Die Physik – das Studium der materiellen Welt – wurde Ende des 17. Jahrhunderts durch die allgegenwärtige Kraft der (Isaac) Newtons Mechanik und dann wieder in den späten 1800er Jahren durch Maxwells elektromagnetische Theorien (James Clerk) transformiert. Diese beiden Briten etablierten die klassische Theorie in der Physik. Isaac Newtons Arbeit war der Höhepunkt einer jahrhundertelangen philosophischen Debatte über das Wesen der Welt und die Zusammensetzung materieller Objekte. Die Rechtfertigung dieser philosophischen Gedanken kam durch Newtons Klassische Mechanik, die das Universum als eine perfekte Maschine darstellte. Die klassische Mechanik verwendet Begriffe des gesunden Menschenverstandes darüber, wie Materie und Kräfte existieren und interagieren. Es geht davon aus, dass Materie und Energie bestimmte messbare Eigenschaften haben, zum Beispiel wo ein Objekt im Raum ist und wie schnell es ist. Es nimmt auch an, dass Objekte direkt nur von ihrer unmittelbaren Umgebung beeinflusst werden können, bekannt als das Prinzip der Lokalität. Das Universum wurde als ein greifbares, geordnete System gesehen, das sehr genaue und spezifische mechanische Regeln befolgte:
1. Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, wenn eine äußere Kraft auf ihn einwirkt.
2. Die Rate der Veränderung des Impulses eines Körpers ist proportional zur Kraft auf den Körper
3. Wenn zwei Körper interagieren, üben sie aufeinander gleiche, aber entgegengesetzte Kräfte aus.
Maxwells elektromagnetische Theorie erweiterte diese Sicht der Welt und etablierte durch die Konsolidierung einer Menge unabhängiger Forschung eine klassische Sicht der Elektrodynamik. In erster Linie erklärte diese Theorie, wie sich verwandte Felder von Elektrizität und Magnetismus durch Wellen verhalten. Obwohl Maxwells elektromagnetische Theorie ein Sprungbrett für Einsteins 1905 erschienene Arbeit "Über die Elektrodynamik bewegter Körper" war (der erste Satz beginnt mit der Bezugnahme auf Maxwell), war diese Theorie zu dieser Zeit der ultimative Ausdruck der klassischen Theorie.
Die Schönheit der klassischen Theorie war, dass sie funktionierte. Klassische Mechanik hatte spezifische und endgültige Anwendungen. Wir konnten die Bewegung von Objekten in der Welt und die Bewegung von Himmelskörpern im Universum vorhersagen. Alles, was wir beobachten konnten, war erklärbar. Das Beste von allem, Classic Mechanics ist intuitiv und allumfassend. Für mehr als ein halbes Jahrhundert herrschte die klassische Theorie so stark, dass der Physiker der 1900er Jahre – wie Philipp von Jolly dem 16-jährigen Max Planck bei seiner Aufnahme an die Münchner Universität empfahl – glaubte, dass die Ziele der Physik in Die Erklärung des materiellen Universums wurde mehr oder weniger erreicht. Der Glaube war, dass die Haupttheorien vorhanden waren und dass alle großen Entdeckungen gemacht worden waren und nur ein paar kleine Details ausgefüllt werden mussten. Klassische Theorie war so gut.
Aber die klassische Theorie verstand es nicht, Konstrukte zu erklären, die wir intuitiv "kannten". Was ist "Kraft", "Körper" und "interagieren" was ist "Anziehung", "Schwerkraft" und "Energie"? Diese Konzepte haben keine Erklärung in der Physik. Unser derzeitiges Wissen beschränkt sich darauf, zu definieren, wie sie sich verhalten, aber wir können nicht verstehen, was diese Konzepte sind. Der einzige Ort, an dem diese Konzepte Bedeutung haben, ist unser Denken, weil diese Konzepte intuitiv sind. Wir wissen instinktiv, was ein "Körper" ist, oder Schwerkraft oder Energie. Das sind Konstrukte, die wir bereitwillig akzeptieren, als ob wir die Welt durch solche Konstrukte sehen würden. Unsere Wahrnehmung – die Realität in Teilen und in vereinfachter Aktion zu sehen – ist so stark, dass wir die Welt vorurteilsfrei zu verstehen scheinen.
