Le darwinisme quantique est le lieu où la sélection naturelle rencontre la mécanique quantique

Le mot darwinisme est devenu une synecdoche pour tous les mécanismes impliqués dans le concept malthusien de «survie du plus apte» - la notion selon laquelle les membres les plus puissants d’un système survivent pour se reproduire et pour transmettre leur génétique à la progéniture. Mais la sélection naturelle ne doit pas nécessairement être limitée aux crapauds de Darwin. En appliquant cette idée à la physique, nous obtenons le darwinisme quantique, la théorie selon laquelle les lois en vigueur de la biologie s’appliquent aux particules.

C’est beaucoup à prendre, alors commençons par le début.

La physique classique, qui englobe les lois newtoniennes du mouvement, l’électrodynamique, la thermodynamique et la relativité générale, émerge du monde quantique, mais les deux conceptions de l’univers ne sont pas parfaitement compatibles. En physique classique, le monde bouge et fonctionne avec un certain type d'élégance. En physique quantique, en revanche, le chaos règne à l'échelle atomique. Les scientifiques ne sont pas en mesure de prédire réellement ce qui va se passer - nous n’avons que des probabilités de pourrait se produire.

En 2003, un physicien théoricien, Wojciech Zurek, et quelques-uns de ses collègues ont proposé le darwinisme quantique pour relier les deux systèmes. Comme vous le savez peut-être déjà, en mécanique quantique, la mesure d'un système tend à l'affecter complètement. Ce problème de mesure provient du fait que différents états quantiques se superposent, créant des situations paradoxales dans lesquelles une particule existe dans des conditions contradictoires. en même temps.

Bien sûr, nous ne voyons jamais un événement se produit réellement. Lorsque nous examinons ces événements d’un point de vue classique, le système ne produit qu’un résultat.

Le darwinisme quantique explique que les états superposés sont «sélectionnés» en fonction de ce qui est le mieux préféré et le plus prévisible dans les états classiques. Le darwinisme sélectionne les possibilités du système quantique en fonction des pressions du système classique.

Zurek résume le tout dans un article de 2009, mais il existe des preuves à l’appui du darwinisme quantique. Une étude de 2010 a pris des images de structures cicatricielles sur des points quantiques, concluant que l'existence d'états de progéniture cicatriciels périodiques évolue vers un état plus robuste. Ce genre d'évolution atomique vers une existence stable est ce que vous prédiriez avec le darwinisme quantique.

Cependant, le point le plus important du darwinisme quantique n’est pas simplement qu’il pourrait être la clé pour aider à faire le pont entre deux écoles de physique décidées par un gouffre. Cela conforte également l’idée que le darwinisme - la survie du plus apte - est universel pour tous les autres processus naturels de l’univers. Cela n’explique pas simplement pourquoi une vie évolue et que d’autres meurent, c’est aussi pourquoi certaines particules et certains processus physiques se produisent et pourquoi d’autres ne le font pas. La mécanique quantique est souvent considérée comme un processus apparemment aléatoire, mais il s'avère que le monde atomique que nous ne pouvons pas voir fonctionne très bien comme le monde écologique que nous vivons chaque jour.

Nous sommes encore loin d’être en mesure de ré-étiqueter la «théorie» du darwinisme quantique en «loi». Mais ne soyez pas surpris si vous commencez à en entendre davantage au cours des prochaines décennies. Des instruments de physique plus gros et plus puissants nous permettront d’observer des choses dont nous n’avions même pas rêvé - y compris les particules chanceuses suffisamment fortes pour évoluer.