Šta je to kvantni darvinizam?

Kvantni darvinizam je teorija koja tvrdi da objašnjava pojavu klasičnog svijeta iz kvantnog svijeta kao rezultat procesa darvinističke prirodne selekcije; gde su odabrana mnoga moguća kvantna stanja u korist stabilnog stanja pokazivača. Predložio ga je 2003. godine Wojciech Zurek i grupa suradnika, uključujući Ollivier, Poulin, Paz i Blume-Kohout. Razvoj teorije nastao je zahvaljujući integraciji niza Zurekovih istraživačkih tema koje su se vodile tokom dvadeset pet godina, uključujući: pokazivače stanja, einselection i dekoherenciju.

U istraživanju iz 2010. godine se tvrdi da pruža preliminarne dokaze o kvantnom darvinizmu sa ožiljcima kvantne tačke “postaje porodica stanja majke i kćeri”, ukazujući da bi se “mogli stabilizovati u višestruka pokazivačka stanja” također podložan kritici kružnosti Kastnera (vidi Implikacije ispod). U suštini, de facto fenomen dekoherencije koji leži u osnovi tvrdnji kvantnog darvinizma ne može se zaista pojaviti u unitarnoj dinamici. Dakle, čak i ako postoji dekoherencija, to ne pokazuje da se makroskopska stanja pokazivača prirodno pojavljuju bez nekog oblika kolapsa.



Implikacije

Uz Zurekovu srodnu teoriju envariancije, kvantni darvinizam nastoji objasniti kako klasični svijet izlazi iz kvantnog svijeta i predlaže da odgovori na problem kvantnog mjerenja, glavni interpretacijski izazov za kvantnu teoriju. Problem mjerenja nastaje zato što se kvantni vektor, izvor svih znanja o kvantnim sistemima, razvija prema Schrödinger-ovoj jednadžbi u linearnu superpoziciju različitih stanja, predviđajući paradoksalne situacije kao što je “Schroddinger-ova mačka”; situacije koje nikada nismo iskusili u našem klasičnom svijetu. Kvantna teorija je tradicionalno tretirala ovaj problem kao riješen ne-jedinstvenom transformacijom vektora stanja u vrijeme mjerenja u određeno stanje. On pruža izuzetno precizan način predviđanja vrijednosti određenog stanja koje će se mjeriti u obliku vjerojatnosti za svaku moguću mjernu vrijednost.

Fizička priroda prelaska sa kvantne superpozicije stanja na određeno klasično stanje se ne objašnjava tradicionalnom teorijom, ali se obično pretpostavlja kao aksiom i bila je u osnovi rasprave između Bora i Ajnštajna u pogledu kompletnosti kvantne teorije.

Kvantni darvinizam nastoji objasniti prelazak kvantnih sistema iz ogromne potencijalnosti superponiranih stanja u uveliko redukovani skup pokazivačkih stanja kao proces selekcije, einselection, nametnut kvantnom sistemu kroz svoje kontinuirane interakcije sa okruženjem.



Sve kvantne interakcije, uključujući mjerenja, ali mnogo češće interakcije s okolinom, kao što je more fotona u koje su svi kvantni sistemi uronjeni, dovode do dekoherencije ili manifestacije kvantnog sistema u određenoj bazi koja diktira priroda interakcija u kojoj je uključen kvantni sistem. U slučaju interakcije sa svojim okruženjem, Zurek i njegovi saradnici su pokazali da je poželjna osnova u kojoj će se kvantni sistem dekoderirati osnova pokazivača u osnovi predvidljivih klasičnih stanja. U tom smislu, pokazivačka stanja klasične stvarnosti se biraju iz kvantne realnosti i postoje u makroskopskom području u stanju sposobnom za daljnju evoluciju. Međutim, program ‘einselection’ zavisi od pretpostavke određene podjele univerzalnog kvantnog stanja u ‘sistem’ + ‘okruženje’, s tim da različiti stupnjevi slobode okruženja imaju međusobno slučajne faze.

Ova slučajna faza ne proizlazi iz kvantnog stanja svemira sama po sebi, a Kastner ističe da to ograničava objašnjavajuću snagu programa kvantnog darvinizma.



Kako interakcije kvantnog sistema sa svojom okolinom dovode do snimanja mnogih suvišnih kopija informacija u vezi sa njegovim pokazivačkim stanjima, ova informacija je dostupna brojnim posmatračima koji su u stanju da postignu saglasnost oko informacija o kvantnom stanju. Ovaj aspekt einselekcije, kojeg je Zurek nazvao „Okoliš kao svjedok“, rezultira potencijalom za objektivno znanje.

Darvinistički značaj

Možda je od jednake važnosti za svijetlo koje ova teorija sija na kvantna objašnjenja njegova identifikacija Darvinovog procesa koji funkcioniše kao selektivni mehanizam koji uspostavlja našu klasičnu stvarnost. Kako su brojni istraživači jasno stavili do znanja, bilo koji sistem koji koristi Darvinovski proces će se razvijati.



Kako tvrde teze univerzalnog darvinizma, Darvinovi procesi nisu ograničeni na biologiju, već svi prate jednostavan Darvinov algoritam:

  1. Reprodukcija / nasleđe; sposobnost da se naprave kopije i tako proizvedu potomci.
    2. Selekcija; Proces koji preferencijalno odabire jednu osobinu u odnosu na drugu osobinu, što dovodi do toga da jedna osobina bude brojnija nakon dovoljno generacija.
    Varijacija; razlike u nasljednim osobinama koje utječu na “fitness” ili sposobnost preživljavanja i reprodukcije, što dovodi do diferencijalnog preživljavanja.

Čini se da je kvantni darvinizam u skladu s ovim algoritmom i stoga je prikladno nazvan:

Brojne kopije su napravljene od stanja pokazivača
Stanja pointera evoluiraju na kontinuiran, predvidiv način, tj. Potomci nasljeđuju mnoge od njihovih osobina iz stanja pretka.
Uzastopne interakcije između stanja pokazivača i njihovog okruženja otkrivaju ih da evoluiraju i ta stanja prežive, koja su u skladu sa predviđanjima klasične fizike u makroskopskom svijetu.
Analogija varijacionom principu “jednostavnog darvinizma” ne postoji jer Pointerova stanja ne mutiraju i selekcija od strane okruženja je među pokazivačkim stanjima koje preferira okruženje.
Iz ovog pogleda kvantni darvinizam daje Darvinovo objašnjenje u osnovi naše stvarnosti, objašnjavajući razvijanje ili evoluciju našeg klasičnog makroskopskog svijeta.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *