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# Biología Cuantitativa# Neuronas y cognición# Visión por Computador y Reconocimiento de Patrones# Física Biológica# Física cuántica

Vinculando la física cuántica con la percepción visual

Este artículo examina cómo la mecánica cuántica se relaciona con nuestra comprensión de la percepción visual.

― 7 minilectura


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Este artículo habla sobre cómo la física y la psicología se pueden conectar usando un modelo basado en un oscilador armónico cuántico, inspirado en el acto de parpadear. Este modelo ayuda a explicar ciertas experiencias visuales, en particular la percepción bistable, donde una imagen se puede ver de diferentes maneras, como el cubo de Necker.

Concepto de Percepción Bistable

La percepción bistable ocurre cuando algo que vemos se puede interpretar de más de una forma. Un buen ejemplo es el cubo de Necker, que se puede ver desde diferentes ángulos. Los investigadores han estado tratando de entender por qué nuestra percepción cambia entre estas interpretaciones. Este estudio introduce una nueva forma de pensar sobre este fenómeno al vincularlo con conceptos de la física cuántica.

La Mecánica Cuántica Conoce a la Psicología

Ha habido muchas discusiones sobre si los procesos complejos del cerebro se pueden explicar usando ideas de la mecánica cuántica. Algunos investigadores incluso han sugerido que el cerebro podría usar comportamientos cuánticos para procesar información. Los modelos tradicionales en psicología a menudo tienen dificultades para explicar varios patrones de comportamiento humano. Esto incluye problemas como la paradoja de Ellsberg, que trata sobre la toma de decisiones bajo riesgo.

Para abordar las limitaciones de los modelos clásicos, se han creado nuevas ideas basadas en la mecánica cuántica. Estos modelos cuánticos pueden describir mejor la forma en que nuestras mentes funcionan cuando enfrentan diferentes situaciones y decisiones. Sugerir que los estados mentales se pueden pensar como si estuvieran en múltiples condiciones a la vez, similar a un bit cuántico, o qubit, que también puede existir en múltiples estados.

El Cubo de Necker y los Modelos Cuánticos

El cubo de Necker sirve como un ejemplo útil para explicar la percepción bistable. En modelos clásicos, podríamos pensar en nuestra percepción como cambiando entre dos estados claros-llamémoslos "Estado A" y "Estado B." Sin embargo, en el modelo cuántico, estos estados pueden coexistir. Cuando miramos el cubo de Necker, nuestra percepción puede cambiar gradualmente entre estas dos interpretaciones.

Desde una perspectiva cuántica, el cubo de Necker se representa como estando en una superposición, donde está parcialmente en el Estado A y parcialmente en el Estado B hasta que hacemos un esfuerzo por enfocarnos en él. Esta idea explica por qué nuestra experiencia visual puede parecer fluctuar en lugar de saltar abruptamente de una forma a otra.

Parpadeos y Percepción

Una parte importante de este estudio se centra en cómo los parpadeos están relacionados con nuestra percepción. Los parpadeos cumplen funciones esenciales, como mantener nuestros ojos hidratados y frescos. Se sugiere que cada vez que parpadeamos, podría haber un ligero cambio en cómo percibimos la información visual.

Cuando parpadeamos, podría llevar a cambios sutiles en la claridad de lo que vemos, lo que puede ayudar a nuestros cerebros a cambiar entre diferentes interpretaciones de la misma imagen. Curiosamente, la investigación muestra que las personas mayores, que tienden a parpadear menos a menudo, también experimentan dificultades con las imágenes bistables. Esta conexión sugiere que los cambios físicos en el ojo podrían influir en nuestro procesamiento psicológico.

Cómo Funciona el Modelo

El modelo propuesto utiliza la idea de Osciladores Armónicos Cuánticos, que son sistemas que pueden moverse hacia adelante y hacia atrás en un patrón específico, como un péndulo o un columpio. En este contexto, este movimiento se usa para simular cómo nuestras percepciones podrían cambiar al ver figuras ambiguas como el cubo de Necker.

En el modelo, cuando un observador mira el cubo, el sistema cuántico que representa al cubo puede oscilar entre dos estados. Estas oscilaciones pueden ser influenciadas por factores como los parpadeos. El modelo muestra que las probabilidades de ver una interpretación sobre la otra pueden variar con el tiempo, apoyando la noción de que nuestra percepción es un proceso gradual en lugar de un cambio repentino.

Evidencia Experimental

Los investigadores realizaron experimentos para probar su modelo. Midieron cómo reacciona el cerebro cuando los participantes ven el cubo de Necker. Los resultados mostraron que la actividad cerebral se alinea bien con las predicciones de este modelo cuántico, confirmando que la percepción no cambia abruptamente sino que fluctúa suavemente con el tiempo.

Esta comprensión de la percepción también permitió a los investigadores predecir con qué frecuencia las personas podrían experimentar cambios perceptuales. Encontraron que incluso si las personas tratan de forzarse a mantener una vista particular del cubo, la tendencia natural de su percepción a cambiar no se puede controlar por completo.

Implicaciones Más Amplias

Los hallazgos de este estudio tienen implicaciones más allá de solo entender el cubo de Necker. Los mismos principios podrían aplicarse a varias ilusiones ópticas y otras situaciones donde la percepción puede cambiar. El modelo sugiere que las experiencias visuales son más complejas y matizadas de lo que se pensaba tradicionalmente.

Por ejemplo, otras ilusiones como el jarrón de Rubin o la imagen del pato-conejo muestran patrones similares de percepción bistable. El modelo del oscilador armónico cuántico puede explicar cómo cambia nuestra percepción en estos casos también. Los investigadores argumentan que mecanismos similares podrían explicar una amplia gama de procesos cognitivos que involucran cómo nuestras mentes manejan información conflictiva o imágenes ambiguas.

Disonancia Cognitiva

Una aplicación interesante de este modelo es entender la disonancia cognitiva-la incomodidad que sentimos al mantener dos creencias o valores conflictivos. Al igual que cómo las percepciones del cubo de Necker cambian, nuestras mentes oscilan entre diferentes ideas y creencias. Los investigadores sugieren que el modelo cuántico puede representar estas oscilaciones mentales, ofreciendo perspectivas sobre cómo resolvemos contradicciones en nuestros pensamientos.

Al usar la mecánica cuántica para describir estos estados mentales, el modelo ofrece una nueva perspectiva para entender la toma de decisiones y el comportamiento humano. Enfatiza que nuestros procesos psicológicos podrían ser más fluidos y dinámicos de lo que muchas teorías tradicionales permiten.

Conclusión

Este estudio ofrece una nueva mirada sobre cómo la física puede mejorar nuestra comprensión de la psicología, especialmente en relación con la percepción visual. Al integrar la mecánica cuántica y los procesos fisiológicos, el modelo destaca la compleja interacción entre cómo vemos las cosas y cómo nuestros cerebros las interpretan. Abre nuevos caminos para explorar diversos fenómenos psicológicos, lo que podría llevar a una comprensión más profunda de la cognición humana y el comportamiento.

El modelo propuesto sirve como una herramienta para entender la percepción bistable y como un marco más amplio para conceptualizar los procesos mentales. Invita a una mayor investigación sobre las conexiones entre acciones físicas, como parpadear, y nuestras experiencias psicológicas, cambiando potencialmente la forma en que pensamos sobre la mente y la visión. A medida que continuamos investigando estas relaciones, podemos descubrir aún más sobre las complejidades de la percepción y el pensamiento humano.

Fuente original

Título: Linking Physics and Psychology of Bistable Perception Using an Eye Blink Inspired Quantum Harmonic Oscillator Model

Resumen: This paper introduces a novel quantum-mechanical model that describes psychological phenomena using the analogy of a harmonic oscillator represented by an electron trapped in a potential well. Study~1 demonstrates the application of the proposed model to bistable perception of ambiguous figures (i.e., optical illusions), exemplified by the Necker cube. While prior research has theoretically linked quantum mechanics to psychological phenomena, in Study~2 we demonstrate a viable physiological connection between physics and bistable perception. To that end, the model draws parallels between quantum tunneling of an electron through a potential energy barrier and an eye blink, an action known to trigger perceptual reversals. Finally, we discuss the ability of the model to capture diverse optical illusions and other psychological phenomena, including cognitive dissonance.

Autores: Ivan S. Maksymov, Ganna Pogrebna

Última actualización: 2023-06-23 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2307.08758

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.08758

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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