Наивная физика

Наивная физика или народная физика – это неподготовленное человеческое восприятие основных физических явлений . В области искусственного интеллекта изучение наивной физики является частью усилий по формализации знаний . общечеловеческих ^{[ 1 ]}

Многие идеи народной физики представляют собой упрощения, непонимание или неверное восприятие хорошо понятных явлений, неспособных дать полезные предсказания детальных экспериментов или просто противоречащие более тщательным наблюдениям. Иногда они могут быть верными, верными в некоторых ограниченных случаях, верными как хорошее первое приближение к более сложному эффекту или предсказывать тот же эффект, но неправильно понимать основной механизм.

Наивная физика характеризуется преимущественно интуитивным пониманием людьми объектов физического мира. ^{[ 2 ]} Некоторые представления о физическом мире могут быть врожденными. ^{[ 3 ]}

Примеры

Некоторые примеры наивной физики включают общепонятные, интуитивные или повседневно наблюдаемые правила природы:

То, что идет вверх, должно упасть
Упавший предмет падает прямо вниз
Твердый объект не может пройти сквозь другой твердый объект
Вакуум вещи притягивает к себе
Объект либо покоится, либо движется в абсолютном смысле.
Два события либо одновременны, либо нет.

Многие из этих и подобных им идей легли в основу первых работ по формулированию и систематизации физики Аристотеля и средневековых схоластов западной цивилизации . В современной науке физике им постепенно противоречили работы Галилея , Ньютона и других. Идея абсолютной одновременности просуществовала до 1905 года, когда специальная теория относительности и подтверждающие ее эксперименты дискредитировали ее.

Психологические исследования

Растущая сложность технологий делает возможным больше исследований по приобретению знаний. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Исследователи измеряют физиологические реакции, такие как частота сердечных сокращений и движение глаз , чтобы количественно оценить реакцию на конкретный стимул. Конкретные физиологические данные полезны при наблюдении за поведением младенцев, поскольку младенцы не могут использовать слова для объяснения вещей (например, своих реакций), как это могут сделать большинство взрослых или детей старшего возраста.

Исследования в области наивной физики опираются на технологии измерения взгляда и, в частности, времени реакции. Благодаря наблюдениям исследователи установили, что младенцам становится скучно , глядя на один и тот же стимул. через определенное время ^{[ 2 ]} Эта скука называется привыканием . Когда ребенок достаточно привык к стимулу, он обычно отводит взгляд, предупреждая экспериментатора о своей скуке. В этот момент экспериментатор вводит еще один стимул. Тогда младенец откажется от привычки, обратив внимание на новый стимул. В каждом случае экспериментатор измеряет время, необходимое младенцу для привыкания к каждому раздражителю.

Исследователи приходят к выводу, что чем больше времени требуется младенцу, чтобы привыкнуть к новому стимулу, тем больше он нарушает его или ее ожидания в отношении физических явлений. ^{[ 2 ]} Когда взрослый наблюдает оптическую иллюзию, которая кажется физически невозможной, он будет обращать на нее внимание до тех пор, пока она не обретет смысл.

Принято считать, что наше понимание физических законов возникает исключительно на основе опыта. ^{[ 6 ]} Но исследования показывают, что младенцы, которые еще не обладают такими обширными знаниями о мире, имеют такую же расширенную реакцию на события, которые кажутся физически невозможными. ^{[ 7 ]} Такие исследования предполагают, что все люди рождаются с врожденной способностью понимать физический мир.

