Znajdź zawartość

Przestrzeń jest zwykle postrzegana jako nieskończenie podzielna. Jeśli wybierzemy dwa dowolne punkty w przestrzeni, to możemy wyznaczyć pomiędzy nimi połowę odległości. Tymczasem dwóch naukowców z UCLA (Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles) zauważyło, że podzielenie przestrzeni na nieciągłe fragmenty, podobne do szachownicy, wyjaśnia pewne właściwości elektronów. Profesor Chris Regan i student Matthew Mecklenburg pracowali nad tranzystorami z grafenu gdy stwierdzili, że potraktowanie przestrzeni jak szachownicy wyjaśnia, w jaki sposób elektrony mogą otrzymywać spin. Naukowcy stwierdzili, że elektrony zyskują spin dzięki temu, że przebywają w określonej pozycji, na "czarnych" bądź "białych" polach "szachownicy". Moment własny pędu - czyli właśnie spin - pojawia się, gdy te "pola" są na tyle blisko siebie, że nie można znaleźć dzielącej ich granicy. "Spin elektronów może pojawiać się dlatego, że przestrzeń w bardzo małych wymiarach nie jest gładka, ale pofragmentowana, jak szachownica" - stwierdził Regan. Spin, dzięki temu, że może przyjmować tylko dwie wartości, pozwala wyjaśnić stabilność materii, naturę wiązań chemicznych i wiele innych zjawisk. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób elektrony "zarządzają" spinem i związanym z nim ruchem obrotowym. Jeśli elektron ma średnicę, to jego powierzchnia musiałaby poruszać się szybciej od prędkości światła, co narusza teorię względności. Eksperymenty wykazały, że elektron nie ma średnicy, jest punktem bez powierzchni i mniejszych struktur. Już w pierwszej połowie XX wieku Paul Dirac dowiódł, że spin elektronu jest związany ze strukturą czasoprzestrzeni, łącząc mechanikę kwantową z teorią Einsteina. Jednak równanie Diraca nie wyjaśnia, w jaki sposób elektron, który jest punktem, uzyskuje moment pędu, ani dlaczego spin przyjmuje tylko dwie wartości. Teraz Regan i Mecklneburg wpadli na proste wyjaśnienie zagadki. "Chcieliśmy obliczyć wzmocnienie sygnału w grafenowym tranzystorze" - stwierdził. Do przeprowadzenia wyliczeń konieczne było zbadanie, w jaki sposób światło wpływa na elektrony w grafenie. Elektrony te przeskakują pomiędzy atomami grafenu tak, jak figury po szachownicy, z tą jednak różnicą, że grafenowa "szachownica" jest trójkątna. Pola "ciemne" wskazują na "góra", pola "jasne" na "dół". Gdy elektron w grafenie zaabsorbuje foton, przeskakuje z pola jasnego na ciemne. To prowadzi do zmiany kierunku spinu. Innymi słowy, przesunięcie elektronu na inną pozycję zmienia jego spin. Spin jest zaś określany przez układ geometryczny siatki krystalicznej grafenu i jest różny od dotychczasowego spinu elektronu. "Mój promotor doktoryzował się ze struktury elektronu. Byliśmy niezwykle podekscytowani stwierdzając, że spin zależy od siatki krystalicznej. To z kolei każe nam się zastanowić, czy zwykły spin elektronu nie powstaje w ten sam sposób" - mówi Mecklenburg. Profesor Regan dodaje, że byłoby dziwne, gdyby tylko grafen posiadał sieć krystaliczną zdolną do generowania spinu.

Do wieku 4 lat dzieci oznaczają czas, odnosząc się do fizycznych odległości. Wg Daniela Casasanto z Instytutu Psycholingwistyki Maxa Plancka, rozumienie abstrakcyjnych pojęć, a więc i czasu, wywodzi się od obserwacji oraz zachowań dzieci w rzeczywistym świecie i nie zależy od oddziaływań kulturowych czy języka obfitującego w metafory (Cognitive Science). Odkryliśmy, że reprezentacje czasu zależą od przestrzeni tak samo silnie u 4-, jak i 10-latków, chociaż 4-latki mają niewielkie doświadczenie związane z używaniem w języku metafor przestrzeń-czas. Do wieku 10 lat dzieci słyszą i korzystają z wielu takich sformułowań, np. "odległy w czasie" czy "dążyć do porozumienia". Wcześniejsze badania Casasanto na dorosłych ujawniły, że oszacowując, ile czasu potrzeba, by linie rozciągnęły się na szerokość ekranu komputera, badani sugerowali się przebytą odległością. Jeśli dwie linie w tej samej jednostce czasu wydłużały się na różne odległości, ochotnicy uznawali, że mniejsza poruszała się krócej, a większa dłużej niż w rzeczywistości. W nowym studium podobną wrażliwość na wskazówki dot. odległości stwierdzono u 99 dzieci z przedszkoli i szkół podstawowych w Salonikach. Na początku psycholodzy sprawdzili, że dzieci potrafią zidentyfikować dłuższą z dwóch linii i wskazać, który z dwóch jednocześnie wyświetlanych rysunkowych ślimaków skacze przez dłuższy czas. Następnie każdy maluch oglądał 3 inne filmiki, ukazujące pary ślimaków (czerwonych i niebieskich), które ścigają się od lewej do prawej na równoległych torach. Część zwierzątek przebywała różne odległości w tym samym przedziale czasowym, część różne odległości w różnych okresach, a pozostałe te same odległości w różnych przedziałach czasowych. Ślimaki przemieszczały się o 400 lub 600 pikseli i potrzebowały na to 4 lub 6 sekund. Bez względu na wiek, próbując stwierdzić, ile czasu zajęło rysunkowym postaciom dotarcie do celu, dzieci silnie polegały na odległości przebytej przez każdą z nich. W jednym z przykładów zwierzę, które w czasie 4-sekundowego wyścigu dopełzało dalej, często uznawano za osobnika poruszającego się dłużej od swojego rywala. Dzieci zazwyczaj ignorowały jednak dane dotyczące czasu, w którym każdy ślimak z pary się poruszał (przez całe 4 lub 6 sekund czy krócej) i czy obaj zawodnicy zatrzymywali się w tym samym punkcie. Casasanto odnotowuje, że ojczystym językiem badanych dzieci był grecki. Mówiąc o czasie, jego użytkownicy nie muszą używać słów odnoszących się do odległości. Eksperymentatorzy mogli więc zadawać maluchom pytania związane z czasem, nie posługując się wprowadzającymi zamęt metaforami.

To, w jaki sposób szukamy fizycznych obiektów, np. zgubionych okularów czy książki, odnosi się też do poszukiwania w sensie abstrakcyjnym, a więc choćby słów lub rozwiązania jakiegoś problemu (Psychological Science). Jeśli szukanie czegoś w przestrzeni jest podobne do poszukiwania czegoś w głowie, wyłaniają nam się wspaniałe perspektywy odnalezienia wspólnych korzeni ludzkiego zachowania w rozmaitych dziedzinach – twierdzi Peter Todd z Indiana University. Oprócz Todda w planowaniu eksperymentu wzięli udział Robert Goldstone oraz Thomas Hills (szef zespołu). Zależało im na opisaniu mechanizmów, wykorzystywanych przez ludzi przy poszukiwaniu w fizycznej przestrzeni i w warunkach abstrakcyjnych. Studium Amerykanów dotyczyło dwóch modeli: 1) eksploatacji, kiedy szukający pozostaje w jednym miejscu lub przy jednym zadaniu, dopóki nie odniesie z tego wymiernych korzyści i 2) eksploracji, gdy człowiek przerzuca się z miejsca w miejsce albo od zadania do zadania, poszukując nowych źródeł do wykorzystania. Potem psycholodzy sprawdzali, czy model szukania zastosowany jako pierwszy, w tym przypadku w przestrzeni, wpłynął na następujące później poszukiwania abstrakcyjne (priming). Zadaliśmy sobie pytanie, czy mechanizm wykorzystywany przez prostsze organizmy w ramach poszukiwania pożywienia ma jakieś odniesienie do przekopywania przez nas zasobów umysłu [...]. Niektórzy ludzie mogą być bardziej przywiązani do jednego z modeli poszukiwań, stąd kłopoty ze skoncentrowaniem się na jednym zadaniu albo wręcz przeciwnie – z "odklejeniem się" od jakiegoś pomysłu czy rozwiązania. Skrajna forma modelu eksploracji to zespół nadpobudliwości psychoruchowej (ADHD), drugie ekstremum to zaburzenia obsesyjno-kompulsywne. Teoria ta zazębia się z niedawnymi odkryciami w zakresie chemii mózgu. Zachowania eksploracyjne – w sensie dosłownym lub w zaciszu umysłu – są napędzane przez spadek poziomu jednego z neuroprzekaźników: dopaminy. Z kolei wiele zaburzeń powiązanych w jakimś stopniu z uwagą, np. ADHD, uzależnienie od narkotyków, pewne formy autyzmu oraz schizofrenia, także występują przy deficycie dopaminy. Todd, Goldstone i Hills uważają, że czyjś indywidualny styl poszukiwania można określić na podstawie zachowania przy komputerze albo podczas zabawy z tradycyjną grą planszową. Za pomocą odpowiednich programów da się nim kierować, co wg psychologów, stwarza pole do popisu dla terapeutów. W pierwszym eksperymencie zadanie ochotników polegało na poszukiwaniu ukrytych zasobów (wody i pożywienia) w cyfrowym świecie. Gdy przypadkowo natknęli się na "żyłę złota", mieli zadecydować, czy i kiedy ruszyć w dalszą drogę. W tym czasie naukowcy śledzili ich ruchy. Wolontariusze eksplorowali dwa różne środowiska: 1) z mniej licznymi, za to bogatszymi źródłami zasobów oraz 2) z rozproszonymi, lecz uboższymi centrami dóbr. W założeniu charakter badanego środowiska miał prowadzić do wytypowania najskuteczniejszej strategii poszukiwań. W 1. ze światów lepiej pozostać w miejscu, jak długo się da, zanim zostanie ponownie wdrożony tryb eksploracyjny. W drugim korzystniej jest wziąć, co się da, i szybko przemieszczać się dalej, unikając, oczywiście, powrotów w już "przetrząśnięte" miejsca. Po ukończeniu tego zadania badani uczestniczyli w grze o bardziej abstrakcyjnym charakterze. Dostawali zestaw liter i mieli z niego ułożyć tak dużo słów, jak tylko się dało. Tak jak w skrablach, w każdej chwili mogli zażądać wymiany liter na nowe. Akademicy z Indiana University słusznie się domyślali, że mózg potrafi dostosować tryb poszukiwań do wymogów zadania, ale wcześniejsze zadania mogą sprawić, że jeden z ich jest bardziej dostępny. Poza tym w grę wchodzą indywidualne preferencje. Każdy ma jakiś ulubiony sposób eksplorowania, który uwidacznia się w zachowaniach różnego typu.