محققان با به‌کارگیری ایده‌ی انتخاب طبیعی داروین نظریه‌ای به نام داروینیسم کوانتومی را ابداع کردند.
در سال‌های اخیر، داروینیسم کوانتومی در آزمایشگاه مورد آزمون قرار گرفته است: سه گروه تحقیقاتی که به طور مستقل در ایتالیا، چین و آلمان مشغول به کار و به دنبال نشانه‌ای برای تایید فرایند انتخاب طبیعی هستند؛ فرایندی که در آن، اطلاعات مربوط به یک سیستم کوانتومی در محیط‌های مختلف کنترل شده، بارها مشاهده شده است. این آزمایش‌ها کاملا ابتدایی هستند.
محققان می‌گویند قبل از اطمینان از اینکه آیا داروینیسم کوانتومی تصویر درستی از چگونگی بدست آمدن واقعیت از گزینه‌های متنوع مکانیک کوانتومی به دست می‌دهد، کارهای بسیاری باید انجام شود. با این حال، این نظریه هنوز در حال بررسی است.
نکته‌ی مهمی که در قلب نظریه‌ی داروینیسم کوانتومی قرار دارد، ناپایداری اندازهگیری یا همان روند انجام یک مشاهده است. در فیزیک کلاسیک، هر چیز به همان سادگی اتفاق می‌افتد که می‌بینید. وقتی یک توپ تنیس را مشاهده می‌کنید که با سرعت ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می کند، در واقع، سرعت آن همان مقدار است.
اما در فیزیک کوانتومی این گزاره درست نیست. روند ریاضیات مکانیک کوانتومی در مورد چگونگی وضعیت یک شی کوانتومی روشن نیست. آن‌ها فقط نسخه‌ای برای بیان یک موضوع هستند: اگر اندازهگیری کنیم، ممکن است چه ببینیم؟ مثلا وضعیتی که ذره کوانتومی می‌تواند طیف وسیعی از حالت‌های ممکن را داشته باشد، به عنوان برهم‌نهی شناخته میشود.
وضعیتی که ذره کوانتومی می‌تواند طیف وسیعی از حالت‌های ممکن را داشته باشد، به عنوان برهم‌نهی این به معنای داشتن چندین حالت به طور همزمان نیست. بلکه بیان می‌دارد که اگر اندازهگیری کنیم یکی از آن نتایج را مشاهده خواهیم کرد. قبل از اندازهگیری، حالت‌های برهم‌نهش مختلف با حالت‌های دیگر به شکلی موجی تداخل می‌کنند و نتایج محتمل‌تر یا نامحتمل‌تر تولید می‌شوند.
اما چرا نمی‌توانیم یک برهم‌نهی کوانتومی را ببینیم؟ چرا همه‌ی حالت‌های امکان‌پذیر ذره، مانند واقعیت، در مقیاس زندگی ما باقی نمی‌ماند؟
پاسخی کلی این است که برهم‌‌نهی‌ها، ناپایدارند و یک سیستم کوانتومی ظریف در محیط نویزی به راحتی دچار اختلال میشود. اما این پاسخ به طورکامل، درست نیست. وقتی دو جسم کوانتومی با هم برهمکنش می‌کنند، درهم تنیده می‌شوند. در نتیجه وارد یک حالت کوانتومی مشترک، با احتمال بروز خصوصیات وابسته به یکدیگر می‌گردند. پس می‌توان گفت یک اتم برای خاصیت کوانتومی اسپین دوحالت محتمل دارد: اسپین بالا و اسپین پایین.
اکنون فرض می‌کنیم اتم در هوا آزاد میشود، با یک مولکول هوا برخورد می‌کند و با آن درهم تنیده میشود. حال، این دو در یک برهم نهی مشترک قرار دارند. اگر اتم در حالت اسپین بالا باشد، ممکن است مولکول هوا به یک جهت بخصوص تحت فشار قرار گیرد، در‌حالیکه اگر اتم در حالت اسپین پایین باشد، مولکول هوا به سمت دیگری متمایل میشود. هر دو احتمال همزمان وجود دارد. هرچه ذرات با سایر مولکول‌های هوا برخورد کنند، درهم تنیدگی گسترش می‌یابد و برهم‌نهی، بیشتر نفوذ می‌کند.
حالت‌های برهم‌نهی اتم، دیگر به طور همدوس با یکدیگر تداخل نمی‌کنند، زیرا اکنون در محیط خود، با دیگر حالت‌ها (مثلا برخی از ابزارهای اندازهگیری بزرگ) درهم‌تنیده شده‌اند. در مورد آن دستگاه اندازهگیری، به نظر می‌رسد برهم‌نهی اتم از بین رفته و با فهرستی از نتایج کلاسیک‌گونه که هیچ تداخلی با یکدیگر ندارند، جایگزین شده است.
این فرایند را که در آن، کوانتومی بودن در محیط ناپدید میشود، ناهمدوسی کوانتومی می‌نامند.
این بخش مهمی از گذار فیزیک کوانتومی به فیزیک کلاسیک است. ناهمدوسی توضیح می‌دهد که چرا دیدن رفتار کوانتومی در سیستم‌های بزرگ با برهمکنش متعدد ذرات، سخت میشود. این فرآیند، بسیار سریع اتفاق می‌افتد. برخورد یک دانه‌ی غبار معمولی شناور در هوا را با مولکول‌های آن در نظر بگیرید. فرض می‌کنیم این برهمکنش کوانتومی در دو موقعیت مختلف فیزیکی، فاصله‌ی جدایی در حدود پهنای خود ذره داشته باشد. این برهمکنش باعث یک ناهمدوسی غیرآشکار میشود.
