Kwantumdarwinisme verklaart hoe wij de wereld zien

Kwantumdarwinisme is een theorie die een verklaring geeft over de overgang tussen de kwantumwereld en de klassieke wereld zoals wij die waarnemen.

Als ik een kopje koffie op tafel zet zien we allemaal dat het kopje op dezelfde plek staat. Als ik hem 20 cm verschuif kunnen we allemaal meten dat het kopje met die afstand verschoven is en als ik het kopje tegen de muur gooi kunnen we allemaal de snelheid meten. In de wereld van de kleinste deeltjes, de kwantummechanica, kan dat niet. Je kunt niet meten waar iets is of hoe snel iets gaat, maar alleen berekenen hoe groot de kans is dat een deeltje zich op een bepaalde plek bevindt.

Zodra we een deeltje meten gedraagt het zich anders. Het gaat dan een wisselwerking aan met zijn omgeving, met andere deeltjes. Het vervalt dan van een kwantummechanische staat (kwantumwereld) in een staat zoals wij onze wereld zien (de klassieke wereld zoals wij ervaren). Het is dan niet meer in superpositie, maar op één plek. Dat noemen we decoherentie. Decoherentie is niets meer dan natuurkundig jargon voor de overgang van de bizarre kwantumwereld naar onze vertrouwde klassieke wereld, waarin koffiekopjes en andere voorwerpen gewoon op slechts één plaats zijn en we de snelheid kunnen meten. Hoe komt dat? Hoe gaat een deeltje van de kwantumwereld over in de klassieke wereld zoals we die zien?

Deeltjes gaan interactie met elkaar aan

Deeltjes kunnen met elkaar verstrengeld zijn. Dat is een kwantummechanisch verschijnsel waarbij deeltjes zo met elkaar verbonden zijn dat ze zich als één object gaan gedragen, zelfs als ze lichtjaren van elkaar gescheiden zijn. Einstein noemde dat ”Spuckhafte Fernwirkung”. Als een deeltje met teveel andere deeltjes verstrengeld raakt, raakt het zijn superpositie kwijt. Deeltjes van een kopje koffie hebben dus een wisselwerking met elkaar waardoor decoherentie optreedt en de kwantumverschijnselen verdwijnen. Maar waarom zien we dan allemaal het kopje op dezelfde plek? Waarom zien we allemaal dezelfde kwantumtoestand van de deeltjes van het kopje koffie ?

kwantumdarwinisme

Een theorie die dat verschijnsel verklaart is kwantumdarwinisme. Natuurkundige W.H. Zurak verklaart de overgang van de kwantumwereld naar de klassieke wereld als gevolg van een proces dat lijkt op darwinistische natuurlijke selectie. Er zijn vele mogelijke toestanden waarin een deeltje zich kan stabiliseren, maar ‘de beste’ toestand is de stabiele pointertoestand. Pointertoestanden zijn kwantumtoestanden die minder verstoord zijn door decoherentie dan andere toestanden. Het is een proces dat lijkt op natuurlijke selectie in evolutie. Eigenschappen die overleven, zijn in zekere zin ‘de meest aangepaste’. Dat betekent dat wij allemaal het kopje koffie op dezelfde plek op tafel zien. We zijn het eens over de uitkomst.

Bronnen: Quantamagazine, Science