Im Quantendarwinismus trifft natürliche Selektion auf die Quantenmechanik

Das Wort Darwinismus ist zu einer Synecdoche für alle Mechanismen geworden, die das Malthusianische Konzept des „Überlebens des Stärkeren“ impliziert - die Vorstellung, dass die stärksten Mitglieder eines Systems überleben, um ihre Genetik zu reproduzieren und ihre Nachkommenschaft weiterzugeben. Die natürliche Auslese muss jedoch nicht auf Darwin's Finken beschränkt sein. Wenn wir diese Idee auf die Physik anwenden, erhalten wir den Quantendarwinismus, die Theorie, dass die maßgebenden Gesetze der Biologie auf Teilchen anwendbar sind.

Das ist viel zu verstehen, also fangen wir von vorne an.

Die klassische Physik, die die Newtonschen Bewegungsgesetze, die Elektrodynamik, die Thermodynamik und die allgemeine Relativitätstheorie umfasst, entspringt aus der Quantenwelt, aber die beiden Vorstellungen des Universums passen nicht perfekt zusammen. In der klassischen Physik bewegt sich die Welt mit einer bestimmten Art von Eleganz. In der Quantenphysik dagegen gibt es auf der atomaren Skala Chaos. Wissenschaftler können nicht wirklich vorhersagen, was passieren wird - wir haben nur Wahrscheinlichkeiten von was könnte geschehen.

Im Jahr 2003 schlugen ein theoretischer Physiker namens Wojciech Zurek und einige seiner Kollegen den Quantendarwinismus vor, um die beiden Systeme zu verbinden. Wie Sie vielleicht bereits wissen, neigt das Messen von Systemen in der Quantenmechanik dazu, dieses System direkt zu beeinflussen. Dieses Messproblem entsteht, weil verschiedene Quantenzustände einander überlagert werden, wodurch paradoxe Situationen entstehen, in denen ein Teilchen unter widersprüchlichen Bedingungen existiert zur selben Zeit.

Natürlich sehen wir immer nur ein Ereignis tatsächlich auftreten. Wenn wir diese Ereignisse mit einer klassischen Linse betrachten, führt das System nur zu einem Ergebnis.

Der Quantendarwinismus erklärt, dass überlagerte Zustände "ausgewählt" werden, je nachdem, was unter klassischen Zuständen am besten bevorzugt und vorhersagbar ist. Der Darwinismus wählt die Möglichkeiten des Quantensystems auf der Grundlage des Drucks des klassischen Systems aus.

Zurek skizziert das Ganze in einer Arbeit von 2009, aber es gibt einige Beweise, die den Quantendarwinismus unterstützen. Eine Studie aus dem Jahr 2010 machte Aufnahmen von Narbenstrukturen auf Quantenpunkten und stellte fest, dass die Existenz periodischer Narben-Nachwuchszustände zu einem robusteren Zustand wird. Diese Art atomarer Entwicklung hin zu einer stabilen Existenz ist das, was Sie unter dem Quantendarwinismus vorhersagen würden.

Der größere Punkt des Quanten-Darwinismus besteht jedoch nicht einfach darin, dass er der Schlüssel dazu sein könnte, zwei durch einen Abgrund entschiedene Physikschulen zu überbrücken. Sie unterstützt auch die Vorstellung, dass der Darwinismus - das Überleben des Stärkeren - für alle anderen natürlichen Prozesse im Universum universell ist. Es erklärt nicht einfach, warum sich ein Leben entwickelt und ein anderes stirbt - es erklärt auch, warum einige Teilchen und physische Prozesse auftreten und warum andere dies nicht tun. Quantenmechanik wird oft als scheinbar zufälliger Prozess betrachtet, aber es stellt sich heraus, dass die atomare Welt, die wir nicht sehen können, der ökologischen Welt, die wir täglich erleben, sehr ähnlich ist.

Wir sind weit davon entfernt, die "Theorie" des Quanten-Darwinismus in "Recht" umzuwandeln. Aber seien Sie nicht überrascht, wenn Sie in den nächsten Jahrzehnten immer mehr davon erfahren. Größere, leistungsfähigere Physikinstrumente erlauben uns, Dinge zu beobachten, von denen wir noch nicht einmal geträumt haben - einschließlich der glücklichen Teilchen, die stark genug sind, um sich zu entwickeln.