瑞典林奈大学和英国莱斯特大学的两位教授认为,将量子力学的规则运用到心理学和经济学中,可以帮助我们了解大脑,以及人们是如何做出决定的。

朦胧的量子世界的规则可以揭示经济和选举方式

  试想一下,有人问你如何从无意识中区分出意识――这的确是一项艰巨的任务。如果意识具有物理基础,那么同样的理论也适用于无意识吗?
  你可能会预想着是心理学家解决了这个问题,而不是物理学家。毕竟,物理学关注的是物质和辐射方面的研究。但你可能错了。沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli,1945年诺贝尔物理学奖得主),量子力学是他的工作领域,而这方面的研究也是他擅长的。他主张,意识和无意识之间的相互作用类似于量子物理学的核心思想之一,即互补原理――在原子对象的行为与观测它的仪器之间发生的相互作用这两者之间做出区分是不可能的。
  泡利的类比处理的是两种完全不同尺度的探询:量子尺度(这是原子、电子、光子的世界)和宏观尺度(大脑即属于此类)。难道真的有可能使这两个世界等同起来?毕竟,自二十世纪二十年代,量子力学被创建时始,主流观点一直认为该理论并不能真正地被应用到量子以外的尺度。
  适用于量子尺度的规则并不遵循宏观世界的逻辑。电子表现出别样的行为,这取决于它们是否已被检测――正如双缝实验中所表现出的――同时出现在两个地方。还有纠缠,其中多个粒子表现为属于同一个系统,即使它们之间相隔有一定距离。
  然而,在过去的15年间,有越来越多的证据表明,量子力学的过程也可以在宏观层面上发生。奥地利维也纳大学的安东·塞林格(Anton Zeilinger)和他的同事展示了量子力学的主要特征之一,即电子对自身产生的干扰。这一特征甚至存在于一种名为布基球的特大分子身上。最近的一项关于嗅觉的研究显示,当我们鼻子中的气味分子激活受体时,量子机制也参与其中。
  这些事例表明,某些较大尺度的物理过程可以运用量子世界的规则加以说明。但我们是否可以在甚至没有量子行为存在的情况下使用这些规则吗?我们认为这一想法有着广阔的前景,并且这是我们最近的一本书《量子社会科学》(Quantum Social Science)的核心前提之一。其中,我们提出使用一种被称为“类量子”的模式(在此意义上,它们不与量子物理学直接关联),以便在量子物理学的本职范围以外的领域中使用。具体来说,我们对它们在复杂社会系统行为中的应用感兴趣。

经济洞察力

  在物理学之外运用量子力学的想法始于十多年前,当时我们正试图寻找一些新的方法来为社会科学中的信息建模――比如,资产价格驱动信息。我们发现,来自量子世界的概念可能拥有一些有洞察力的经济蕴含。例如,量子势――量子力学中一个特定说明的核心概念――可在定价方案的建构中发挥作用。
  虽然将量子力学运用到社会科学中的想法仍然是相当新的,但已有越来越多的事例,为人们提供令人信服的证据,使人们相信它将提供一条理解复杂情况的新途径。这一方法已取得最大进展的领域就是决策。
  描述决策行为的模型已被广泛地应用于心理学和经济学,但找到一个精确的模型依然是个挑战。许多传统模型都是基于我们是理性人的假设之上形成的,其中人们的行动必须要确保得到最佳结果。但在现实中,这不会发生,因为我们的推理常被许多偏见所左右。
  这种情况的一个典型就是埃尔斯伯格悖论(Ellsberg Paradox),该版本被加利福尼亚斯坦福大学心理学家阿莫斯·特沃斯基(Amos Tversky)和普林斯顿大学艾尔达·沙菲尔(Eldar Shafir)用来测试人们是如何在一个两阶段的赌博中做出决定。他们发现,即使第二阶段的结果并不依赖于第一阶段,进入第二阶段赌博的参与者的决策依然受到在第一阶段中他们是否被告知该如何做的影响。

作者之一,安德烈·赫列尼科夫

  这一行为凸显了我们对模糊不清的厌恶,以及我们对已知的偏爱胜过未知,但它仍然令经济学家和心理学家们感到困惑,因为它违反了总体概率的基本原理――一个对结果出现可能性进行计算的经典模型。
  那么,量子物理学会于何处融入了这一切呢?事实证明,双缝实验也违反了总体概率的同一原理,因为该实验表明电子干扰自身。为了从数学上说明这一点,我们必须引入一个被称为干扰项的特殊因素。根据由布卢明顿印第安纳大学杰罗姆·布斯麦耶(Jerome Busemeyer)和比利时布鲁塞尔自由大学戴尔德瑞克·艾尔茨(Diederik Aerts)领导的一项工作,这一干扰项还可被用来解释埃尔斯伯格悖论中产生的怪异的概率值。在《量子社会科学》中,我们展示了其他的决策悖论如何也能被理解为量子力学的概率原理的运用。
  为什么量子力学的数学方法可为对这些悖论的理解提供一条更好的途径?现实生活中的决定通常依赖于其背景――一种物理、社会和经济因素的复杂的混合体。经典的概率原理不能够真正地适应环境,而它却能很容易地被分解成量子概率规则。
  脑科学是另一个可能从类量子方法中受益的领域。运用量子信息理论的规则模拟大脑开辟了类量子人工智能领域,其中,机器学会了源于量子力学领域的利用算法。今年5月,谷歌和美国宇航局(NASA)宣布推出其量子人工智能实验室,反映出人们对这个新领域所表现出的兴趣的层次。
  我们还在努力理解选民是如何受到大众媒体信息流的影响。事实证明,所谓的量子主方程使我们能够对社会系统及其环境之间的相互作用进行描述(我们称之为“社会浴”),由此发现选民喜好的动力。
  量子社会科学仍然是一个年轻的领域,但它提供了一条模拟复杂情况中信息的重要的新途径。但我们必须明白,这不是在量子尺度上重新创建的社会科学,并且我们并非暗示量子物理学发生在我们所描述的复杂的和大尺度的过程中。
  泡利会用什么来创建量子社会科学的这一新领域?谁知道呢。但是,从各种研讨会其被接受的新途径,以及获得的越来越多的研究资助上作出判断,该领域其未来前景似乎相当不错。

资料来源New Scientist

责任编辑 则 鸣

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本文作者:安德烈·赫列尼科夫(Andrei Khrennikov);瑞典林奈大学应用数学系教授;伊曼纽尔·黑文(Emmanuel Haven,英国莱斯特大学管理学院教授。