量子ダーウィニズム は、量子システムと相互作用する環境によって引き起こされるダーウィン的 自然選択 のプロセスにより、量子世界 から古典世界 が出現することを説明することを目的とした理論です。このプロセスでは、多くの可能な量子状態が、安定した ポインター状態 を優先して選択されます。[ 1 ] Wojciech Zurek と Ollivier、Poulin、Paz、Blume-Kohout を含む共同研究者グループによって提案されました。[ 2 ] この理論の発展は、ポインター状態 、選択 、デコヒーレンス など、Zurek が 25 年にわたって追求してきた多くの研究テーマの統合によるものです。
2010年の研究では、量子ドット の「母娘状態の家族になる」傷跡によって量子ダーウィニズムの予備的な裏付け証拠が提供されると主張されており、これはそれらが「複数のポインター状態に安定化する」可能性があることを示唆しています。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 傷跡を 参照）。この解釈は、循環論法を理由に物理学の哲学者ルース・カストナーから批判を受けています。カストナーは、量子ダーウィニズムの中心となるデコヒーレンス過程は、ユニタリーダイナミクスのみから生じるものではないと主張しています。代わりに、それは、システムとその環境の想定された分割と環境位相の相互ランダム化に依存しており、これらの特徴は、宇宙全体の量子状態には存在しない古典的な区別を前提としています。つまり、たとえデコヒーレンスが生じたとしても、波動関数の崩壊といった追加の仮定なしに客観的な巨視的ポインター状態が自然に出現することを明確に示すものではない。（下記の「影響」を参照。）
理論の説明 量子ダーウィニズムは、ズーレクの関連する不変性理論（ 量子もつれ による不変性）とともに、古典世界が量子世界からどのように出現するかを説明し、量子論の主要な解釈上の課題である量子 測定問題 に答えようと試みている。測定問題は、量子システムに関するすべての知識の源である量子状態ベクトルが、シュレーディンガー方程式 に従って異なる状態の線形重ね合わせへと進化し、「シュレーディンガーの猫 」のような逆説的な状況を予測するため生じる。これは、我々の古典世界では決して経験されない状況である。量子論は従来、この問題を、測定時に状態ベクトルを確定状態へと非 ユニタリ 変換することによって解決されるものとして扱ってきた。これは、測定される確定状態の値を、各可能な測定値に対する確率の形で、非常に正確な方法で予測する手段を提供する。量子状態の重ね合わせから測定される明確な古典状態への遷移の物理的性質は、従来の理論では説明されておらず、通常は公理として仮定されており、ニールス・ボーア とアルベルト・アインシュタイン の間で量子理論の完全性について議論された際の基礎となっていた。
量子ダーウィニズムは、量子システムが重ね合わせ状態の膨大な可能性からポインター状態の大幅に縮小されたセット [ 2 ] einselection として説明しようとします。測定を含むすべての量子相互作用、特にすべての量子システムが浸されている光子の海などの環境との相互作用は、デコヒーレンス 、つまり量子システムが関与する相互作用の性質によって決定される特定の基底での量子システムの顕現につながります。環境との相互作用の場合、Zurekとその共同研究者は、量子システムがデコヒーレンスする好ましい基底は、予測可能な古典状態の根底にあるポインター基底であることを示しました。この意味で、古典的現実のポインター状態は量子的現実から選択され、マクロ領域でさらなる進化を受けることができる状態として存在します。しかし、「選択」プログラムは、普遍的な量子状態を「システム」＋「環境」に特定の方法で分割することを前提としており、環境のさまざまな自由度は互いにランダムな位相を持つと想定されています。この位相のランダム性は、宇宙の量子状態から自然に生じるものではなく、ルース・カストナー [ 9 ] は、これが量子ダーウィニズムプログラムの説明力を制限すると指摘しています。ズレクは、古典的選択と量子ダーウィニズム [ 10 ]
量子系が環境と相互作用することで、ポインタ状態に関する情報の冗長なコピーが多数記録されるため、この情報は、量子状態に関する情報について合意に達することができる多数の観測者に利用可能となる。ズレックが「環境を証人として」と呼ぶこの選択の側面は、客観的な知識の可能性をもたらす。
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外部リンク 普遍的ダーウィニズム：量子ダーウィニズム Nature.com：自然淘汰は量子世界にも作用する 量子ダーウィニズムと現実の本質 ズレクによるカストナーの批判への反論（2015年）
