У многих на слуху теория струн и петлевая квантовая гравитация, но сегодня поговорим о квантовом дарвинизме. Цель всех этих трех направлений одна – объединить квантовую механику с классической. Вначале поговорим о том, что это такое.
Квантовый дарвинизм - это гипотеза, предложенная физиком-теоретиком из Польши Войцехом Зуреком. Немного освежим память и поговорим о квантовой механике. Одним из самых удивительных явлений мира квантовых масштабов, является т.н., суперпозиция – способность квантовых систем иметь несколько состояний одновременно. Но как только появляется сторонний наблюдатель, частица занимает одну определенную позицию. По крайней мере, так звучит одна из интерпретаций квантовой механики. Однако, с точки зрения квантового дарвинизма, переход происходит не из-за нашего наблюдения, а взаимодействия системы с окружающей средой.
Согласно идее польского физика, у квантовых систем существуют состояния-показатели, такие как положение и скорость, и их естественно, можно измерить. Когда частица взаимодействуют с окружающей средой, из всех альтернативных положений и скоростей, остается только то состояние-показатель, которое мы наблюдаем, потому что оно оставляет след. Отсюда и название – «квантовый дарвинизм», «выживает» самое приспособленное состояние.
Долгое время, эта идея оставалась гипотезой – красивой математикой на бумаге, однако, гипотеза может претендовать на то, чтобы стать теорией (надеюсь все в курсе значений этих терминов). Три группы, работающие в Германии, Китае и Италии, провели эксперимент по выявлению ключевой способности квантовой системы оставлять копии в своей среде. Команды из Италии и Китая, использовали один фотон, с группой других фотонов, имитирующих окружающую среду, которая взаимодействует и передает информацию о нем.
В ходе эксперимента, обе команды передавали лазерные фотоны через оптические устройства, объединяя их в несколько запутанных групп. Затем они изучили фотоны, что служили средой и получили информацию о колебании электромагнитных полей фотона, что был окружен. То есть была получена информация об одном из квантовых свойств частиц.
В ходе эксперимента в Германии, с командой исследователей взаимодействовал и сам Зурек. Ученые утверждают, что окружающей средой может выступать и одна частица. В данном случае были использованы другие системы и среда, состоящая из одиночного атома азота, замещающего атом углерода в кристалле. Атом азота имеет на один электрон больше, чем атом углерода. Этот лишний атом не может спариваться с соседними атомами углерода с образованием химической связи. В результате, одинокий атом азота, ведет себя как одиночный спин, который можно сравнить со стрелкой, скачущей то вниз, то вверх или в двух направлениях одновременно – тоже суперпозиция.
Этот спин (вращение) может взаимодействовать примерно с 0,3 % углеродных ядер. Контролируя вращения при помощи лазеров, коллектив из Германии смог зарегистрировать изменение вращения азота.
Таким образом, все самое интересное впереди. Информация взята и из сайтa www.quantamagazine.org
