Fizyka naiwna - Naïve physics

Fizyka naiwna lub fizyka ludowa to niewyszkolona ludzka percepcja podstawowych zjawisk fizycznych . W dziedzinie sztucznej inteligencji badanie fizyki naiwnej jest częścią wysiłków zmierzających do sformalizowania powszechnej wiedzy o ludziach.

Wiele idei fizyki ludowej to uproszczenia, nieporozumienia lub błędne wyobrażenia o dobrze zrozumianych zjawiskach, niezdolne do podania użytecznych przewidywań szczegółowych eksperymentów lub po prostu sprzeczne z dokładniejszymi obserwacjami. Czasami mogą być prawdziwe, prawdziwe w pewnych ograniczonych przypadkach, być prawdziwe jako dobre pierwsze przybliżenie do bardziej złożonego efektu lub przewidywać ten sam efekt, ale błędnie rozumieć leżący u jego podstaw mechanizm.

Fizykę naiwną można również zdefiniować jako intuicyjne zrozumienie, jakie wszyscy ludzie mają na temat obiektów w świecie fizycznym. Pewne pojęcia świata fizycznego mogą być wrodzone.

Przykłady

Niektóre przykłady naiwnej fizyki obejmują powszechnie rozumiane, intuicyjne lub codzienne reguły natury:

  • Co idzie w górę, musi spaść
  • Upuszczony przedmiot spada prosto w dół
  • Solidny przedmiot nie może przejść przez inny stały przedmiot
  • Próżnia zasysa rzeczy w tym kierunku
  • Obiekt jest albo w spoczynku, albo w ruchu, w sensie absolutnym
  • Dwa wydarzenia są albo symultaniczne, albo nie

Wiele z tych i podobnych pomysłów stało się podstawą pierwszych prac Arystotelesa i średniowiecznych scholastyków w cywilizacji zachodniej w formułowaniu i systematyzowaniu fizyki . We współczesnej nauce fizyki stopniowo zaprzeczały im prace Galileusza , Newtona i innych. Idea absolutnej równoczesności przetrwała do 1905 roku, kiedy szczególna teoria względności i towarzyszące jej eksperymenty zdyskredytowały ją.

Badania psychologiczne

Rosnące zaawansowanie technologii umożliwia więcej badań nad pozyskiwaniem wiedzy. Badacze mierzą reakcje fizjologiczne, takie jak tętno i ruchy gałek ocznych , aby określić ilościowo reakcję na określony bodziec. Konkretne dane fizjologiczne są pomocne przy obserwowaniu zachowania niemowląt, ponieważ niemowlęta nie potrafią używać słów do wyjaśniania rzeczy (takich jak ich reakcje) w sposób, w jaki potrafi to większość dorosłych lub starszych dzieci.

Badania w dziedzinie fizyki naiwnej opierają się w szczególności na technologii pomiaru spojrzenia i czasu reakcji. Dzięki obserwacji naukowcy wiedzą, że niemowlęta po pewnym czasie nudzą się patrząc na ten sam bodziec. Ta nuda nazywana jest habituacją . Kiedy niemowlę jest wystarczająco przyzwyczajone do bodźca, zazwyczaj odwraca wzrok, ostrzegając eksperymentatora o swoim znudzeniu. W tym momencie eksperymentator wprowadzi kolejny bodziec. Niemowlę wtedy wytrąci się z przyzwyczajenia, zwracając uwagę na nowy bodziec. W każdym przypadku eksperymentator mierzy czas potrzebny niemowlęciu na przyzwyczajenie się do każdego bodźca.

Naukowcy wnioskują, że im dłużej niemowlę przyzwyczaja się do nowego bodźca, tym bardziej narusza jego oczekiwania wobec zjawisk fizycznych. Kiedy dorosły zauważy złudzenie optyczne, które wydaje się fizycznie niemożliwe, będzie się nim zajmował, dopóki nie będzie miało sensu.

Powszechnie uważa się, że nasze rozumienie praw fizycznych wyłania się ściśle z doświadczenia. Ale badania pokazują, że niemowlęta, które nie mają jeszcze tak rozległej wiedzy o świecie, reagują tak samo szeroko na zdarzenia, które wydają się fizycznie niemożliwe. Z takich badań wynika, że ​​wszyscy ludzie rodzą się z wrodzoną zdolnością rozumienia świata fizycznego.