Es war die Arbeit von Gestaltpsychologen, die solche Vorurteile ans Licht brachten. Max Wertheimer veröffentlichte 1912 seine Arbeit über Phi motion, die den Eindruck von Bewegung durch Lichtflackern untersucht – weithin bekannt als der Beginn der Gestaltpsychologie. Zusammen mit Wolfgang Köhler und Kurt Koffka haben sie dazu beigetragen, Theorien der Gestaltpsychologie zu entwickeln. Der zentrale Satz war, dass das Ganze anders ist als die Summe der Teile und sie argumentieren, dass das Ganze unabhängig von seinen Teilen existiert. Deshalb "sehen" wir einen Körper, wir sehen "Interaktionen" und Bewegung und "Kraft" (drücken und ziehen). Das Grundprinzip der Gestaltwahrnehmung ist das Gesetz der Prägnanz – eine Kurzschrift und vereinfachte Version der Realität. Die Gestaltpsychologie argumentiert, dass wir die Welt vereinfachen, um sie wahrzunehmen. Wir neigen dazu, unsere Erfahrung der Welt in einer Weise zu organisieren, die regelmäßig, geordnet, symmetrisch und einfach ist. Gestaltpsychologen haben acht Methoden identifiziert, mit denen wir die Welt vereinfachen, vor allem, indem wir Objekte gruppieren. In einer sich verändernden Welt bedeutet die Fähigkeit, die Welt zusammenzufassen und zu vereinfachen, dass wir Situationen schneller wahrnehmen, Ergebnisse schneller vorhersagen und dadurch Zeit gewinnen können, um früher reagieren zu können. Wir fassen die Dinge zusammen und machen sie kohärent. Dies sind die Tricks von Zauberern. Gestaltpsychologen haben solche Methoden als Gesetze definiert und umfassen die Gesetze der Nähe, Ähnlichkeit, Schließung, Symmetrie, gemeinsames Schicksal, Kontinuität, gute Gestalt und vergangene Erfahrung.
1. Näherungsgesetz – Wenn sich Objekte in der Nähe befinden und eine ähnliche Bewegung oder Sequenz teilen, sehen wir sie als verwandt. Wir sehen das Verhalten eines Menschen, der den anderen beeinflusst, so dass sie ein ähnliches Schicksal teilen.
2. Gesetz der Ähnlichkeit – Ähnliche Objekte auf der Grundlage von Funktion, Verhalten, Form, Farbe, Bedrohung und anderen Eigenschaften, auf die wir reagieren, werden als verwandt angesehen.
3. Das Ende der Geschlossenheit – Unsere Absicht, Dinge ganz zu machen, erstreckt sich darauf, wenn Objekte fehlende Teile haben. Dadurch wird ein großer Teil der Varianz beseitigt, so dass trotz der Einzigartigkeit von Gesichtern das Gesicht trotz Unregelmäßigkeiten sichtbar wird. Wenn das Gesetz der Schließung nicht existierte, müssen wir jedes Gesicht als ein Gewirr von Merkmalen interpretieren.
4. Gesetz der Symmetrie – Wir balancieren Objekte im Raum. Ein symmetrisches Sichtfeld ist einfacher zu sehen, da es die mehreren Objekte zu einem Muster, einem Wahrnehmungsalgorithmus, vereinfacht. Alles, was wir sehen müssen, ist die Symmetrie, das einheitliche Muster und nicht einzelne Elemente.
5. Gesetz des gemeinsamen Schicksals – Wir sehen den Weg, auf dem Objekte von und zu sich herkommen. Wir sehen Objekte, die ähnliche Bewegungsbahnen oder Bewegungsrichtungen teilen.
6. Gesetz der Kontinuität – wenn ein Objekt vor der Sicht verborgen ist, neigen wir dazu, es immer noch zu sehen, obwohl das Objekt sich hinter einem anderen Objekt befindet, oder wenn ein Objekt teilweise verborgen ist, nehmen wir an, dass es ganz ist Hintergrundobjekt. Es ist weniger wahrscheinlich, dass Objekte schnell die Richtung ändern oder sich schnell verändern.
7. Gesetz der guten Gestalt – Wir wollen die Varianz, Komplexität und Unvertrautheit beseitigen, die eine globale Ordnung für die Welt bedeuten.
8. Gesetz der vergangenen Erfahrung – Geschichte und zeitliche Assoziation impliziert, dass visuelle Reize unter bestimmten Umständen nach früheren Erfahrungen kategorisiert werden. Die Erfahrung der Gruppierung von zwei Objekten in der Vergangenheit bestimmt, dass wir sie wahrscheinlich als in der Zukunft gruppiert sehen werden.
Diese individuellen Gruppierungsgesetze sind keine getrennten Prozesse. Sie definieren eine Wahrnehmungsverzerrung, um Objekte zu einem Muster zu gruppieren. Jedes dieser Gesetze definiert, wie wir die Welt als ein Modell betrachten, in dem einzelne Einheiten gemeinsame Eigenschaften haben. Wir können sagen, dass die Fähigkeit, Dinge zusammen zu gruppieren, unsere Wahrnehmung als einen Algorithmus, eine Formel darstellt. Wir sehen keine visuelle Wirklichkeitsrolle, eine kinematografische Version der Realität in unseren Köpfen – obwohl wir uns unsere Wahrnehmung als solche vorstellen könnten. In der Tat sagen uns diese Gestaltgesetze, dass wir Muster in unserer Erfahrung der Welt sehen – wir bilden keine Muster, wir sehen Muster.
Algorithmen, Muster, Formeln oder Heuristiken vereinfachen die Welt in verallgemeinerbare Konfigurationen. Diese Sichtweise wird durch Studien aus vorgelesenen Gesellschaften und durch ihre Fähigkeit, zu zählen und zu subtrahieren, unterstützt. Wie eine Karte, die die Geographie eines Ortes repräsentiert, haben vorliterate Gesellschaften mathematische Karten, die ihnen helfen, numerische Ergebnisse zu erarbeiten. Wir vereinfachen unsere Erfahrung mit der physischen Welt durch Formeln und Algorithmen. So funktioniert unser Gehirn. Im Jahr 2008, Michael Frank mit der Abteilung für Gehirn-und Kognitionswissenschaften, Massachusetts Institute of Technology, und seine Kollegen berichtet, wie die Pirahã Amazonas Stamm trotz keine Sprache zu zahlen, nicht einmal eine, sind in der Lage, genaue Übereinstimmungen mit einer großen Anzahl von durchzuführen Objekte perfekt. Obwohl sie bei der Suche nach passenden Aufgaben ungenau waren, weil sie nicht den Vorteil der Sprache hatten, Informationen abzurufen, entsprach ihre Fähigkeit, Zahlen zu empfangen, anderen gebildeten Gruppen. Sie hatten eine schematische Art, Zahlen zu konzipieren. Wir tun das algorithmisch, indem wir Wahrnehmungsformeln und -muster benutzen, um unsere materielle Welt zu begreifen.
Wenn eine solche Übersetzung der Wirklichkeit in uns eingebettet ist, ist die Frage, ob wir auch die klassische Physik vorweggenommen haben. Ob die klassische Theorie tatsächlich Physik war oder eine Untersuchung unserer eigenen vorgefassten Wahrnehmungsverzerrungen. Wir können die Ähnlichkeit zwischen den Gesetzen der Gestaltpsychologie und denen der klassischen Mechanik sehen: 1. Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, wenn eine äußere Kraft auf ihn einwirkt. 2. Die Geschwindigkeit der Änderung des Impulses eines Körpers ist proportional zu der Kraft auf den Körper, 3. Wenn zwei Körper interagieren, üben sie aufeinander gleiche, aber entgegengesetzte Kräfte aus. Alle diese Gesetze entsprechen den Gesetzen der Gestaltwahrnehmung. Unsere Wahrnehmungsverzerrungen stimmen mit der Newtonschen Physik überein. Ist also die klassische Mechanik in ähnlicher Weise ein voreingenommener Blick auf die Welt?
