量子可以同時處於兩種狀態;空間就像是形狀可以改變的結構;雖然把整個宇宙”粘合”在一起，但暗物質卻是不可見的;誕生於138億年前大爆炸的宇宙，可能無限膨脹下去，也可能坍縮為一個奇點。

楊振寧

除非是一名受到良好訓練的物理學家，否則上述任何一個問題都會讓人腦殼疼。

在嘗試理解這些不可思議的複雜概念時，人們會出現認知困難，但理論物理學家每天都在考慮，甚至嘗試回答這些問題。

愛因斯坦

他們是如何做到的？

根據星期一發表在《npj Science of Learning》期刊上的一項研究，物理學家的大腦可以通過自動將事物劃分為”可測量”和”不可測量”兩類，來理解這些違反直覺的理論。

論文第一作者、卡耐基梅隆大學心理學家馬塞爾·賈斯特（Marcel Just）表示，”對於日常所見的大多數事物，例如一塊石頭、一個湖泊、一枝花，人們可以估計出它們的大小，但物理學家思考的概念，不存在大小這一屬性。 ”

為了研究物理學家大腦是如何工作的，賈斯特及其同事向10名具有不同專業和語言背景的物理專業老師提供一組概念，然後利用功能磁共振成像技術掃描他們大腦的活動。 功能磁共振成像技術根據血液、葡萄糖和氧氣流動情況研究大腦活動。

實驗證明，每名物理學家大腦都會將概念劃分為兩類。 論文共同作者、卡耐基梅隆大學粒子物理學家萊因哈德·舒馬赫（Reinhard A. Schumacher）說，”我希望搞清楚勢能、扭矩、加速度、波長、頻率等概念之間的共同之處;其他概念包括暗物質、二元性、宇宙和平行宇宙。 ”

普通人可能會認為舒馬赫所稱的”其他概念”讓人費解，但舒馬赫意識到，它們之間最重要的共性，是它們都是不可測量的。

研究團隊得出結論，物理學家的大腦，能自動區分量子物理等抽象概念以及速度、頻率等可測量概念。 這可能是他們能相對輕鬆地思考這些概念的原因。

物理學家的「超能力」來自大腦演化

舒馬赫表示，學生對抽象物理概念的思考不同於物理學家，”隨著物理學家年齡的增長，這些概念在他們頭腦中’沉澱’的時間越來越長，使用起這些概念來就越駕輕就熟。 這些概念使用得越多，它們就越像老朋友”。

對大腦的掃描也支援上述觀點。 研究團隊不僅僅掃描了物理專業老師，也掃描了物理專業學生的大腦，”從事多年研究工作的物理老師，大腦考慮這些概念的效率更高”。

另外，賈斯特指出，教授們「右側大腦活動更活躍，表明他們大腦中有大量關聯模糊的概念」。。

雖然物理專業學生可能在速度和加速度之間建立關聯，教授卻能在速度與被大腦邊遠區域啟動的更小眾概念之間建立聯繫，例如宇宙膨脹的速度。

霍金

能輕鬆思考新概念的並非只有物理學家

賈斯特強調，大腦接受新的抽象概念的演化，存在於全體人類。 當然，可能只有物理學家能輕易理解二象性或平行宇宙，但其他專業人士也能掌握所在專業的複雜概念。

例如，化學家必須能夠想像無法觀察到的原子軌道結構和化學鍵。 隨著時間推移，普通人已經對iPhone和雲計算”習以為常”，穿梭回數十年前，這兩者也讓人感到費解。