Кванттық Дарвиндік және классикалық әлемнің пайда болуы
Quantum Darwinism
Кванттық дарвинизм: квант әлемінен классикалық әлемнің қалай пайда болатынын, ортаның квант жүйесімен өзара әрекеттесу арқылы табиғи іріктеу арқылы түсіндіреді. Зюрек және әріптестерінің теориясы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Кванттық дарвинизм – кванттық жүйемен өзара әрекеттесетін ортаның әсерінен туындаған дарвиндік табиғи іріктеу процесі арқылы кванттық әлемнен классикалық әлемнің пайда болуын түсіндіретін теория; мұнда көптеген мүмкін кванттық күйлер тұрақты көрсеткіш күйге қарай іріктеледі. Оны 2003 жылы Войцех Цюрек және Олливье, Пулин, Паз және Блюм Кохаут сияқты ынтымақтастары ұсынды. Бұған қоса, тәртіпсіз кванттық нүктелерде (қараңыз: жарақаттар) бұзылыстардың нәтижесінде туындаған жарақаттану сияқты ұқсас жағдайлар да қарастырылған. Дегенмен, ұсынылған дәлелдер Рут Кастнердің айналма пікірге қатысты сын-ескертпесіне де жатады (төмендегі салдарларын қараңыз). Құндылығында, кванттық дарвинизмнің негізгі талаптарына жататын декогеренттілік құбылысы тек бірлік динамикасында ғана пайда болмайды. Сондықтан, тіпті декогеренттілік болған жағдайда да, макроскопиялық көрсеткіш күйлердің ешқандай құлдыраусыз табиғи түрде пайда болатынын көрсетпейді.
Quantum Darwinism is a theory meant to explain the emergence of the classical world from the quantum world as due to a process of Darwinian natural selection induced by the environment interacting with the quantum system; where the many possible quantum states are selected against in favor of a stable pointer state. It was proposed in 2003 by Wojciech Zurek and a group of collaborators including Ollivier, Poulin, Paz and Blume Kohout. additionally, a similar kind of scene has been suggested with perturbation induced scarring in disordered quantum dots (see scars). However, the claimed evidence is also subject to the circularity criticism by Ruth Kastner (see Implications below). Basically, the de facto phenomenon of decoherence that underlies the claims of Quantum Darwinism may not really arise in a unitary only dynamics. Thus, even if there is decoherence, this does not show that macroscopic pointer states naturally emerge without some form of collapse.
Салдары
Зюректің энварианстық теориясымен қатар кванттық дарвинизм классикалық әлемнің кванттық әлемнен қалай пайда болатынын түсіндіруге тырысады және кванттық теорияның негізгі түсіндіру мәселесі – кванттық өлшеу мәселесіне жауап беруді ұсынады. Өлшеу мәселесі кванттық жүйелер туралы барлық білімнің көзі – кванттық күй векторының Шредингер теңдеуіне сәйкес әртүрлі күйлердің сызықтық суперпозициясына қарай дамуынан туындайды, бұл «Шредингердің мысығы» сияқты парадоксалды жағдайларды болжайды; мұндай жағдайлар классикалық әлемде ешқашан тікелей байқалған емес. Кванттық теория дәстүрлі түрде бұл мәселені өлшеу кезінде күй векторының бірліксіз түрленуі арқылы шешеді, нәтижесінде нақты күйге қол жеткізіледі. Ол әрбір мүмкін өлшем мәні үшін ықтималдық түрінде өлшенетін нақты күйдің мәнін болжаудың өте дәл құралын ұсынады. Кванттық күйлердің суперпозициясынан өлшенген нақты классикалық күйге өтудің физикалық механизмі дәстүрлі теориямен түсіндірілмейді, бірақ әдетте аксиома ретінде қабылданады және Нильс Бор мен Альберт Эйнштейн арасындағы кванттық теорияның толықтығы туралы пікірталасқа негіз болды. Кванттық дарвинизм кванттық жүйелердің суперпозицияланған күйлердің кең мүмкіндіктерінен көрсеткіш күйлердің шектеулі жиынтығына өтуін, қоршаған ортамен үздіксіз өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асырылатын таңдау процесі – einselection ретінде қарастырады. Барлық кванттық өзара әрекеттесулер, соның ішінде өлшеулер, бірақ одан да жиі қоршаған ортамен, мысалы, барлық кванттық жүйелер суға батып кеткен фотондар теңізімен өзара әрекеттесу, кванттық жүйенің қатысатын өзара әрекеттесудің сипатымен анықталатын нақты негізде декогеренциясына немесе көрінісіне әкеледі. Қоршаған ортамен өзара әрекеттесу жағдайында Зюрек және оның әріптестері кванттық жүйенің декогеренцияланатын артықшылықты негізінің болжамды классикалық күйлерге сәйкес келетін көрсеткіш негізі екенін көрсетті. Осылайша, классикалық шындықтың