什么是量子达尔文主义

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什么是量子达尔文主义

对于物理世界,科学发展史表明,研究对象的尺寸确实很重要。 “大”的物体,从一粒沙子到星系,遵循一套规则,而微小的物体,如原子和各种粒子,遵循完全不同的另一套规则——大约肇始于1900年的量子物理学。 数十年来,科学家一直在寻找能够调和这两种截然不同的物理学的方法。

而现在,波兰理论物理学家WojciechZurek在2003年首次提出的理论,开始展露自身的潜质:量子达尔文主义。 量子世界充斥着诡异的叠加态,即量子系统同时处于多种状态中。

在我们观察到它的瞬间,系统立刻切进唯一的、与经典理论相符的状态。

(经典的夸张形容,“当没有人看月亮时,月亮只以一定概率挂在天上;而当有人看了一眼后,月亮原来不确定的存在性就在人看的一瞬间突变为现实。

”)这个过程被称为退相干,量子达尔文主义试图给出退相干的诠释。 量子达尔文主义认为,系统与环境的相互作用导致了退相干,而非人类的观察。

(所以,无需人类,月亮也可以挂在天上)理论的支持者指出,这可以解释为什么我们从来未见过处于量子态的宏观物体——它们总是受到环境因素的影响。

至于环境如何发挥作用,根据Zurek的理论,量子系统具有“指针状态”——它们是特定的可测量特征,例如粒子的位置或速度。 当一个粒子与环境相互作用时,这些特征的所有叠加态——可能位置覆盖的空间或速度取值区间——都会消失,只留下指针态,人们可以测量它,因为它“烙印”在与环境相协调的粒子复制品中。 这就是达尔文主义思想的奥义:只有“最适应”的状态——最适应其特定环境的状态——才能在退相干的过程中存活。 2008年,Zurek在基础问题研究所的讲座中说道:“量子达尔文主义的主要思想是,我们几乎从来没有对物质进行过任何直接的测量。

[环境]就像一个巨大的广告牌,同时闪烁着有关我们宇宙的多重信息。

”根据Quanta杂志上的报告,3支不同的研究团队试图寻找量子系统在其环境中刻印自身复制品的线索,以检验量子达尔文主义——到目前为止,似乎实验支持了该理论。 “所有这些研究都得到了预期中的结果,至少是十分近似的。 ”Zurek告诉Quanta,这意味着我们现在或许可以解释,为什么宏观物理现象与微观物理如此迥异。 本文译自,由译者基于创作共用协议(BY-NC)发布。 打赏支付宝打赏。

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