داروینیسم کوانتومی

ایده ای برای توضیح واقعیت ، وارد فاز آزمون تجربی شد

جای تعجب نیست که علیرغم وجود فیزیک کوانتومی ، در زندگی مکانیک کوانتومی را حس نمی کنیم. تا قرن بیستم همه تصور می کردند که قوانین فیزیک کلاسیک که توسط نیوتن و دیگران ارائه شده بود کار می کنند. با توجه به اینکه اشیا دارای موقعیت ها و زمان های مشخص هستند.اما در نهایت ماکس پلانک ، آلبرت اینشتین ، نیلز بور و معاصرانشان (شرودینگر ، هایزنبرگ ، دیراک و…) کشف کردند که در سطح ذرات زیر اتمی ، این دقیق بودن به یک عدم دقت تبدیل می شود. برای مثال موقعیت قطعی یک اتم را نمی توانیم تعیین کنیم و ما تنها می توانیم احتمال پیدا کردن آن را در مکان های مختلف محاسبه کنیم.
در حالی که اشیاء در مقیاس بزرگ ، هرچیزی از یک دانهٔ شن گرفته تا یک کهکشان ، بر اساس یک مجموعه قوانین فیزیک کلاسیک کار می کنند، اشیاء کوچک ، مانند اتم ها و ذرات بنیادی بر اساس مجموعه قوانین کاملا متفاوتی کار می کنند؛ یعنی فیزیک کوانتومی
سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چرا دنیای احتمالاتی کوانتومی در مقیاس ریز ، تبدیل به دنیای دقیق کلاسیک در مقیاس بزرگ می شود؟
فیزیکدانان از این تغییر بعنوان انتقال کوانتومی کلاسیک نام می برند ولی در واقع هیچ دلیلی وجود ندارد که قوانین در سطح کوچک و بزرگ اساسا متفاوت و تغییر ناگهانی بین آنها وجود داشته باشد.طی چند دههٔ گذشته فیزیکدانان بدنبال درک این اختلاف بوده اند.
یکی از ایده های قابل توجه در این چارچوب نظری “داروینیسم کوانتومی ” است. این ایده اولین بار توسط ووجیچ زورک Wojciech Zurek(فیزیکدان نظری لهستانی) در 2003 ارائه شد. به زبان ساده این ایده می گوید خواص اشیائی که ما آن را با فیزیک کلاسیک مرتبط می دانیم (مثل موقعیت و سرعت آنها) از یک فهرست از امکان های کوانتومی در فرایندی مشابه انتخاب طبیعی در تکامل گزینش می شوند. یعنی ویژگی هایی که بقا یافته اند ، به نوعی مناسب ترین ها هستند. همانطور که در انتخاب طبیعی ، بازماندگان کسانی هستند که بیشترین کپی خود را دارند. ذرات در سطح کوانتومی احتمال وجود در مکان های مختلف را دارند و ما می دانیم به محض اینکه آن ها را مشاهده کنیم ، به یکی از این احتمالات تقلیل یافته و در یکی از احتمالات مستقر می شوند.حالا در ایده داروینیسم کوانتومی به جای اینکه مشاهدات ما سیستم را به یک حالت کوانتومی تبدیل کند ، تعامل سیستم با محیط زیست است که سبب انسجامی می شود که ما بعنوان دنیای فیزیک کلاسیک میشناسیم. یعنی از احتمالات متعدد و پراکندگی ای که در دنیای کوانتومی بود، به انسجامی که در دنیای کلاسیک وجود دارد شیفت می کند. طرفداران این ایده معتقدند این ایده توضیح مناسبی است برای اینکه چرا ما اشیاء کلان و بزرگ رل در حالت کوانتومی نمیبینیم ؛ چون آنها همیشه تحت تاثیر عوامل محیطی قرار دارند.
به عبارت ساده تر در دنیای کوانتومی همواره احتمالات متعددی وجود دارد ، اما داروینیسم کوانتومی می گوید در میان این احتمالات، ذرات کوانتومی مناسب ترین حالت را انتخاب می کند ، همانطور که انتخاب طبیعی در زیست شناسی چنین است.
اکنون سه گروه مجزا از پژوهشگران سعی دارند داروینیسم کوانتومی را به آزمون تجربی بگذارند. (این آزمون ها در مراحل ابتدایی انجام شده و ادامه خواهد داشت. ) زورک اخیرا در مصاحبه ای گفته است : از این مطالعات انتظار می رود حداقل بطور تقریبی راه هماهنگی فیزیک در مقیاس بزرگ و بسیار کوچک بدست بیاید.
این آزمایش ها به توانایی دقیق نظارت بر داده های سیستم کوانتومی در محیط اطراف بستگی دارد که اکنون ممکن نیست. مثلا بررسی یک دانه از گرد و غبار که در میان میلیاردها بیلیون مولکول هوا قرار گرفته است . بنابر این دو تیم(بطور مجزا) از این سه تیم پژوهشی، یک شیء کوانتومی را در نوعی محیط مصنوعی ایجاد کردند که فقط چند ذره در آن وجود داشت. یکی از آنها توسط پاترنوسترو(paternostro) و همکارانش در دانشگاه ساپینزای رم و دیگری توسط چائو یانگ لو و جیان وی پین متخصص اطلاعات کوانتومی از دانشگاه علم و صنعت چین در هفای، انجام شد. آنها آزمایش داروینیست کوانتومی را در یک محیط مصنوعی ساخته شده از فوتون های تعاملی مورد آزمایش قرار دادند. از شرح جزییات مفصل و گستردهٔ آزمایش که بگذریم (شاید در یک مطلب تخصصی دیگری به آن بپردازم)یافته های آنها در آزمونی که فوتون بعنوان محیطی که باعث ایجاد انتخاب و انسجام می شود ، پیشبینی های داروینیسم کوانتومی را در مراحل ابتدایی تایید کرد.

پ.ن: تاکید می شود که این آزمایش در مراحل ابتدایی قرار دارد و ما همچنان رهیافتی قطعی برای پل میان فیزیک کلاسیک در ابعاد بزرگ و دنیای کوانتومی نداریم . نظریه همه چیز همچنان رویای نسل فیزیکدانان امروز است ، اما امیدها برای تایید و یافتن چنین توضیح مهمی، روز به روز بیشتر می شود.
#arian_x ✍ آرین رسولی
منابع و مطالعه بیشترhttps://www.quantamagazine.org/quantum-darwinism-an-idea-to-explain-objective-reality-passes-first-tests-20190722/
https://futurism.com/quantum-darwinism-theory-experimental-tests
https://www.sciencealert.com/quantum-darwinism-sounds-mind-breaking-but-this-theory-is-passing-tests?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencealert-latestnews+%28ScienceAlert-Latest%29