“人类大脑并非为了理解高级物理学而进化”的陈词滥调经常被用于科普。
毕竟，早期人类的优先事项仅限于理解和应对捕食者的威胁，学习如何养活自己和群体，寻找有利于身体机能的条件，以及决定谁可能是一个好的生育后代的对象。那么，理解物理学的复杂性似乎是一项不必要、代谢成本高昂且对人类生存和繁衍没有真正益处的任务，对吧？
当然，经典物理学的定律，如牛顿的关于速度和动量的概念，似乎对我们来说很有意义，因为它们描述了我们体验到的世界中物体的行为。当艾萨克·牛顿宣称，除非有外力作用，否则物体的运动状态不会改变，我们很容易理解这一点，因为它直接关系到我们对事物在世界中如何运动和表现的感知。
但现代物理学提出的一些后经典概念——如纠缠、暗物质和多重宇宙——似乎与我们常识对世界的认知相悖。我们常常通过引用那个流行的陈词滥调来解释非定域粒子动力学、波粒二象性以及近乎无限可能现实的潜在性的反直观性：这些概念似乎超出了我们专业认知机器的能力范围。
像专家那样思考
思考这些问题很痛苦。嗯，至少对我们大多数人来说是这样。为什么？长期以来，神经科学家一直在研究从落下的苹果到暗物质等各种概念是如何在大脑的神经底物中表示的。
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利用功能性核磁共振成像（fMRI，跟踪大脑血液流动的位置）和其他技术，卡内基梅隆大学认知大脑成像中心（Center for Cognitive Brain Imaging）的 Robert Mason 和他的同事们试图识别抽象科学概念的神经激活模式。特别是那些与后经典物理学中一些看似更荒谬的想法相关的模式。
当他们让训练有素的物理学家去年思考特定的物理概念时，研究人员发现，“物理学领域的专家知识具有可测量的神经痕迹，并且在专家之间具有一定的相似性，”Mason 说。“即使他们接受过不同体系的训练，使用不同的第一语言，我们也能够跨个体识别出概念。”
这项研究在教育方面可能产生一些令人难以置信的启示。“这可能是一个非常科幻的想法，但我们也许能够通过将学生知识与专家的知识大脑状态进行比较来评估学生知识，因为它的可测量性并且在专家之间是一致的，”他补充道。
尽管这些神经表征足够一致，可以在个体之间识别出来，但 Mason 强调，大脑是一个动态的、依赖于上下文的实体——并且大脑在不同时间、不同个体之间表示概念的方式存在很大差异。
“每次我们想到一个概念，大脑都会有一些共同的痕迹，使得它可以在个体以及跨个体的大脑[功能性]核磁共振成像中被识别出来，但很可能也会有对上下文敏感的反应，”他说。“即使是一个简单的概念，在每次遇到时也不太可能具有完全相同的活动模式。”
重新思考思维
虽然 Mason 研究的参与者数量相对较少（招募专家物理学家参加心理学研究并不容易），但发现的数据与对不同概念领域中概念的神经语义学进行的更大规模调查相似且一致。
例如，许多后经典概念的性质需要考虑其他可能的世界，例如许多漫画迷熟悉的多重宇宙概念。在之前的研究中，与假设性或推测性推理相关的大脑区域在需要这种抽象思维的后经典概念的神经信号中发挥了重要作用。
此外，后经典概念通常需要将未知或不可观察的事物与已知事物进行协调。在理解一个正在展开的故事时，也经常需要用到这个过程；在这个研究中，当物理学家思考某些后经典概念时激活的大脑区域，在另一项研究中，当读者判断一个新故事片段的连贯性时，这些区域也会激活。
在某种程度上，似乎我们的大脑正在重新利用那些可能传统上用于执行更普遍概念任务的区域——这些原始任务与较新的、后经典的物理概念具有相似的特征。
“我的想法是，大脑有各种区域专门负责不同类型的思考，也许在皮层不同区域有冗余，”Mason 说。“它可能正在重新利用用于其他任务和思维的结构，但也可能是某些区域存在，可以随着新思想的出现并被个体持续使用而进行调整。”
纵观历史，我们的思想已经适应了哲学、道德、讲故事等领域的抽象思想——在这些领域，细微的概念无法简化为简单的视觉表征，而且我们随时面临矛盾。
也许我们的大脑，长期以来，已经具备了表示后经典物理学等高级概念的工具。也许我们对大脑无法编码复杂理论的能力的描述，低估了我们大脑作为一个可塑、适应性实体的能力。这无疑给了我们很多值得思考的东西。
