Mind-Bending “Quantum Darwinism” Theory Passes Experimental Tests
Kristin HouserJuly 24th 2019
物理的な世界については、大きさが本当に重要であることを科学研究は示している。
砂の粒子から銀河までの「大きな」物体は、ある規則の集まり―古典物理―に従う一方で、原子や粒子などの小さな物体は、1900年頃に量子物理を生み出したまったく異なる規則の集まりに従う。
科学者たちは何十年にもわたり、これら2つの異なる物理を調和させる方法を模索してきた。そして今、2003年にポーランドの理論物理学者Wojciech Zurekによって最初に提唱された理論が、彼岸への潜在的な源として牽引力を得始めている。それが、量子ダーウィニズムである。
量子世界のより奇妙な側面の1つは重ね合わせ、すなわち一度に1つより多くの状態で存在するという量子系の能力である。系は、観測するやいなや、一瞬にして量子的世界から古典的世界へと移行するように見える。
その過程はデコヒーレンスと呼ばれ、量子ダーウィニズムはそれを説明する試みである。
量子ダーウィニズムは、量子系を特定の状態に強いるものは我々の観測ではなく、デコヒーレンスを引き起こすのは系と環境との相互作用であるのだと提案する。この理論の支持者たちは、なぜマクロな物体が量子状態にあることを観測されないのかを説明するだろうという。すなわち、マクロな物体は常に環境要因にさらされているからだ。
環境がこの効果をどのように持つのかというと、Zurekの理論によれば、量子系は「ポインター状態」を持っているということになる。これらは粒子の位置や速度のような特定の測定可能な特性である。
粒子がその環境と相互作用すると、それらの特性のすべての重ね合わせ―代替の位置や速度―がデコヒーレントしてポインターの状態だけが残り、それが自分自身のレプリカを環境に「刻み込む」ために、多くの人によって観測できるようになる。
ここで、ダーウィニズムの概念が役割を演じる：「最も適応した」状態―その特定の環境に最も適した状態―だけが、デコヒーレンスのプロセスを生き延びる。
「量子ダーウィニズムの主な考えは、我々が何かを直接測定することはまずないということです」。とZurekは2008年にThe Foundational Questions Instituteに語っている。
「［環境］は大きな広告看板のようなもので、そこには我々の宇宙に関する情報のコピーがあちこちに漂っているのです」。
新たなQuanta Magazineの記事によると、3つの異なるグループの研究者が、量子系がその環境に自身のレプリカを刻み込む兆候を探ることによって、量子ダーウィニズムを検証するための実験を行った。今のところ理論は検証をパスしているようだ。
「これらすべての研究は、少なくとも近似的に予想通りのことを見ています」とZurekはQuantaに語った。このことは、我々が大きな物理と非常に小さな物理を調和させる道を進んでいるのかもしれないことを意味している。