Darwinismo cuántico - Quantum Darwinism

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► Mecánica cuántica

Quantum darwinismo es una teoría destinada a explicar la aparición del mundo clásico desde el mundo cuántico como debido a un proceso de darwiniana selección natural inducida por el entorno de la interacción con el sistema cuántico; donde los muchos estados cuánticos posibles se seleccionan en contra a favor de un estado de puntero estable . Fue propuesto en 2003 por Wojciech Zurek y un grupo de colaboradores entre los que se encuentran Ollivier, Poulin, Paz y Blume-Kohout. El desarrollo de la teoría se debe a la integración de una serie de temas de investigación de Zurek desarrollados a lo largo de veinticinco años, entre los que se incluyen: estados punteros , einselección y decoherencia .

Se afirma que un estudio en 2010 proporciona evidencia preliminar de apoyo del darwinismo cuántico con cicatrices de un punto cuántico "convirtiéndose en una familia de estados madre-hija", lo que indica que podrían "estabilizarse en múltiples estados punteros". Sin embargo, la evidencia reclamada también está sujeta a la crítica de circularidad de Kastner (ver Implicaciones a continuación). Básicamente, el fenómeno de facto de la decoherencia que subyace a las afirmaciones del darwinismo cuántico puede no surgir realmente en una dinámica solo unitaria. Por lo tanto, incluso si hay decoherencia, esto no muestra que los estados de punteros macroscópicos emerjan naturalmente sin alguna forma de colapso.

Trascendencia

Junto con la teoría relacionada de la envariancia de Zurek (invariancia debida al entrelazamiento cuántico ), el darwinismo cuántico busca explicar cómo el mundo clásico emerge del mundo cuántico y propone responder al problema de la medición cuántica , el principal desafío interpretativo de la teoría cuántica. El problema de la medición surge porque el vector de estado cuántico, la fuente de todo conocimiento sobre los sistemas cuánticos, evoluciona según la ecuación de Schrödinger hacia una superposición lineal de diferentes estados, prediciendo situaciones paradójicas como “ el gato de Schrödinger ”; situaciones nunca vividas en nuestro mundo clásico. La teoría cuántica ha tratado tradicionalmente este problema como si se resolviera mediante una transformación no unitaria del vector de estado en el momento de la medición a un estado definido. Proporciona un medio extremadamente preciso de predecir el valor del estado definido que se medirá en forma de probabilidad para cada posible valor de medición. La naturaleza física de la transición de la superposición cuántica de estados al estado clásico definido medido no se explica por la teoría tradicional, pero generalmente se asume como un axioma y fue la base del debate entre Niels Bohr y Albert Einstein sobre la completitud de Teoría cuántica.

El darwinismo cuántico busca explicar la transición de los sistemas cuánticos desde la vasta potencialidad de los estados superpuestos al conjunto muy reducido de estados punteros como un proceso de selección, einselección , impuesto al sistema cuántico a través de sus interacciones continuas con el medio ambiente. Todas las interacciones cuánticas, incluidas las mediciones, pero mucho más típicamente interacciones con el medio ambiente, como con el mar de fotones en el que están inmersos todos los sistemas cuánticos, conducen a la decoherencia o la manifestación del sistema cuántico en una base particular dictada por la naturaleza del interacción en la que está involucrado el sistema cuántico. En el caso de las interacciones con su entorno, Zurek y sus colaboradores han demostrado que una base preferida en la que se descodificará un sistema cuántico es la base del puntero que subyace a los estados clásicos predecibles. Es en este sentido que los estados indicadores de la realidad clásica se seleccionan a partir de la realidad cuántica y existen en el reino macroscópico en un estado capaz de experimentar una mayor evolución. Sin embargo, el programa de 'einselección' depende de asumir una división particular del estado cuántico universal en 'sistema' + 'entorno', con los diferentes grados de libertad del entorno postulados como si tuvieran fases mutuamente aleatorias. Esta fase de aleatoriedad no surge por sí sola del estado cuántico del universo, y Kastner ha señalado que esto limita el poder explicativo del programa de darwinismo cuántico. Zurek responde a la crítica de Kastner en la selección clásica y el darwinismo cuántico .

Como las interacciones de un sistema cuántico con su entorno dan como resultado el registro de muchas copias redundantes de información con respecto a sus estados de puntero, esta información está disponible para numerosos observadores capaces de lograr un acuerdo consensuado con respecto a su información del estado cuántico. Este aspecto de la einselección, llamado por Zurek 'El medio ambiente como testigo', da como resultado el potencial de conocimiento objetivo.

Importancia darwiniana

Quizás de igual importancia a la luz que arroja esta teoría sobre las explicaciones cuánticas es su identificación de un proceso darwiniano que opera como el mecanismo selectivo que establece nuestra realidad clásica. Como han dejado claro numerosos investigadores, cualquier sistema que emplee un proceso darwiniano evolucionará. Como sostiene la tesis del darwinismo universal , los procesos darwinianos no se limitan a la biología, sino que todos siguen el simple algoritmo darwiniano:

  1. Reproducción / Herencia; la capacidad de hacer copias y así producir descendientes.
  2. Selección; Un proceso que selecciona preferentemente un rasgo sobre otro rasgo, lo que lleva a que un rasgo sea más numeroso después de suficientes generaciones.
  3. Variación; diferencias en los rasgos hereditarios que afectan la "aptitud" o la capacidad de sobrevivir y reproducirse que conducen a una supervivencia diferencial.

El darwinismo cuántico parece ajustarse a este algoritmo y, por lo tanto, se llama acertadamente:

  1. Se realizan numerosas copias de estados de puntero
  2. Las interacciones sucesivas entre los estados punteros y su entorno revelan que evolucionan y aquellos estados para sobrevivir que se ajustan a las predicciones de la física clásica dentro del mundo macroscópico. Esto sucede de manera continua y predecible; es decir, los descendientes heredan muchos de sus rasgos de los estados antepasados.
  3. La analogía con el principio de variación del "darwinismo simple" no existe ya que los estados del puntero no mutan y la selección por el entorno se encuentra entre los estados del puntero preferidos por el entorno (por ejemplo, estados de ubicación).

Desde este punto de vista, el darwinismo cuántico proporciona una explicación darwiniana en la base de nuestra realidad, explicando el desarrollo o evolución de nuestro mundo macroscópico clásico.

Notas

Referencias

enlaces externos