Смит и Кассати (1994) рассмотрели раннюю историю наивной физики и особенно роль итальянского психолога Паоло Боцци . ^{[ 8 ]}

Виды экспериментов

Основная экспериментальная процедура исследования наивной физики включает три этапа: предсказание ожиданий младенца, нарушение этих ожиданий и измерение результатов. Как упоминалось выше, физически невозможное событие дольше удерживает внимание ребенка, указывая на удивление, когда ожидания нарушаются. ^{[ 2 ]}

Солидность

Эксперимент, проверяющий знания младенца о твердости, включает в себя невозможное прохождение одного твердого объекта через другой. Сначала младенцу показывают плоский сплошной квадрат, движущийся от 0° до 180° в виде дуги. Затем на пути экрана помещается твердый блок, не позволяющий ему завершить полный диапазон движения. Младенец привыкает к этому событию, как и следовало ожидать. Затем экспериментатор создает невозможное событие, и сплошной экран проходит сквозь сплошной блок. Младенец сбит с толку этим событием и посещает его дольше, чем при вероятном событии. ^{[ 9 ]}

Окклюзия

Событие окклюзии проверяет знание о существовании объекта, даже если он не виден сразу. Жан Пиаже первоначально назвал эту концепцию постоянством объекта . Когда Пиаже в 1950-х годах сформировал свою теорию развития , он утверждал, что постоянство объектов является приобретенным, а не врожденным. Детская игра «ку-ку» — классический пример этого явления, который затеняет истинное понимание младенцами постоянства. Чтобы опровергнуть это мнение, экспериментатор конструирует невозможное событие окклюзии. Младенцу показывают кубик и прозрачный экран. Младенец привыкает, затем перед объектами помещают сплошную панель, закрывающую их из поля зрения. При снятии панели блок пропал, а экран остался. Младенец сбит с толку, потому что блок исчез, что указывает на то, что он понимает, что объекты сохраняют свое местоположение в пространстве, а не просто исчезают. ^{[ 10 ]}

Сдерживание

Событие сдерживания проверяет понимание младенцем того, что объект, который больше контейнера, не может полностью поместиться в этот контейнер. Элизабет Спелке , одна из психологов, основавших движение наивной физики, определила принцип непрерывности, который дает понимание того, что объекты существуют непрерывно во времени и пространстве. ^{[ 2 ]} Эксперименты как по окклюзии, так и по сдерживанию основаны на принципе непрерывности. В эксперименте младенцу показывают высокий цилиндр и высокий цилиндрический контейнер. Экспериментатор демонстрирует, что высокий цилиндр помещается в высокий контейнер, и младенцу становится скучно от ожидаемого физического результата. Затем экспериментатор полностью помещает высокий цилиндр в гораздо более короткий цилиндрический контейнер, и невозможное событие сбивает ребенка с толку. Расширенное внимание демонстрирует понимание младенцем того, что контейнеры не могут удерживать предметы, превышающие его по высоте. ^{[ 11 ]}

Исследование Байяржона

Опубликованные результаты Рене Байяржон выдвинули врожденные знания на первый план в психологических исследованиях. Ее исследовательский метод основан на технике визуальных предпочтений. Байяржон и ее последователи изучали, как младенцы отдают предпочтение одному стимулу перед другим. Экспериментаторы судят о предпочтениях по тому, как долго ребенок будет смотреть на стимул, прежде чем привыкнет. Исследователи полагают, что предпочтение указывает на способность младенца различать два события. ^{[ 2 ]}

См. также

Ссылки

^ Хейс, Пэт (1979). Мичи, Дональд (ред.). «Манифест наивной физики». Экспертные системы в эпоху микроэлектроники . Эдинбург: Издательство Эдинбургского университета. ISBN 0-85224-381-2 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Госвами, У. (2008). Когнитивное развитие: обучающийся мозг . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Psychology Press .
^ Они не могут ни говорить, ни ходить, но младенцы уже понимают физику жидкостей https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160210110806.htm
^ А. Альзахрани и А. Уайтхед, «Предварительная обработка реалистичного видео для бесконтактного мониторинга сердечного ритма с использованием увеличения видео», 12-я конференция по компьютерному и роботическому зрению, 2015 г., стр. 261-268, два : 10.1109/CRV.2015.41
^ Пратези А., Чекки Ф., Беани Э. и др. Новая система количественной оценки возможностей взгляда ребенка в широком поле зрения. BioMed Eng Online 14, 83 (2015). https://doi.org/10.1186/s12938-015-0076-7
^ «Люди не могут признать, что у нас есть врожденные знания, потому что мы предвзято относимся к этой идее» . news.northeastern.edu . 17 октября 2019 г.
^ Хеспос, Сьюзен (2012). «Физика для грудничков: характеристика истоков знаний о предметах, веществах и числах» . Междисциплинарные обзоры Wiley: когнитивная наука . 3 (1): 19–27. дои : 10.1002/wcs.157 . ПМИД 26302470 . Проверено 26 июня 2021 г.
^ Смит, Б .; Казати, Р. (1994). «Наивная физика: очерк онтологии» . Философская психология . 7 (2): 225–244. дои : 10.1080/09515089408573121 .
^ Байаржон, Р. (1994). «Как младенцы узнают о физическом мире?». Современные направления психологической науки . 3 (5): 133–140. дои : 10.1111/1467-8721.ep10770614 . S2CID 144988926 .
^ Байларжон, Р. (2004). «Физический мир младенцев». Современные направления психологической науки . 13 (3): 89–94. дои : 10.1111/j.0963-7214.2004.00281.x . S2CID 5634093 .
^ Байаржон, Р.; Геспос, SJ (2001). «Знания младенца о событиях окклюзии и сдерживания: удивительное несоответствие». Психологическая наука . 12 (2): 141–147. дои : 10.1111/1467-9280.00324 . ПМИД 11340923 . S2CID 1766183 .

[1] Хейс, Пэт (1979). Мичи, Дональд (ред.). «Манифест наивной физики». Экспертные системы в эпоху микроэлектроники . Эдинбург: Издательство Эдинбургского университета. ISBN 0-85224-381-2 .

[goswami-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Госвами, У. (2008). Когнитивное развитие: обучающийся мозг . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Psychology Press .

[3] Они не могут ни говорить, ни ходить, но младенцы уже понимают физику жидкостей https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160210110806.htm

[4] А. Альзахрани и А. Уайтхед, «Предварительная обработка реалистичного видео для бесконтактного мониторинга сердечного ритма с использованием увеличения видео», 12-я конференция по компьютерному и роботическому зрению, 2015 г., стр. 261-268, два : 10.1109/CRV.2015.41

[5] Пратези А., Чекки Ф., Беани Э. и др. Новая система количественной оценки возможностей взгляда ребенка в широком поле зрения. BioMed Eng Online 14, 83 (2015). https://doi.org/10.1186/s12938-015-0076-7

[6] «Люди не могут признать, что у нас есть врожденные знания, потому что мы предвзято относимся к этой идее» . news.northeastern.edu . 17 октября 2019 г.

[7] Хеспос, Сьюзен (2012). «Физика для грудничков: характеристика истоков знаний о предметах, веществах и числах» . Междисциплинарные обзоры Wiley: когнитивная наука . 3 (1): 19–27. дои : 10.1002/wcs.157 . ПМИД 26302470 . Проверено 26 июня 2021 г.

[smith&casati-8] Смит, Б .; Казати, Р. (1994). «Наивная физика: очерк онтологии» . Философская психология . 7 (2): 225–244. дои : 10.1080/09515089408573121 .

[9] Байаржон, Р. (1994). «Как младенцы узнают о физическом мире?». Современные направления психологической науки . 3 (5): 133–140. дои : 10.1111/1467-8721.ep10770614 . S2CID 144988926 .

[10] Байларжон, Р. (2004). «Физический мир младенцев». Современные направления психологической науки . 13 (3): 89–94. дои : 10.1111/j.0963-7214.2004.00281.x . S2CID 5634093 .

[11] Байаржон, Р.; Геспос, SJ (2001). «Знания младенца о событиях окклюзии и сдерживания: удивительное несоответствие». Психологическая наука . 12 (2): 141–147. дои : 10.1111/1467-9280.00324 . ПМИД 11340923 . S2CID 1766183 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]