1.一个令人困惑的问题
人类如何在孩童时期学习语言的基本语法结构，然后创造出他们以前从未听过的句子？这是一个长期困扰语言学家的问题。
著名语言学家乔姆斯基（诺姆）曾经提出过一个非常著名的理论：人类具有与生俱来的语言能力，孩子生来就具备适用于所有人类语言的基本语法结构的知识。这种观点被称为普遍语法理论。尽管这种观点长期以来一直受到批评，但目前还没有强有力的理论可以解开我们对人类如何理解语法规则的困惑。
2.物理思维的语言分析
在最新的一项研究中，巴黎高等师范学院的物理学家埃里克提出了一种利用物理思维的可能机制。他提出，这可能涉及“相变”过程，就像水结冰一样。孩子们也会经历同样的从液体到固体的相变：在孩子直观地掌握语法规则的过程中，语言中的一些“深层结构”会突然变得像水晶一样具体而清晰。在这样的相变过程中，语言从杂乱的文字转变为高度结构化、信息丰富的交流系统。
在所有人类语言中，单词和决定单词组合的语法规则之间都存在树状关系网络。
○一个典型的英语句子被分解成树形结构。 |图片来源：[1]
论文以英语句子“the bear into the Cave”（熊走进山洞）为例：这个句子可以分为名词短语（NP）和动词短语（VP），并且每个短语可以分成更小的短语。每个划分都可以用树图中的分叉点来表示，分叉末端的“叶子”是真实的名词、动词、代词等单词。
这种语法最简单的类型是上下文无关语法（CFG），它是几乎所有人类语言所共有的。
在新发表的论文中，提出CFG的语法可以被视为一个物理对象：在这些树的“表面”（即语法结构树的末端）上，存在着通过所有结构形成的单词。可能的排列和组合。句子，当然包括无意义的句子。当孩子们接触到树的“表面”（即他们听到的句子）时，他们会本能地推断出树结构“更深处”的语法规则。
通过这些语法规则，他们可以了解规则下哪些句子可行，哪些句子不可行。这个过程实际上相当于为不同的分叉分配权重，并且它们根据听到的语言不断调整权重。最终，那些导致不符合语法的句子的分支只会获得非常小的权重，并且这些句子将被识别为不可行的句子。
将这些众多的单词配置视为统计力学中的微观状态——系统组成粒子的所有可能排列的集合。
在CFG中，所有节点之间的权重相等，所有句子出现的可能性相同，因此无法识别随机排列的单词的无意义组合。问题是，在所有可能的CFG中，什么样的权重分布可以让一些CFG生成由单词随机组合组成的句子，而另一些CFG则可以生成携带丰富信息的句子？
3、语言的“相变”
通过使用统计力学技术对此进行理论分析，他发现涉及两个关键因素：第一，这些权重可以在多大程度上“修剪”语法树深处的分支；第二物理学家技术难题分析，这些权重可以在多大程度上“修剪”语法树深处的分支；第二，在特定的树结构表面出现句子，以及它们可以剪掉多少个分支。
在这两种情况下，分叉的稀疏性起着类似于统计力学中的温度的作用，降低温度意味着减少更多的重量，无论是在表面还是在深度。研究发现，当深层温度降低时物理学家技术难题分析，即树内部变得稀疏时，会发生突然的转变：随机无序的CFG转变为包含丰富信息的有组织的CFG。
这个转变就是我们前面提到的相变。新的研究认为，这样的转换机制可以解释为什么在发展的某个阶段，孩子能够快速学会如何构造符合语法规则的句子。因为在那之后，单词不再仅仅是单词，而是成为结构复杂、含义丰富的句子的组成部分。
孩子们不需要做所有正确的权重才能发生这种转变；他们不断完善对语言的理解。
4. 意义
语言学家和神经科学家长期以来一直在讨论和争论儿童如何从一堆句子中提取语法。该理论是使用归纳推理和概率推理构建的，与他在儿童语言习得中观察到的结果一致。而且这个新理论可以进行定量预测贝语网校，因此未来有机会得到检验。也许，如果所提出的这样一个抽象过程最终能够与神经学层面上观察到的现象联系起来，科学家们也许能够理解是什么阻碍了有学习障碍的儿童的语言技能。
编译：椰子叶
参考链接：
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来源：原理
编辑：Quanta Yuan
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