• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.10.2024, 13:11
Полина Меньшова
13
56,1 тыс

Люди восприняли ноль как число, а не как «ничто»

❋ 5.3

Натуральные, или счетные, числа обозначают количество чего-либо или порядковый номер предмета относительно других. Ноль, не относящийся к натуральным числам, кодирует пустоту, отсутствие каких бы то ни было предметов. Однако человеческий мозг реагирует на него как на очень маленькое число, обнаружили ученые из Германии.

Кадр из фильма «Одаренная»
Кадр из фильма «Одаренная» / © Fox Searchlight Pictures

Ноль — одно из самых абстрактных и при этом важных понятий в математике. Согласно предыдущим исследованиям, дети осознают его не сразу — гораздо позже, чем осваивают целые положительные (натуральные, счетные) числа. У животных, с которыми человек разделяет невербальную систему количественной оценки, заметно рудиментарное понимание нулевой численности.

Специалисты из Боннского университета в Германии с помощью вживленных в человеческий мозг электродов изучили, как именно он обрабатывает понятие нуля. Научную статью с результатами эксперимента опубликовал журнал Current Biology.

«Для мозга, который эволюционировал, чтобы обрабатывать сенсорные стимулы («что-то»), восприятие пустых множеств (то есть «ничего») как значимой категории требует высокого уровня абстракции, а значит способности представлять явление независимо от опыта и за пределами того, что воспринимается. Мозгу нужно интерпретировать «ничто» как «нечто», как математический объект», — пояснили авторы публикации.

В исследовании участвовали 17 человек с эпилепсией, которые проходили нейрохирургическое лечение. Во время предоперационной подготовки им в средние височные доли мозга имплантировали электроды, позволяющие измерять активность отдельных нервных клеток в режиме реального времени.

Сам эксперимент заключался в том, что люди выполняли задания, а исследователи наблюдали за поведением нейронов мозга. В заданиях нужно было отнести к четным или нечетным числа, записанные в двух форматах: символическом (арабские цифры) и несимволическом (наборы точек, в том числе «пустой» набор). Упрощенную версию этого испытания прошли и 19 здоровых людей, чтобы исследователи могли учесть особенности поведенческих реакций, которые обусловлены эпилепсией.

Оказалось, что вне зависимости от формы записи на ноль специфически реагируют определенные нейроны в средней височной доле головного мозга. Они одновременно воспринимали ближайшее к нулю натуральное число — единицу. Ученые сделали вывод, что мозг не рассматривает ноль как уникальную или отдельную категорию «небытия», а делает пустые множества наименьшей величиной на «воображаемой числовой прямой». При этом ноль, представленный в виде цифры, обрабатывался так же, как другие числа, а на обработку несимволической записи требовалось больше времени.

Исследователи показывали участникам эксперимента ноль как цифру и как пустой набор точек и сравнивали реакцию мозга на эти изображения / © Esther F. Kutter et al., Current Biology
Исследователи показывали участникам эксперимента ноль как цифру и как пустой набор точек и сравнивали реакцию мозга на эти изображения / © Esther F. Kutter et al., Current Biology

Авторы исследования подчеркнули, что из-за эпилепсии нельзя было свободно выбирать точное расположение электродов. Кроме того, регистрируемая активность могла исходить из областей мозга, которые содержат патологически измененную ткань.

В будущем исследователи считают важным рассмотреть, зависит ли восприятие нуля от контекста или принадлежности человека к той или иной культуре. Знания в этой области позволят лучше понять, как мозг работает с абстрактными понятиями.

«Поведение и умственные способности человека обусловлены работой нейронов в головном мозге. Наша цель — понять, как активность отдельных нейронов и их ансамблей механистически связана с различными математическими операциями. Это понимание будет иметь решающее значение для оказания помощи людям с особыми нарушениями, связанными с числами, такими как дискалькулия в процессе развития — трудности при изучении чисел — и акалькулия, которая относится к приобретенным нарушениям счета после травм головного мозга», — подытожили ученые.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Журналист, преподаватель НИУ ВШЭ, главный редактор медиа о русском языке «Изборник». Специализируется на популяризации лингвистики, психологии, нейробиологии и медицины.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
27 ноября, 11:05
Игорь Байдов

Долгое время ученые полагали, что сотни гигантских статуй на острове Пасхи создали представители местной общины под руководством одного вождя. Однако авторы нового исследования поставили эту гипотезу под сомнение. Детальная трехмерная карта главного каменного карьера острова указала на более сложную картину. Вероятно, монументы были плодом творчества и соперничества небольших независимых групп.

