Наивная физика или народная физика — это неподготовленное человеческое восприятие основных физических явлений . В области искусственного интеллекта изучение наивной физики является частью усилий по формализации общих знаний людей. [1]
Многие идеи народной физики являются упрощениями, недоразумениями или неверными восприятиями хорошо изученных явлений, неспособными дать полезные предсказания детальных экспериментов или просто противоречат более тщательным наблюдениям. Иногда они могут быть верными, верными в определенных ограниченных случаях, верными как хорошее первое приближение к более сложному эффекту или предсказывать тот же эффект, но неправильно понимать лежащий в его основе механизм.
Наивная физика характеризуется в основном интуитивным пониманием людьми объектов физического мира. [2] Некоторые представления о физическом мире могут быть врожденными. [3]
Некоторые примеры наивной физики включают общепонятные, интуитивные или повседневно наблюдаемые правила природы:
Многие из этих и подобных идей легли в основу первых работ по формулированию и систематизации физики Аристотелем и средневековыми схоластами в западной цивилизации . В современной науке физике они постепенно были опровергнуты работами Галилея , Ньютона и других. Идея абсолютной одновременности просуществовала до 1905 года, когда специальная теория относительности и поддерживающие ее эксперименты ее дискредитировали.
Растущая сложность технологий делает возможным больше исследований в области приобретения знаний. [4] [5] Исследователи измеряют физиологические реакции, такие как частота сердечных сокращений и движение глаз , чтобы количественно оценить реакцию на определенный стимул. Конкретные физиологические данные полезны при наблюдении за поведением младенцев, поскольку младенцы не могут использовать слова для объяснения вещей (например, своих реакций) так, как это делают большинство взрослых или детей старшего возраста.
Исследования в области наивной физики опираются на технологию для измерения взгляда и времени реакции в частности. Благодаря наблюдению исследователи знают, что младенцам становится скучно смотреть на один и тот же стимул после определенного периода времени. [2] Эта скука называется привыканием . Когда младенец достаточно привыкает к стимулу, он или она, как правило, отводит взгляд, предупреждая экспериментатора о своей скуке. В этот момент экспериментатор вводит другой стимул. Затем младенец отвыкает, обращая внимание на новый стимул. В каждом случае экспериментатор измеряет время, необходимое младенцу для привыкания к каждому стимулу.
В качестве примера использования этого метода можно привести исследование Сьюзан Хеспос и ее коллег, в котором изучались реакции пятимесячных младенцев на физику жидкостей и твердых тел. Младенцам в этом исследовании показывали, как жидкость переливается из одного стакана в другой, пока они не привыкали к этому событию. То есть они тратили меньше времени на наблюдение за этим событием. Затем младенцам показывали событие, в котором жидкость превращалась в твердое вещество, которое выпадало из стакана, а не вытекало. Младенцы дольше смотрели на новое событие. То есть они отвыкали. [6]
Исследователи делают вывод, что чем больше времени требуется младенцу, чтобы привыкнуть к новому стимулу, тем больше он нарушает его или ее ожидания относительно физических явлений. [2] Когда взрослый человек наблюдает оптическую иллюзию, которая кажется физически невозможной, он будет уделять ей внимание до тех пор, пока она не обретет смысл.
Обычно считается, что наше понимание физических законов возникает исключительно из опыта. [7] Но исследования показывают, что младенцы, которые еще не обладают столь обширными знаниями о мире, имеют такую же расширенную реакцию на события, которые кажутся физически невозможными. [8] Такие исследования предполагают, что все люди рождаются с врожденной способностью понимать физический мир.
Смит и Казати (1994) рассмотрели раннюю историю наивной физики и особенно роль итальянского психолога Паоло Боцци . [9]
Основная экспериментальная процедура исследования наивной физики включает три шага: предсказание ожиданий младенца, нарушение этих ожиданий и измерение результатов. Как упоминалось выше, физически невозможное событие удерживает внимание младенца дольше, что указывает на удивление, когда ожидания нарушаются. [2]
Эксперимент, проверяющий знания младенца о твердости, включает невозможное событие прохождения одного твердого объекта через другой. Сначала младенцу показывают плоский, твердый квадрат, движущийся от 0° до 180° в форме дуги. Затем на пути экрана помещают твердый блок, не давая ему завершить полный диапазон движения. Младенец привыкает к этому событию, поскольку это то, чего можно было бы ожидать. Затем экспериментатор создает невозможное событие, и твердый экран проходит через твердый блок. Младенец сбит с толку событием и наблюдает дольше, чем в испытании с вероятным событием. [10]
Событие окклюзии проверяет знание о том, что объект существует, даже если он не виден сразу. Жан Пиаже изначально назвал это понятие постоянством объекта . Когда Пиаже сформировал свою теорию развития в 1950-х годах, он утверждал, что постоянство объекта является приобретенным, а не врожденным. Детская игра в прятки является классическим примером этого явления, и она скрывает истинное понимание младенцами постоянства. Чтобы опровергнуть это представление, экспериментатор разрабатывает невозможное событие окклюзии. Младенцу показывают блок и прозрачный экран. Младенец привыкает, затем перед объектами помещают сплошную панель, чтобы скрыть их от обзора. Когда панель убирают, блок исчезает, но экран остается. Младенец в замешательстве, потому что блок исчезает, что свидетельствует о том, что он понимает, что объекты сохраняют местоположение в пространстве, а не просто исчезают. [11]
Событие сдерживания проверяет осознание 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 передает понимание того, что объекты существуют непрерывно во времени и пространстве. [2] Оба эксперимента по окклюзии и 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 скучно от ожидаемого физического результата. Затем экспериментатор полностью помещает высокий цилиндр в гораздо более короткий цилиндрический контейнер, и невозможное событие сбивает младенца с толку. Расширенное внимание демонстрирует понимание младенцем того, что контейнеры не могут удерживать предметы, которые превышают их по высоте. [12]
Опубликованные результаты исследований Рене Байяржо выдвинули врожденные знания на передний план в психологических исследованиях. Ее метод исследования был сосредоточен на технике визуального предпочтения. Байяржо и ее последователи изучали, как младенцы проявляют предпочтение одному стимулу перед другим. Экспериментаторы оценивают предпочтение по продолжительности времени, в течение которого младенец будет смотреть на стимул до привыкания. Исследователи полагают, что предпочтение указывает на способность младенца различать два события. [2]
