فیزیک ساده‌انگارانه

فیزیکِ عامیانه یا فیزیک ساده‌انگارانه (انگلیسی: Naïve physics) به آن درکی از دنیایِ فیزیکی گفته می‌شود که هر انسانی - بدونِ آموزشِ علمی - از خودش دارد؛ همان چیزی که ذهنِ ما دربارهٔ رفتارِ اشیاء و پدیده‌های ساده به‌طورِ طبیعی می‌فهمد. در حوزهٔ هوش مصنوعی، پژوهشگران سعی می‌کنند این دانشِ عامیانه را در قالبی رسمی و قابلِ‌فهم برایِ رایانه بازنویسی کنند؛ چون این نوع دانش، بخشِ بزرگی از "عقلِ سلیمِ" مشترکِ انسان‌ها را تشکیل می‌دهد.

بسیاری از این باورهایِ عامیانه، در واقع ساده‌سازی یا برداشتِ نادرستی از پدیده‌هایی هستند که علمِ فیزیک آن‌ها را به‌خوبی می‌شناسد. این باورها گاهی درست‌اند، گاهی فقط در شرایطِ خاصی درست‌اند، گاهی تقریبِ خوبی از یک واقعیتِ پیچیده‌تر ارائه می‌دهند، و گاهی هم نتیجه‌گیریِ درستی می‌کنند اما دلیلِ اصلیِ پشتِ آن را اشتباه می‌فهمند.

این نوع فیزیک بیشتر بر پایهٔ شهود است، نه استدلالِ علمی - یعنی همان چیزی که بدونِ فکرکردن، فقط با دیدنِ یک شیء، دربارهٔ رفتارش حدس می‌زنیم. جالب این‌جاست که برخی از این درک‌ها ممکن است از همان بدو تولد در ما وجود داشته باشند.

نمونه‌ها

چند نمونه از این باورهایِ رایج و شهودی دربارهٔ طبیعت:

• هرچه بالا برود، باید پایین بیاید
• یک شیءِ رهاشده مستقیم به پایین سقوط می‌کند
• یک شیءِ جامد نمی‌تواند از میانِ شیءِ جامدِ دیگری عبور کند
• خلأ چیزها را به‌سویِ خودش می‌مکد
• یک شیء یا کاملاً ساکن است یا کاملاً در حال حرکت - نه چیزی بینِ این دو
• دو رویداد یا کاملاً هم‌زمان‌اند یا کاملاً هم‌زمان نیستند

بسیاری از این ایده‌ها و ایده‌های مشابه، بنیادِ نخستین آثاری بودند که ارسطو و فلسفهٔ مدرسیِ قرونِ وسطی در جهان غرب برای صورت‌بندی و نظام‌مند‌کردنِ فیزیک نوشتند. در علمِ نوینِ فیزیک، این ایده‌ها به‌تدریج توسطِ آثارِ گالیلئو گالیله، آیزاک نیوتن و دیگران به چالش کشیده شدند. مفهومِ فضا و زمان مطلق تا سالِ ۱۹۰۵ باقی ماند، تا این‌که نسبیت خاص و آزمایش‌های پشتیبانِ آن، اعتبارش را از میان بردند.

پژوهشِ روان‌شناختی

پیچیدگیِ رو‌به‌رشدِ فناوری، پژوهشِ بیشتر دربارهٔ اکتسابِ دانش را ممکن ساخته است. پژوهشگران پاسخ‌های فیزیولوژیک، مانندِ ضربان قلب و حرکتِ چشم، را اندازه می‌گیرند تا واکنش به یک محرکِ خاص را به‌صورتِ کمّی بسنجند. داده‌هایِ فیزیولوژیکِ ملموس هنگامِ مشاهدهٔ رفتارِ نوزادان بسیار مفیدند، چراکه نوزادان نمی‌توانند، برخلافِ بیشترِ بزرگسالان یا کودکانِ بزرگ‌تر، چیزها (مانندِ واکنش‌هایشان) را با کلمات توضیح دهند.