26 ноября, 12:39
Игорь Байдов

Что стало настоящим фундаментом власти — умение обрабатывать землю или контроль над некоторыми культурными растениями? Авторы нового исследования пришли к выводу, что появление первых крупных сообществ и государств зависело не от земледелия в целом, а от выращивания определенных злаков. Эти культуры было легко хранить и, еще важнее, невероятно просто облагать налогом, что и дало толчок появлению цивилизации.

26 ноября, 13:12
Александр Березин

Гамма-излучение, зафиксированное гамма-телескопом «Ферми», по мнению исследователя, может объясняться только распадом вимпов, частиц темной материи, в существовании которых множество других физиков уже разуверились. Если независимые проверки подтвердят открытие, это может существенно изменить космологическую картину мира.

21 ноября, 10:02
ПНИПУ

Так называемые зумеры и альфа, несмотря на молодой возраст, уже формируют ключевые поведенческие и потребительские тренды. Ученые Пермского Политеха рассказали, почему обозначение поколений начали с конца алфавита, как альфа и зумеры отличаются в способности к терпеливости, совмещении цифрового и реального «Я», подходу к профессиональной деятельности и отношении к финансам, какое мышление пришло на смену клиповому и как использование искусственного интеллекта повлияет на авторитет родителей.

26 ноября, 16:18
ФизТех

Коллектив российских ученых из МИРЭА — Российского технологического университета, Центра фотоники двумерных материалов МФТИ, Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН и ряда других ведущих научных центров провел глубокое исследование кристаллической структуры широко используемых пьезоэлектрических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Используя метод рентгеноструктурного анализа, исследователи впервые смогли в деталях установить, как небольшие химические добавки кардинально меняют фазовый состав керамики и напрямую определяют ее электрофизические характеристики. Это открывает путь к целенаправленному дизайну «умных» материалов с заранее заданными свойствами для передовой электроники и сенсорики.

26 ноября, 17:00
Курчатовский институт

Фосфор – элемент, играющий ключевую роль в росте растений. В сельском хозяйстве он используется в составе многих минеральных удобрений. В то же время фосфор, содержащийся в сточных водах — серьезный загрязнитель, который при попадании в водоемы нарушает баланс экосистем и вызывает цветение водорослей. Ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Южного федерального университета предложили новый экологичный способ выделения фосфора из сточных вод с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов.

20 ноября, 13:12
Полина Меньшова

Человеческие языки разнообразны, но это разнообразие ограничивается повторяющимися закономерностями. Пытаясь описать правила, которым подчиняются различия в грамматике, лингвисты сформулировали ряд так называемых грамматических универсалий — утверждений, предположительно верных для всех или большинства языков мира. Международная команда ученых провела статистический анализ на материале 2430 языков и обнаружила, что соответствующими действительности можно считать около трети таких утверждений.

8 ноября, 18:29
Адель Романова

По расчетам, большинство «гостей» из других звездных систем летят к Земле примерно со стороны созвездия Геркулес. Скорее всего, они время от времени падают на нашу планету, просто мы еще не научились это замечать. Как удалось вычислить, чаще всего они должны падать зимой и где-то в окрестностях экватора.

12 ноября, 10:47
Максим Абдулаев

Ученые открыли новый, ранее неизвестный способ передвижения бактерий по поверхностям, для которого не нужны жгутики. Эти микроорганизмы на краю колонии переваривают сахара, выделяют метаболиты и создают осмотическое давление. Оно вызывает микроскопическое «цунами», и на нем бактерии катятся вперед.