көрсеткіш күйлері кванттық шындықтан таңдалып алынады және одан әрі эволюцияға қабілетті күйде макроскопиялық әлемде бар болады. Дегенмен, "einselection" бағдарламасы әмбебап кванттық күйді «жүйе» + «орта» деп бөлуді қабылдауға байланысты, ал ортаның әртүрлі еркіндік дәрежелері өзара кездейсоқ фазаларға ие болуы керек. Бұл фазалық кездейсоқтық ғаламның кванттық күйінен өзінен туындамайды, және Рут Кастнер бұл кванттық дарвинизм бағдарламасының түсіндіру күшін шектейді деп көрсетті. Зюрек Кастнердің сын-пікірлеріне «Классикалық таңдау және кванттық дарвинизм» еңбегінде жауап береді. Кванттық жүйенің қоршаған ортамен өзара әрекеттесуі оның көрсеткіш күйлері туралы көптеген артық көшірмелерді жазуға әкеледі, бұл ақпарат көптеген бақылаушыларға кванттық күй туралы ақпаратты келісуге мүмкіндік береді. Зюрек «Куәгер ретінде орта» деп атаған осы einselection аспектісі объективті білімге қол жеткізу мүмкіндігін тудырады.
Along with Zurek's related theory of envariance (invariance due to quantum entanglement), quantum Darwinism seeks to explain how the classical world emerges from the quantum world and proposes to answer the quantum measurement problem, the main interpretational challenge for quantum theory. The measurement problem arises because the quantum state vector, the source of all knowledge concerning quantum systems, evolves according to the Schrödinger equation into a linear superposition of different states, predicting paradoxical situations such as "Schrödinger's cat"; situations never experienced in our classical world. Quantum theory has traditionally treated this problem as being resolved by a non unitary transformation of the state vector at the time of measurement into a definite state. It provides an extremely accurate means of predicting the value of the definite state that will be measured in the form of a probability for each possible measurement value. The physical nature of the transition from the quantum superposition of states to the definite classical state measured is not explained by the traditional theory but is usually assumed as an axiom and was at the basis of the debate between Niels Bohr and Albert Einstein concerning the completeness of quantum theory. Quantum Darwinism seeks to explain the transition of quantum systems from the vast potentiality of superposed states to the greatly reduced set of pointer states as a selection process, einselection, imposed on the quantum system through its continuous interactions with the environment. All quantum interactions, including measurements, but much more typically interactions with the environment such as with the sea of photons in which all quantum systems are immersed, lead to decoherence or the manifestation of the quantum system in a particular basis dictated by the nature of the interaction in which the quantum system is involved. In the case of interactions with its environment Zurek and his collaborators have shown that a preferred basis into which a quantum system will decohere is the pointer basis underlying predictable classical states. It is in this sense that the pointer states of classical reality are selected from quantum reality and exist in the macroscopic realm in a state able to undergo further evolution. However, the 'einselection' program depends on assuming a particular division of the universal quantum state into 'system' + 'environment', with the different degrees of freedom of the environment posited as having mutually random phases. This phase randomness does not arise from within the quantum state of the universe on its own, and Ruth Kastner has pointed out that this limits the explanatory power of the Quantum Darwinism program. Zurek replies to Kastner's criticism in Classical selection and quantum Darwinism. As a quantum system's interactions with its environment results in the recording of many redundant copies of information regarding its pointer states, this information is available to numerous observers able to achieve consensual agreement concerning their information of the quantum state. This aspect of einselection, called by Zurek 'Environment as a Witness', results in the potential for objective knowledge.