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理性还是非理性?科学家用量子概率论解释人类如何做决策

时间:2016-03-26 01:13 浏览:

今日视点

本报记者 常丽君

看完了这篇文章,下次再有人责备你做决策不理性时,你就可以告诉他,你是遵守量子物理学法则做的决定。

心理科学领域正在形成一股研究量子物理学的新趋势,不仅用它来解释人类互相矛盾的思想,还能用它解决以往研究中许多矛盾的发现。美国俄亥俄州立大学通讯副教授、通讯与心理生理学实验室主管王峥(音译)和同事们正在努力构建一种模拟人类决策过程的数学模型。他们认为,那些与人类行为最相符的方程和公理或许来源于量子物理学。

“在认知领域,尤其是在决策中,我们积累了这么多互相矛盾的发现。”王峥说,“当事物与传统理论不一致时,我们往往给它们贴上‘不合理’的标签,但从量子认知的角度看,有些发现并非不合理,它们符合量子理论,符合人类行为的真实表现。”

最近,王峥和同事在《当代心理科学趋势》和《认知科学趋势》上发表了两篇最新的评论文章,阐述了他们在心理学领域的最新理论视角。

人类思维类似量子方式进行

通常人们认为,量子物理学是描述亚原子粒子如何运行的,而不是人类行为,但这种想法也并非牵强附会。

王峥解释说,当心理学家试图只用传统上合理的数学模型来研究人类行为时,行为的某些方面是无法计算的。从传统视角来看,有些行为似乎很不合理。比如,长期以来人们都知道,在调查中,问题的顺序会改变人们的反应。以前认为这是一种模糊的标记效应,如“携带效应”、“固定与调整”或数据干扰等。调查者通常通过改变问题顺序的方式,以消除这些效应的影响。王峥和同事去年曾在美国《国家科学院院刊》上发表论文,证明这种效应也可以被精确地预测,并用人类行为中类似量子的方面来解释。

新研究认为,人类的思维本质上并不符合以传统概率论为基础方式,而是以一种类似量子的方式进行着。量子方式让人类在做出重要决策时面对不确定性,即使只有有限的精神资源,仍要面对复杂的问题。

但王峥也指出,他们的研究并非提出大脑实际上是量子计算机这种观点,也不会做这种假设。有其他团队在做这方面的研究。她和同事所侧重的不是大脑的物理方面,而是如何概括出量子理论的数学规则,以深入揭示人类的认知和行为。

王峥说:“在社会和行为科学这个整体中,我们用了大量概率模型。比如我们询问一个人做出某个行动,或某个决策的概率是多少?那些模型是以传统概率论为基础,源于牛顿体系的经典物理学。所以对社会学家来说,考虑一下量子系统及这方面的数学规则,也毫不奇怪。”

量子模型可处理不确定问题

量子物理学是处理物理世界中的模糊性的,如某个粒子的状态、它包含的能量、它的位置,这些都是不确定的,只能用概率来计算。量子认知就是一个人在处理精神上的模糊事件时,所发生的情况。有时,我们无法确定自己的感觉,在做某个选择时觉得模棱两可,或者必须在有限信息的基础上做出决策。

“大脑无法把每件事都存起来,我们对某个事物的态度不会总是很明确。但当你问我一个问题时,比如‘去吃饭怎么样?’,我就不得不立刻思考它,并得出一个明确的答案。”王峥说,“这就是量子认知。我认为,量子理论提供的数学公式符合心理学家所说的直觉。量子理论在描述粒子行为时,当然不是直觉,但用来描述人类精神上的不确定性和模糊状态时,它确实是直觉。”

以“薛定谔的猫”为例,在这个思想实验中,假设把一只猫关在可能放毒气的盒子里,猫就有死活两种可能,死活的概率都在我们心里。从这个意义上讲,猫是同时处于既死又活两种状态,这种效应称为量子叠加。当我们打开盒子,两种可能就不再重叠而归于一种状态:猫要么是死的,要么是活的。

在量子认知中,我们所做的每一个决策就像是我们自己的“薛定谔猫”。当我们思考各种选项,在心目中想象、推测着它们,在某个短时间内,所有选项以不同的可能性共存,这就是叠加。我们将从这些选项里做出选择,当我们集中在一个最优选项上时,其他选项就消失了。

用数学方式来模拟这个过程是非常困难的,部分原因是由于每个可能的结果都增加了方程的维度。比如在2016年美国总统大选中,一位共和党候选人要面对其他20多位候选人提出的多维度问题做出决策。而一些开放式问题,比如“你感觉怎么样?”有更多可能的结果和更多思考的维度。

如果用传统的心理学方法,答案可能是毫无意义的。在许多传统的心理学模型中,有些是互相矛盾的,没有哪一种适用于所有情况。而用量子方法,在相同公理的限制下,人类行为中许多不同的复杂方面都能得以解释。同一量子模型既能解释为何问题的顺序会影响人们的调查答案,也能解释“囚徒困境”中的反常行为。在博弈论中,“囚徒困境”描述了一种人们如果合作就能得到最大利益,但实际上人们并没有合作的情况。