Smith i Cassati (1994) dokonali przeglądu wczesnej historii naiwnej fizyki, a zwłaszcza roli włoskiego psychologa Paolo Bozziego .

Rodzaje eksperymentów

Podstawowa procedura eksperymentalna badania naiwnej fizyki obejmuje trzy etapy: przewidywanie oczekiwań niemowlęcia, ich naruszenie i pomiar wyników. Jak wspomniano powyżej, fizycznie niemożliwe wydarzenie dłużej zatrzymuje uwagę niemowlęcia, wskazując na zaskoczenie, gdy naruszone zostaną oczekiwania.

Solidność

Eksperyment, który sprawdza wiedzę niemowlęcia o solidności, obejmuje niemożliwe zdarzenie przejścia jednego obiektu stałego przez drugi. Najpierw pokazano niemowlęciu płaski, solidny kwadrat poruszający się od 0° do 180° w łuku. Następnie na ścieżce ekranu umieszczany jest solidny blok, który uniemożliwia mu wykonanie pełnego zakresu ruchu. Niemowlę przyzwyczaja się do tego wydarzenia, jak każdy by się tego spodziewał. Następnie eksperymentator tworzy niemożliwe wydarzenie, a stały ekran przechodzi przez stały blok. Niemowlę jest zdezorientowane zdarzeniem i uczestniczy dłużej niż w przypadku prawdopodobnej próby zdarzenia.

Okluzja

Zdarzenie okluzji sprawdza wiedzę, że obiekt istnieje, nawet jeśli nie jest od razu widoczny. Jean Piaget pierwotnie nazwał to pojęcie trwałością obiektu . Kiedy Piaget tworzył swoją teorię rozwoju w latach pięćdziesiątych, twierdził, że trwałość obiektu jest wyuczona, a nie wrodzona. Gra dla dzieci peek-a-boo jest klasycznym przykładem tego zjawiska, a jeden, który przysłania prawdziwe niemowlęta Chwyć mieć na trwałości. Aby obalić ten pogląd, eksperymentator projektuje niemożliwe zdarzenie okluzyjne. Niemowlęciu pokazano blok i przezroczysty ekran. Niemowlę przyzwyczaja się, a następnie przed przedmiotami umieszcza się solidny panel, aby zasłonić je przed wzrokiem. Po usunięciu panelu blok znika, ale ekran pozostaje. Niemowlę jest zdezorientowane, ponieważ klocek zniknął, co oznacza, że ​​rozumie, iż przedmioty utrzymują swoje położenie w przestrzeni, a nie znikają po prostu.

Powstrzymywanie

Zdarzenie powstrzymywania testuje rozpoznanie przez niemowlę, że przedmiot, który jest większy niż pojemnik, nie może całkowicie zmieścić się w tym pojemniku. Elizabeth Spelke , jedna z psychologów, które stworzyły ruch naiwnej fizyki, zidentyfikowała zasadę ciągłości, która wyraża zrozumienie, że obiekty istnieją nieprzerwanie w czasie i przestrzeni. Eksperymenty z okluzją i przechowywaniem opierają się na zasadzie ciągłości. W eksperymencie niemowlę pokazuje wysoki cylinder i wysoki cylindryczny pojemnik. Eksperymentator pokazuje, że wysoki cylinder pasuje do wysokiego pojemnika, a niemowlę jest znudzone oczekiwanym rezultatem fizycznym. Eksperymentator następnie umieszcza wysoki cylinder całkowicie w znacznie krótszym cylindrycznym pojemniku, a niemożliwe wydarzenie dezorientuje niemowlę. Wydłużona uwaga pokazuje, że niemowlę rozumie, że pojemniki nie mogą pomieścić przedmiotów przekraczających ich wysokość.

Badania Baillargeona

Opublikowane odkrycia Renee Baillargeon wysunęły wrodzoną wiedzę na pierwszy plan w badaniach psychologicznych. Jej metoda badawcza koncentrowała się na technice preferencji wizualnych. Baillargeon i jej zwolennicy badali, w jaki sposób niemowlęta preferują jeden bodziec nad drugim. Eksperymentatorzy oceniają preferencje na podstawie czasu, w którym niemowlę będzie wpatrywać się w bodziec przed przyzwyczajeniem. Naukowcy uważają, że preferencje wskazują na zdolność niemowlęcia do rozróżniania tych dwóch zdarzeń.

Zobacz też

Bibliografia