“量子達爾文主義”理論已經通過了實驗測試

“量子達爾文主義”理論已經通過了實驗測試

在物理學的世界裡,科學研究同物質的大小基本沒啥關係。

儘管“大型”物體,從一粒沙塵,到一整個星系,受經典物理學的規律限制,然而微小的顆粒,例如原子、各種粒子,則受另一個物理學體系限制,這個物理學體系就是1900年出現的量子物理學體系。

“量子達爾文主義”理論已經通過了實驗測試

若干年來,科學家們一直希望能夠將這兩種物理合二為一。2003年,波蘭理論物理學家Wojciech Zurek提出了具有啟發性的理論思想:量子達爾文主義,剛剛通過實驗得到驗證,而量子達爾文主義中所提到的量子物理、經典物理的融合,似乎也將成為現實。

量子世界的奇妙之處,在於疊加態,也就是量子能夠以不止一種形態同時存在。在這個世界中,只有在我們觀測它的時候,它才會從量子世界轉換到傳統物理世界——即明確其確定的狀態。

這一過程叫做“剝離”(decoherence),而量子達爾文主義就是來嘗試解釋這一現象的。

與其說是我們的觀察引起了量子體系從一個狀態轉變成了另一個狀態,達爾文主義認為不如說是不同體系環境之間的接觸引起了這個剝離現象的發生。因此,據該理論的提出者說,這解釋了為什麼我們無法見到宏觀世界中的物體出現量子狀態——他們總是會受到附近環境的影響。

“量子達爾文主義”理論已經通過了實驗測試

那麼,為啥環境會產生這種效果呢?Zurek的理論是這麼說的:量子系統有其獨特的“指針態”,這是能夠明確可以測量的特質,例如粒子的位置、速度等。

當粒子與其環境接觸時,上述所有這些特質的疊加態——轉換位置、速度等——會發生剝離現象,如此一來就只剩下人們能夠觀察得到的指針態,而我們之所以能夠觀察到指針態,就在於指針態複製了粒子在其環境中的痕跡。

這時候,達爾文主義就派上用處了:只有最“合適”的狀態——最能夠適合當前環境的那個狀態——能夠在剝離的過程中倖存下來。

“量子達爾文主義的主旨就在於,我們幾乎從來不能真正測量到任何東西。”Zurek 在2008年的一次採訪中說道,“我們所處的環境就像是一塊巨大的廣告版,在這個廣告版上覆印著有關這個宇宙的許多信息。”

據Quanta Magazinestory報道,三組不同的研究者們都通過尋找量子系統在環境中自我複製的痕跡,來檢測量子達爾文主義理論是否準確——目前來看,這個理論似乎都說中了。

“所有這些研究看上去很有前景,至少大致來說是如此。”Zurek說道。這意味著,我們也許正漸漸地將宏觀世界的物理體系,和微觀世界的物理體系,融合為一。

“量子達爾文主義”理論已經通過了實驗測試

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