Die Tatsache, dass wir über die klassische Mechanik eine mathematische Formel haben, die die Geschwindigkeit, Richtung und Veränderung von Objekten vorhersagt, ist ein Hinweis darauf, wie wir Objekte in Bewegung wahrnehmen und nicht als Hinweis auf die Realität. Obwohl unsere Wahrnehmung notwendigerweise auf einer physischen Realität basiert, die wir – wie Physiker – vorhersagen wollen, ist unsere Wahrnehmung keine Reflexion der Realität, sondern eine Übersetzung. Eine Übersetzung basiert auf Vorhersage. Die Vorhersage der Realität unterscheidet sich stark vom "Sehen" der Realität. Nur weil ich ein Ergebnis vorhersagen kann, bedeutet das nicht, dass ich aufgrund meiner genauen Vorhersage die Realität verstehe. Wettbüros tun dies die ganze Zeit. Das Problem ist die Quantenmechanik. Hier kommt eine Theorie, die herausfordert, was Wirklichkeit ist, nicht so, wie wir sie wahrnehmen (klassische Mechanik), sondern wie es scheint (Quantenmechanik).
In der Physik ist ein Quantum die minimale Menge einer physikalischen Entität, die an einer Interaktion beteiligt ist. Obwohl viele Wissenschaftler den Begriff schon früher verwendet haben, verwendete Max Planck 1900 "Quanten", um "Quanten aus Materie und Elektrizität, Gas und Wärme" zu verstehen. Albert Einstein schlug 1905 vor, Strahlung existiere in räumlich lokalisierten Paketen er nannte "Lichtquanten". Einstein benannte Plancks Quantenpakete als Photonen um und benutzte die Planck'sche Quantentheorie, um den photoelektrischen Effekt zu beschreiben, für den er 1921 seinen Nobelpreis erhalten würde. Der vorletzte Ausdruck der Quantenphysik ist Schrodingers Katzenparadoxon, in dem die Quantenüberlagerung – Verschränkungstheorie – vorschreibt (in Schrödingers Beispiel) muss gleichzeitig gleichzeitig lebendig und tot sein. Obwohl dies ein merkwürdiger Einstein ist, um über "gruselige Fernwirkung" zu sprechen, und Schrödinger selbst, um die Quantenphysik aufzugeben, um sich auf Philosophie und Biologie zu konzentrieren, muss dies notwendigerweise unangenehm sein, weil es unseren eigenen Wahrnehmungsrahmen stört die Welt verhält sich. Unsere Psychologie ist beleidigt.
Zum ersten Mal erforschen wir die Welt so, wie sie wirklich ist, anstatt wie wir denken, dass sie es sein sollte. Der griechische Philosoph Heraklit schrieb um 500 v. Chr., Dass wir niemals zweimal in denselben Fluss treten können. Mit dieser Beobachtung haben wir eine gewisse Ähnlichkeit mit der wahren Realität. Ein Universum, das ewig in einem Zustand des Flusses ist und mehrere Realitäten hat, abhängig davon, wo ich – der Beobachter – bin.
Hat die Klassische Mechanik einfach eine detaillierte Darstellung der Gestaltpsychologie widergespiegelt? Die Quantenphysik sagt ja. Wir wissen nicht, was Realität ist, außer was wir jetzt durch Quantenmechanik lernen. Klassische Mechanik hat die Wahrnehmungspsychologie offen gelegt. Die Quantenphysik wird uns helfen, das Unheimliche und Wunderbare zu verstehen – was wir erfahren werden – die Realität.
Verweise:
Franka, MC, Everettb, DL, Fedorenkoa, E., und Gibsona, E. (2008). Zahl als kognitive Technologie: Beweise aus der Sprache und Kognition von Pirahã. Erkenntnis, 108, 819-824.
Für eine faszinierende Wahrnehmung dessen, wie die Psychologie durch die Physik beeinflusst wurde – was mir nach der Veröffentlichung dieses Blogs zur Kenntnis gebracht wurde – verweisen wir auf dieses sehr lesenswerte Papier. Dave Edwards verdanke ich dieser Erbauung:
Wilcox, S., und Edwards, DA (1982). Einige Gibsonian Perspektiven auf die Art und Weise, wie Psychologen Physik verwenden. Acta Psychologica, 52 (1), 147-163.
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