پژوهش در فیزیکِ ساده‌انگارانه، به‌ویژه، به فناوری برایِ اندازه‌گیریِ نگاهِ چشم و زمانِ واکنش تکیه می‌کند. پژوهشگران از طریقِ مشاهده می‌دانند که نوزادان پس از مدتی نگاه‌کردن به یک محرکِ یکسان، دچار بی‌حوصلگی می‌شوند. این حالتِ بی‌حوصلگی خوگیری نامیده می‌شود. هنگامی که نوزادی به‌اندازهٔ کافی به یک محرک خو می‌گیرد، معمولاً نگاهش را برمی‌گرداند و به این ترتیب، به آزمایشگر بی‌حوصلگیِ خود را نشان می‌دهد. در این لحظه، آزمایشگر محرکِ دیگری را معرفی می‌کند. نوزاد سپس با توجه‌کردن به محرکِ جدید، از حالتِ خوگیری خارج می‌شود. در هر مورد، آزمایشگر زمانِ لازم برای خوگرفتنِ نوزاد به هر محرک را اندازه می‌گیرد.

به‌عنوانِ نمونه‌ای از کاربردِ این روش، پژوهشی از سوزان هسپوس و همکارانش، واکنشِ نوزادانِ پنج‌ماهه را به فیزیکِ مایعات و جامدات بررسی کرد. در این پژوهش به نوزادان نشان داده شد مایعی از یک لیوان به لیوانِ دیگر ریخته می‌شود، تا زمانی که به این رویداد خو گرفتند - یعنی زمانِ کمتری صرفِ نگاه‌کردن به این رویداد کردند. سپس، رویدادی به نوزادان نشان داده شد که در آن، مایع به جامد تبدیل می‌شد و به‌جایِ جاری‌شدن، از لیوان می‌غلتید. نوزادان مدتِ بیشتری به این رویدادِ جدید نگاه کردند؛ یعنی از حالتِ خوگیری خارج شدند.

پژوهشگران چنین استنباط می‌کنند که هرچه نوزاد زمانِ بیشتری برایِ خوگرفتن به یک محرکِ جدید صرف کند، آن محرک بیشتر با انتظاراتِ او از پدیده‌های فیزیکی در تضاد است. هنگامی که یک بزرگسال یک خطای دید را مشاهده می‌کند که از نظرِ فیزیکی غیرممکن به‌نظر می‌رسد، به آن توجه می‌کند تا زمانی که برایش معنادار شود.

عموماً باور بر این است که درکِ ما از قوانینِ فیزیکی صرفاً از تجربه ناشی می‌شود. اما پژوهش‌ها نشان می‌دهند نوزادان، که هنوز چنین دانشِ گسترده‌ای از جهان ندارند، همان واکنشِ طولانی‌شده را نسبت به رویدادهایی که از نظرِ فیزیکی غیرممکن به‌نظر می‌رسند، نشان می‌دهند. چنین پژوهش‌هایی این فرضیه را مطرح می‌کنند که همهٔ افراد با توانایی‌ای ذاتی برایِ درکِ جهانِ فیزیکی به دنیا می‌آیند.

اسمیت و کازاتی (۱۹۹۴) تاریخِ آغازینِ فیزیکِ ساده‌انگارانه را مرور کرده‌اند، به‌ویژه نقشِ روان‌شناسِ ایتالیایی، Paolo Bozzi، در این تاریخ.

انواعِ آزمایش‌ها

روندِ آزمایشیِ پایه‌ای در پژوهشِ فیزیکِ ساده‌انگارانه، شاملِ سه گام است: پیش‌بینیِ انتظارِ نوزاد، نقضِ آن انتظار، و اندازه‌گیریِ نتایج. همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، رویدادِ غیرممکن از نظرِ فیزیکی، توجهِ نوزاد را برایِ مدتِ طولانی‌تری نگه می‌دارد؛ امری که نشان‌دهندهٔ شگفت‌زدگی هنگامِ نقضِ انتظارات است.

جامدیت

یک آزمایش برای این‌که بفهمند نوزادان می‌دانند اشیایِ جامد نمی‌توانند از میانِ هم عبور کنند، این‌طور طراحی شده: ابتدا به نوزاد یک مربعِ صافِ جامد نشان می‌دهند که مثلِ یک درِ نیم‌باز، از این طرف به آن طرف می‌چرخد. بعد یک بلوکِ جامد سرِ راهش می‌گذارند، طوری که این چرخش را متوقف کند - همان چیزی که هر کسی انتظارش را دارد، پس نوزاد کم‌کم به این صحنه بی‌توجه می‌شود. اما وقتی آزمایشگر صحنه‌ای غیرممکن نشان می‌دهد - یعنی همان مربع طوری می‌چرخد که انگار از میانِ بلوک عبور می‌کند - نوزاد گیج می‌شود و مدتِ بیشتری به آن خیره می‌شود. همین توجهِ بیشتر نشان می‌دهد نوزاد فهمیده این اتفاق نباید ممکن باشد.

پنهان‌شدن

این آزمایش می‌سنجد که آیا نوزاد می‌داند وقتی چیزی از دیدش پنهان می‌شود، همچنان وجود دارد یا نه. ژان پیاژه این توانایی را «بقایِ شیء» نامید و در دههٔ ۱۹۵۰ ادعا کرد که این توانایی چیزی نیست که نوزاد از بدو تولد داشته باشد، بلکه باید آن را یاد بگیرد. بازیِ آشنایِ «دالی موشه» - همان که در آن صورتتان را می‌پوشانید و بعد ناگهان نشان می‌دهید - نمونه‌ای از همین موضوع است.

برای آزمودنِ این ادعا، آزمایشی طراحی شده: به نوزاد یک بلوک و یک صفحهٔ شفاف نشان می‌دهند تا خسته شود و توجهش کم شود. سپس یک تخته جلویِ هر دو شیء می‌گذارند تا از دید پنهان شوند. وقتی تخته را برمی‌دارند، بلوک ناپدید شده اما صفحه سرِ جایش است. نوزاد از این صحنه گیج می‌شود - چون او انتظار داشت بلوک هنوز آن‌جا باشد، حتی وقتی از دیدش پنهان بود. همین گیجی نشان می‌دهد نوزاد از قبل می‌دانسته اشیاء خودبه‌خود ناپدید نمی‌شوند.

جاگرفتن در ظرف

این آزمایش می‌سنجد که آیا نوزاد می‌فهمد یک شیءِ بزرگ‌تر نمی‌تواند کاملاً داخلِ ظرفی کوچک‌تر جای بگیرد یا نه. الیزابت اسپلکی، یکی از بنیان‌گذارانِ این حوزهٔ پژوهشی، اصلی به نامِ «اصلِ پیوستگی» را مطرح کرد: این‌که اشیاء همیشه به‌طورِ پیوسته در زمان و مکان وجود دارند - نه این‌که یک‌جا ناپدید و یک‌جایِ دیگر ظاهر شوند. هم آزمایشِ قبلی (پنهان‌شدن) و هم این آزمایش، بر پایهٔ همین اصل استوارند.

در این آزمایش، به نوزاد یک استوانهٔ بلند و یک ظرفِ استوانه‌ایِ بلند نشان می‌دهند. آزمایشگر نشان می‌دهد استوانه داخلِ ظرف جا می‌شود - نوزاد این را طبیعی می‌داند و کم‌کم خسته می‌شود. سپس آزمایشگر همان استوانهٔ بلند را داخلِ یک ظرفِ بسیار کوتاه‌تر می‌گذارد؛ اتفاقی که از نظرِ فیزیکی غیرممکن است. نوزاد از دیدنِ این صحنه گیج می‌شود و توجهش طولانی‌تر می‌شود - نشانه‌ای از این‌که او می‌دانست ظرفِ کوتاه‌تر نمی‌تواند جایِ کافی برایِ استوانهٔ بلندتر داشته باشد.

پژوهشِ بایارژون

یافته‌های Renee Baillargeon باعث شد ایدهٔ "دانشِ ذاتی" در نوزادان، به یکی از موضوعاتِ اصلیِ پژوهشِ روان‌شناسی تبدیل شود. روشِ اصلیِ او این بود که ببیند نوزادان کدام صحنه را بیشتر دوست دارند تماشا کنند. پژوهشگران این ترجیح را از رویِ مدت‌زمانی که نوزاد پیش از خسته‌شدن به یک صحنه خیره می‌ماند، می‌سنجیدند - و معتقد بودند این ترجیح نشان می‌دهد نوزاد توانسته میانِ دو صحنه فرق بگذارد.

جستارهای وابسته

• فیزیک کارتونی
• عقل سلیم
• الیزابت اسپلکی
• روان‌شناسی عامیانه
• هستی‌شناسی سست