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素朴物理学または民間物理学は、基本的な物理現象に対する訓練を受けていない人間の 認識です。人工知能の分野では、素朴物理学の研究は人間の共通知識を形式化する取り組みの一部です。 [1]
民間物理学の多くの考えは、よく理解されている現象の単純化、誤解、または誤った認識であり、詳細な実験の有用な予測を与えることができないか、より徹底した観察と単純に矛盾しています。それらは時々真実であり、特定の限られたケースで真実であり、より複雑な効果に対する良い最初の近似として真実であり、または同じ効果を予測するが、根本的なメカニズムを誤解している可能性があります。
素朴物理学は、人間が物理世界の物体について主に直感的に理解していることを特徴としています。[2]物理世界に関する特定の概念は生来のものである可能性があります。[3]
例
素朴物理学の例には、一般的に理解されている、直感的な、または日常的に観察される自然の法則が含まれます。
- 上がったものは必ず下がってくる
- 落とした物はまっすぐ下に落ちる
- 固体は他の固体を通り抜けることはできない
- 真空は物を吸い込みます
- 物体は絶対的な意味では静止しているか動いているかのどちらかである
- 2つの出来事は同時か同時でないかのどちらかである
これらおよび類似の考えの多くは、西洋文明におけるアリストテレスや中世スコラ学者による物理学の定式化と体系化における最初の研究の基礎となった。現代の物理学では、これらはガリレオやニュートンなどの研究によって徐々に否定されていった。絶対同時性という考えは、特殊相対性理論とそれを支持する実験によって信用を失った1905年まで存続した。
心理学研究
技術の高度化により、知識獲得に関する研究がさらに進むようになりました。[4] [5]研究者は、特定の刺激に対する反応を定量化するために、心拍数や眼球運動などの生理学的反応を測定します。乳児は、ほとんどの大人や年長の子供のように言葉を使って物事（反応など）を説明することができないため、具体的な生理学的データは乳児の行動を観察するのに役立ちます。
素朴物理学の研究では、特に視線と反応時間を測定する技術に依存しています。研究者は観察を通じて、乳児は一定時間後に同じ刺激を見ると飽きてしまうことを知っています。 [2]この退屈は慣れと呼ばれます。乳児が刺激に十分慣れると、通常は目をそらし、実験者に退屈していることを知らせます。この時点で、実験者は別の刺激を導入します。すると、乳児は新しい刺激に注意を向けることで慣れを解きます。いずれの場合も、実験者は乳児が各刺激に慣れるまでにかかる時間を測定します。
この方法の使用例として、スーザン・ヘスポスと同僚による研究では、5か月の乳児の液体と固体の物理的性質に対する反応を研究しました。この研究では、乳児は、あるグラスから別のグラスに液体が注がれる様子を見せられ、その出来事に慣れるまで続けました。つまり、乳児はこの出来事をあまり見ませんでした。その後、乳児は液体が固体に変わる出来事を見せられ、液体はグラスから流れ落ちるのではなく、転がり落ちました。乳児は新しい出来事をより長く見ました。つまり、乳児は慣れを失っていました。[6]
研究者たちは、乳児が新しい刺激に慣れるのに時間がかかるほど、物理的現象に対する期待に反するものが多くなると推測しています。[2]大人は物理的に不可能と思われる錯覚を観察すると、それが意味を成すまでそれに注意を払います。
物理法則に対する理解は経験からのみ生まれると一般に信じられています。[7]しかし研究によると、世界についてのそのような広範な知識をまだ持っていない乳児は、物理的に不可能と思われる出来事に対しても同様の広範な反応を示します。[8]このような研究では、すべての人が物理世界を理解する生来の能力を持って生まれると仮定しています。
スミスとカサティ（1994）は素朴物理学の初期の歴史、特にイタリアの心理学者パオロ・ボッツィの役割についてレビューした。[9]
実験の種類
素朴物理学の研究における基本的な実験手順は、乳児の期待の予測、その期待の裏切り、そして結果の測定という3つのステップから成ります。前述のように、物理的に不可能な出来事は乳児の注意をより長く引き付け、期待が裏切られたときの驚きを示します。[2]
堅実性
乳児の固体に関する知識をテストする実験では、固体が別の固体を通り抜けるというあり得ない出来事が起こります。まず、乳児は、0°から180°までアーチ状に動く平らな固体の四角形を見せられます。次に、固体のブロックがスクリーンの進路に置かれ、スクリーンが動ききれないようにします。誰もが予想する通り、乳児はこの出来事に慣れます。次に、実験者はあり得ない出来事を作り出し、固体のスクリーンが固体のブロックを通り抜けます。乳児はこの出来事に混乱し、起こり得る出来事の試行よりも長く注意を払います。[10]
閉塞
遮蔽イベントは、たとえすぐには見えなくても、物体が存在するという知識をテストする。ジャン・ピアジェは、この概念を物体の永続性と呼んだ。ピアジェは、1950年代に発達理論をまとめたとき、物体の永続性は生得的なものではなく、学習されるものだと主張した。子供の遊びである「いないいないばあ」はこの現象の典型的な例であり、乳児が永続性について本当に理解していることを不明瞭にしている。この概念を反証するために、実験者はあり得ない遮蔽イベントを設計する。乳児にブロックと透明なスクリーンを見せ、乳児が慣れたら、物体が見えないように、物体の前に固体のパネルを置く。パネルを取り除くと、ブロックは消えるが、スクリーンは残る。ブロックが消えたことで乳児は混乱するが、これは物体が空間内で位置を維持し、単に消えるわけではないことを理解していることを示している。[11]
封じ込め
封じ込めイベントは、容器よりも大きな物体は容器に完全には収まらないという乳児の認識をテストする。素朴物理学運動を創始した心理学者の一人であるエリザベス・スペルケは、物体は時間と空間に連続して存在するという理解を伝える連続性原理を特定した。[2]閉塞実験と封じ込め実験はどちらも連続性原理にかかっている。実験では、乳児に背の高い円筒と背の高い円筒形の容器が示される。実験者は背の高い円筒が背の高い容器に収まることを実証し、乳児は予想される物理的結果に飽きる。次に実験者は背の高い円筒をはるかに短い円筒形の容器に完全に入れ、このあり得ない出来事が乳児を混乱させる。注意の延長は、容器は高さを超える物体を保持できないことを乳児が理解していることを示す。[12]
バイヤルジョンの研究
ルネ・バイヤルジョンの発表された研究結果は、生得的知識を心理学研究の最前線に押し上げた。彼女の研究方法は視覚的嗜好法を中心としていた。バイヤルジョンと彼女の追随者たちは、乳児がどのようにしてある刺激を他の刺激よりも好むかを研究した。実験者は、乳児が慣れるまで刺激を見つめる時間の長さで嗜好を判断した。研究者たちは、嗜好は乳児が2つの出来事を区別する能力を示すものだと考えている。[2]
参照
参考文献
- ^ Hayes, Pat (1979)。Michie, Donald (編)。「素朴な物理学の宣言」。マイクロエレクトロニクス時代のエキスパートシステム。エディンバラ: エディンバラ大学出版局。ISBN 0-85224-381-2。
- ^ abcdef Goswami, U. (2008).認知発達：学習脳。ニューヨーク、NY：Psychology Press。
- ^ 赤ちゃんは話すことも歩くこともできませんが、すでに液体の物理法則を理解しています https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160210110806.htm
- ^ A. Alzahrani および A. Whitehead、「ビデオ拡大を使用した非接触心拍数モニタリングのためのリアルなビデオの前処理」、2015 年 12 回コンピューターおよびロボット ビジョン会議、2015 年、pp. 261-268、doi :10.1109/CRV.2015.41
- ^ Pratesi, A., Cecchi, F., Beani, E. et al. 広い視野における乳児の注視能力を定量的に評価するための新しいシステム。BioMed Eng OnLine 14, 83 (2015). https://doi.org/10.1186/s12938-015-0076-7
- ^ ヘスポス、スーザン、フェリー、アリサ、リップス、ランス (2009)。「5 か月児は固体と液体に対して異なる期待を抱いている」心理科学20 ( 5): 603–611。
- ^ 「人間は、その考えに対して偏見を持っているため、生来の知識を持っているという考えを受け入れることができない」news.northeastern.edu 2019年10月17日。
- ^ Hespos, Susan (2012). 「幼児のための物理学：物体、物質、数に関する知識の起源を特徴付ける」Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science . 3 (1): 19–27. doi :10.1002/wcs.157. PMID 26302470 . 2021年6月26日閲覧。
- ^ スミス、B. ; カサティ、R. (1994). 「素朴な物理学：存在論の試論」.哲学心理学. 7 (2): 225–244. doi :10.1080/09515089408573121.
- ^ Baillargeon, R. (1994). 「乳児はどのようにして物理世界について学ぶのか?」. Current Directions in Psychological Science . 3 (5): 133–140. doi :10.1111/1467-8721.ep10770614. S2CID 144988926.
- ^ Baillargeon, R (2004). 「乳児の物理的世界」. Current Directions in Psychological Science . 13 (3): 89–94. doi :10.1111/j.0963-7214.2004.00281.x. S2CID 5634093.
- ^ Baillargeon, R.; Hespos, SJ (2001). 「閉塞と封じ込めイベントに関する乳児の知識：驚くべき矛盾」.心理科学. 12 (2): 141–147. doi :10.1111/1467-9280.00324. PMID 11340923. S2CID 1766183.