другими областями мозга для выполнения конкретных мыслительных задач. Например, каждый здоровый мозг подготовлен к изучению звуков разговорной речи, но опыт младенца в определенной языковой среде определяет, какие именно фонемы и какого языка изучаются.
Гениальность цивилизации заключалась в том, чтобы использовать эти способности мозга для развития новых навыков и знаний. Все это делает возможным адаптивность человеческого мозга. Мы можем использовать наш древний мозг, чтобы придумывать новые концепции, которые упорядочены по новым, основным измерениям. Примером “нового” физического измерения постньютоновской физики, значимого в 20-м веке, является “неизмеримость” (например, свойств темной материи), которая контрастирует с “измеримостью” понятий классической физики (например, крутящего момента или скорости). Это новое измерение присутствует в мозге всех сотрудников физического факультета университета, прошедших испытания. Научный прогресс в области физики основан на новых возможностях человеческого мозга.
Еще одним поразительным открытием стала большая степень общности, в которой мозг физиков представлял концепции. Несмотря на то, что физики обучались в разных университетах, на разных языках и в разных культурах.
Эта общность в концептуальных представлениях возникает потому, что система мозга, которая автоматически вступает в игру для обработки определенного типа информации, по своей природе лучше всего подходит для такой обработки. В качестве аналогии можно рассмотреть, как в игру при выполнении конкретной задачи вступают части тела, которые являются наиболее подходящими: чтобы поймать теннисный мяч, автоматически вступает в игру ладонь, а не пара коленей, рот или подмышка. Точно так же, когда физики обрабатывают информацию о колебаниях, в игру вступает система мозга, которая обычно обрабатывает ритмичные события, такие как танцевальные движения или рябь в пруду. И в этом источник общности людей. Для обработки данной концепции задействуются одни и те же области мозга каждого человека.
Таким образом, секрет обучения древнего мозга новым трюкам, как это неоднократно происходило в прогрессе развития цивилизации, заключается в том, чтобы дать возможность людям, мыслящим творчески, развивать новое понимание и изобретения, развивая или перепрофилируя присущие человеческому мозгу возможности обработки информации. При передаче этих недавно разработанных концепций другим, они будут опираться на те же возможности обработки информации в мозге получателей, которые использовались первоначальными разработчиками. Средства массовой коммуникации и образования могут способствовать распространению достижений среди всего населения. Таким образом, прогресс науки, техники и цивилизации по-прежнему определяется самой могущественной сущностью на Земле – человеческим мозгом.