[miniorange_social_login]

Комментарии

13 Комментариев
-
0
+
Работаю с детьми 5-6 лет и они прекрасно понимают, что 0 это ничто. Сколько в классе бегемотов- 0, а сколько крокодилов- 0. На столе лежало одно яблоко, вы его съели, сколько осталось - 0. Перемудрили ученые. Сначала все мы воспринимаем 0, как ничто, решая примеры и задачи письменно, уже применяем не понятие пустоты, а число, его обозначающее.
-
1
+
Очевидно, среди комментирующих нет математиков-педагогов. Ноль действительно особое число. Натуральное оно, или нет - дело конвенции. Но дети в школе сначала разбираются в натуральных (1. класс и раньше), потом в нуле (да и то сначала как цифре, а потом как количеству), а отрицательные числа - это уже другая, более формальная арифметика (5. класс). И это не из-за нормы (будь она ГОСТ или ISO), а по существу. Интересная статья, прошу в комментариях не писать глупостей.
Наверняка глупый вопрос, но знает кто нибудь - ноль и бесконечность это противоположные вещи или одно и тоже?
Ноль - это граница между положительными и отрицательными числами. Просто маленькие дети не знают об отрицательных числах.
First Master
02.10.2024
-
0
+
Всё на много проще: ноль - это такое же число, но являющееся точкой перехода от положительных значений к отрицательным. Математикам всего лишь стоило обозначить ноль в явном виде "+0" и "-0", соединенные вплотную. Мозг именно так его и воспринимает, ориентиркъуясь с какой стороны числового ряда вы пришли к нулю, со стороны положительных чисел, или со стороны орицательных значений. И всего-то. И не нужно ни каких исследований мозга, с электродами. Это точка равновесия в параболе, между движением вверх и вниз катящегося шарика, и аналогично на выпуклой поверхности. Математики сами загнали себя в лингвистическую ловушку, а теперь мучаются с электродами.
    First Master
    02.10.2024
    -
    0
    +
    Для еще более наглядного понимания, поднимем параболу на высоту 55, по вертикальной оси, теперь точка перехода, когда значение при движении по параболе будет вначале уменьшаться, а потом возрастать (то есть точкой ноля) будет значение 55. Цифры 80, 60, 55, 60, 80. Все цифры в положительной плоскости, но точка перехода у них тоже есть, и ни какой пустоты.
1 2
02.10.2024
-
1
+
Самоочевидное исследование. Понятно что если дают набор чисел, и одно из них ноль, то воспринимать его ты будешь как ещё одно число, а не концепцию пустоты. Наборы точек это тоже числа, потому что чтобы их распознать, приходится подсчитывать количество точек. Банальное исследование, много слов ни о чём...уж если с точки зрения учёных ноль кардинально отличается от 1 и -1, то в качестве данных для анализа нужно было давать мозгу количественные понятия, а не числа: "много, очень много, мало, меньше, исчезающе мало" вперемешку с "пустота, ничто, отсутствие всего, ноль". P.S. Лично я не помню никаких затруднений с нулём в начальной школе
Какая то банальщина. Как в школе учат, так мозг и реагирует. На что рассчитывали? Авторам сего исследования надо бы сообщить, что уже много десятилетий ноль относят к натуральным числам. Это только в российских школах противятся новым европейским веяниям, вопреки ГОСТу, кстати. А в ихних Европах это давно состоявшийся факт.
    Никита
    02.10.2024
    -
    1
    +
    Дмитрий, то есть то, что ниже красного кружочка вы уже не стали читать? Как в ГОСТе, так и в ИСО ("в этих ваших Европах"), есть два определения натуральных чисел, с нулем и без, используются оба, в зависимости от области применения.
    +
      ещё комментарии
      Никита, вы бы статью сначала прочитали внимательно, а потом пост оценивали. Он ведь не сам по себе, а к статье и в этом контексте ваша реплика не очень уместна. Что с того что существуют 2 определения? Особенности школьного образования таковы, что ноль интуитивно воспринимается как натуральное число и никак иначе. И совершенно не понятно, с чего авторы исследования решили, что в массе своей у людей в мозгу должны рождаться какие то иные абстрактные понятия нуля. Но может быть у вас иначе, запишитесь к ним добровольцем))
        -
        0
        +
        Дмитрий, так то Никита прав. Первоначальная теорема Пеано для натуральных чисел была без 0. Но потом он включил 0 позднее. Понятно что 0 ноль мозгу хочется посчитать, поэтому он и натуральное. При этом ноль Целое число, это как раз уже логика второго порядка. Поэтому ноль только технически соответствует натуральности 0, 1, 2... Но попробуйте с ним произвести вычисления. Это не простое натуральное число, почитайте про тему "cardinal and ordinal numbers" этих Европ.
    Дмитрий, не уверен что люди в массе своей вообще задумываются над такими абстракциями. Я тоже воспринимаю ноль как число и ничего ужасного со мной не случилось.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно