Kwantumdarwinisme is waar natuurlijke selectie voldoet aan kwantummechanica

Het woord Darwinisme is een synecdoche geworden voor alle mechanismen die worden geïmpliceerd door het Malthusiaanse concept van "survival of the fittest" - het idee dat de sterkste leden van een systeem overleven om te reproduceren en hun genetica door te geven aan het nageslacht. Maar natuurlijke selectie hoeft niet beperkt te blijven tot de vinken van Darwin. Wanneer we dit idee toepassen op de natuurkunde, krijgen we quantumdarwinisme, de theorie dat de wetten van de biologie van toepassing zijn op deeltjes.

Dat is veel om in te nemen, dus laten we beginnen vanaf het begin.

Klassieke natuurkunde, die de Newtoniaanse bewegingswetten, elektrodynamica, thermodynamica en algemene relativiteit omvat, komt voort uit de kwantumwereld, maar de twee begrippen van het universum passen niet netjes bij elkaar. In de klassieke natuurkunde beweegt en opereert de wereld met een bepaald soort elegantie. In de kwantumfysica daarentegen is er chaos op atomaire schaal. Wetenschappers zijn niet in staat om echt te voorspellen wat er zal gebeuren - alles wat we hebben zijn waarschijnlijkheden over wat kon gebeuren.

In 2003 hebben een theoretisch fysicus genaamd Wojciech Zurek en enkele van zijn collega's het Quantum Darwinisme voorgesteld om de twee systemen met elkaar te verbinden. Zoals je misschien al weet, heeft het meten van een systeem in de kwantummechanica de neiging om dat systeem regelrecht te beïnvloeden. Dit meetprobleem ontstaat doordat verschillende quantumtoestanden op elkaar worden geplaatst, waardoor paradoxale situaties ontstaan ​​waarin een deeltje in tegenstrijdige omstandigheden bestaat tegelijkertijd.

Natuurlijk zien we het alleen maar een evenement daadwerkelijk optreden. Wanneer we deze gebeurtenissen bekijken vanuit een klassieke lens, levert het systeem slechts één uitkomst op.

Quantum Darwinisme legt uit dat gesuperponeerde toestanden worden "geselecteerd" op basis van wat het beste is en voorspelbaar is onder klassieke toestanden. Het darwinisme selecteert mogelijkheden uit het kwantumsysteem op basis van de druk van het klassieke systeem.

Zurek schetst het hele ding in een paper uit 2009, maar er zijn enkele feitelijke bewijzen die het kwantumdarwinisme ondersteunen. Een onderzoek uit 2010 nam beelden van littekenstructuren op kwantumdots op en vond dat het bestaan ​​van periodieke littekens na de nakomelingen evolueerde naar een meer robuuste staat. Dit soort atomaire evolutie naar een stabiel bestaan ​​is wat je zou voorspellen onder het quantum Darwinisme.

Het grotere punt van het kwantumdarwinisme is echter niet dat het de sleutel zou kunnen zijn om twee scholen natuurkunde te helpen overbruggen die door een kloof worden beslist. Het geeft ook steun aan het idee dat het darwinisme - het voortbestaan ​​van de sterkste - universeel is voor alle andere natuurlijke processen in het universum. Het verklaart niet eenvoudig waarom sommige levens evolueren en ander leven sterft uit - het verklaart ook waarom sommige deeltjes en fysieke processen voorkomen en waarom anderen dat niet doen. Kwantummechanica wordt vaak gezien als een schijnbaar willekeurig proces, maar het blijkt dat de atomaire wereld die we niet kunnen zien, heel erg lijkt op de ecologische wereld die we elke dag ervaren.

We zijn nog lang niet in staat om de 'theorie' van het kwantumdarwinisme te herlabelen in 'wet'. Maar wees niet verbaasd als je er de komende decennia meer en meer over begint te horen. Grotere, krachtigere natuurkunde-instrumenten zullen ons in staat stellen om dingen te observeren waarvan we zelfs niet hebben gedroomd - inclusief de geluks deeltjes die sterk genoeg zijn om te evolueren.