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EP010 | 无处不在的(直觉)物理

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参考文献

  • Kubricht, J. R., Holyoak, K. J., & Lu, H. (2017). Intuitive physics: Current research and controversies. Trends in cognitive sciences, 21(10), 749-759
  • McCloskey, M. (1983). Intuitive physics. Scientific American, 248(4), 122-131.
  • Ullman, T. D., Spelke, E., Battaglia, P., & Tenenbaum, J. B. (2017). Mind games: Game engines as an architecture for intuitive physics. Trends in cognitive sciences, 21(9), 649-665.
  • Battaglia, P. W., Hamrick, J. B., & Tenenbaum, J. B. (2013). Simulation as an engine of physical scene understanding. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(45), 18327-18332.

在生活中,我们对很多东西都有下意识的判断。铅笔从桌子上滚落抬手去哪儿接,队友踢出的足球会朝哪儿行进,在没有交通指示灯的路口怎么过马路,小朋友抬手放的新积木会让整个积木大厦坍塌……在这些日常生活的场景中,我们时时刻刻都在预测接下来会是怎么样,而这些体验似乎都需要物理知识进行计算。可是,我们也并没有不断停下来,运用物理公式计算每一个物理现象,我们的判断和行为都发生得非常快。这种无处不在的对物理现象的直觉是什么呢?我们的直觉和实际的物理计算相符吗?拥有直觉物理与在学校学习的物理有什么联系呢?大脑是如何在短时间内快速计算出符合物理现象的判断呢?

主要内容

00:03:19

Elsa介绍她的分解质子角动量分布的研究,她提到把电子当做带电小球这种基于经验的类比是不恰当的。因为在这个图像中,小球表面的速度将超过光速,这违反了相对论。因此在量子物理中,角动量需要有新的定义。

00:05:29

HC介绍如何通过脑影像来预测认知能力的变化,利用居民的第一次采集的脑印象来判断其接下来五年的变化。她还介绍了如何把大脑当做不同部件的计算机模拟,用测试计算机稳定性的方法来模拟人脑认知能力的稳定性。

00:09:11

直觉物理:我们虽然不是每时每刻在通过物理公式计算物理现象,但是通常可以做出一些正确的直觉判断。

00:22:23

快速的直觉物理判断与谨慎的对于物理知识的思考之间可能有冲突。

00:25:29

棒球运动员并不是通过计算球的飞行抛物线来接球,而是通过一些经验手段,比如保持球与自己的注视角度保持固定。同样,扔飞镖也很少有人计算物理公式,而是通过不断地练习来提高准确率。

00:28:39

牛顿三大定律,以及牛顿三大定律与直觉和日常经验的差距。

00:36:30

伽利略克服直觉和经验,通过巧妙的实验设计和“抽象理想情境”的思考方式,推断出不受力的物体会保持匀速直线运动。

00:40:34

人为什么能理解日常生活中的物理?认知科学的一个假设是人脑可能有一个“物理引擎” 。

00:50:39

人脑中的物理引擎是否通过进化写进了基因?这个物理引擎能否跟随人类的发展继续进化?

00:54:23

深度学习框架利用像素级别的信息做出物理判断,而不是通过抽象物理变量来学习物理,这样的机器学习模型能成功吗?

01:11:07

老师能够利用什么方法来帮助学生形成符合自然物理规律的直觉?


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