زیرا فرآیند این برهم‌نهی در حدود 10الی 31 ثانیه طول می‌کشد.
حتی در محیط خلاء، فوتون‌های سریع نور که موجب این نوع ناهمدوسی شده‌اند، بدون از بین بردن برهم‌نهی ذره، قابل مشاهده نیستند.
(emergence of objective)برای توضیح ظهور عینی
یا همان واقعیت کلاسیکی، اینکه بگوییم ناهمدوسی، رفتار کوانتومی را از بین می‌برد و سیستم را برای یک ناظر کلاسیک مشاهده‌پذیر می‌گرداند، کافی نیست. به نوعی، این امکان وجود دارد که چندین ناظر درباره خواص سیستم‌های کوانتومی اتفاق نظر داشته باشیم.
زورک معتقد است در این مورد، دو گزاره باید درست باشد:
اول، سیستم‌های کوانتومی باید حالت‌هایی داشته باشند که به ویژه در برابر ناهمدوسی مختل کننده‌ی محیط، مقاوم باشند. زورک این حالت‌ها را حالت‌های نشانگر نامید.
زیرا می‌توانند در حالت‌های محتمل یک نشانگر روی صفحه‌ی شماره‌گیری یک ابزار اندازهگیری، رمزگذاری شوند. مثلا یک مکان خاص از یک ذره، سرعت، مقدار اسپین کوانتومی یا جهت قطبش آن می‌تواند به عنوان موقعیت یک نشانگر روی یک دستگاه اندازهگیری ثبت شود. این محقق معتقد است که رفتار کلاسیکی (یعنی وجود ویژگی های خوش تعریف، پایدار و خصوصیات عینی) فقط به دلیل وجود حالت‌های نشانگر اجسام کوانتومی ممکن میشود.
آنچه که از نظر ریاضی می‌توان در این مورد بیان کرد، این است که حالت‌های نشانگر، کاری در جهت برهمکنش‌های محرک ناهمدوس با یک محیط، انجام نمی‌دهند: یا حالت نشانگر حفظ میشود، یا آن را به حالتی تبدیل می‌کند که تقریبا یکسان به نظر می‌رسد. این بدان معناست که محیط، کوانتومی بودن را به راحتی محو نمی‌کند، اما برخی از حالت‌ها را به عنوان جایگزین حالت‌های دیگر انتخاب می‌کند. به عنوان مثال، موقعیت یک ذره در برابر ناهمدوسی انعطاف دارد. با این حال، برهم‌نهی موقعیت‌های مختلف، حالت نشانگر نیست: برهمکنش با محیط، آن‌ها را به حالت‌های نشانگر موضعی تجزیه می‌کند، به طوری که فقط یک مورد مشاهده میشود. زورک در دهه ۱۹۸۰، این برهم‌نهی را «انتخاب برتر توسط محیط» مربوط به حالت‌های نشانگر توصیف می‌کند.
اما شرط دومی را باید ملاحظه کرد تا یک ویژگی کوانتومی مشاهده شود. اگرچه مصونیت از برهمکنش با محیط، ثبات وضعیت یک نشانگر را تضمین می‌کند، اما هنوز باید به نوعی در مورد آن اطلاعات کسب کنیم. ما فقط در صورتی می‌توانیم این کار را انجام دهیم که محیط به عنوان هدف مورد استفاده قرار نگیرد. به عنوان مثال وقتی یک شی را مشاهده می‌کنید، این اطلاعات توسط فوتون‌هایی که از آن جدا می‌شوند به شبکیه‌ی چشم شما تحویل داده می‌شوند. آن‌ها اطلاعات را در قالب تصویر جزیی از جنبه‌های خاصی از جسم به شما منتقل می‌کنند و در مورد موقعیت، شکل و رنگ آن، اطلاعاتی در اختیارتان می‌گذارند. به شرط توافق تعدادی ناظر، در مورد یک مقدار اندازه گیری شده (مشخصه‌ی کلاسیک) تعداد زیادی از این تصاویر جزیی لازم است. بنابراین، همانطور که زورک در دهه‌ی ۲۰۰۰ اظهار داشت، توانایی ما برای مشاهده‌ی برخی از ویژگی‌ها نه تنها به انتخاب آن به عنوان یک نشانگر بستگی دارد، بلکه به میزان قابل توجهی به تاثیر آن در محیط وابسته است. مناسب‌ترین حالت‌ها برای ایجاد تصویر کامل در محیط، فقط موارد قابل دسترسی برای اندازهگیری هستند. به همین دلیل است که زورک این ایده را داروینیسم کوانتومی می‌نامد.
معلوم میشود که همان خاصیت پایداری که موجب انتخاب برتر حالت نشانگر توسط محیط میشود، تناسب کوانتومی داروینی یا ظرفیت تولید همسان را نیز ارتقا می‌بخشد. زورک می‌گوید:محیط طی نظارت خود،سیستم‌هایی را از بین می برد و فرآیند های مشابه زیادی،ناهمدوسی را قادر به ضبط چندین نسخه از اطلاعات موجود در محیط می‌کند.
گرد آورنده: ندا علی‌نژاد
منبع:
