Zamislite svet u kojem jedan elektron može biti na dva mesta istovremeno, prolazeći kroz zidove kao duh. To je bizarna, ali eksperimentalno potvrđena realnost subatomskog nivoa. Međutim, čim skrenete pogled ka svojoj šoljici kafe, ta kvantna magija nestaje. Šoljica je uvek tamo gde ste je ostavili, čvrsta, nepomična i predvidljiva.

Zašto ne vidimo kvantne efekte u običnom životu? Gde nestaje ta prvobitna neodređenost atoma dok se krećemo ka svetu ljudi? Decenijama su fizičari nudili egzotične odgovore: od bezbrojnih paralelnih univerzuma do misterioznih, neobjašnjivih procesa koji uzrokuju spontani kolaps stvarnosti. Ipak, rad Vojčeha Zureka (Wojciech Zurek) iz Nacionalne laboratorije Los Alamos, sumiran u njegovoj kapitalnoj knjizi „Decoherence and Quantum Darwinism“ iz 2025. godine, nudi ključ za rešavanje ove stogodišnje zagonetke. Zurek predlaže „veliku sintezu“ koja koristi isključivo standardnu kvantnu mehaniku kako bi objasnila rađanje objektivnog sveta, bez potrebe za naučnom fantastikom.

Dekoherencija: Najbrži proces u univerzumu

Prvi korak ka razumevanju naše stvarnosti je proces koji su, počevši od 1970-ih, pionirski istraživali Zurek i fizičar H. Diter Ce (H. Dieter Zeh), a koji nazivamo dekoherencija. Kvantni sistemi su neverovatno osetljivi; čim jedan atom dođe u kontakt sa svojom okolinom — bilo da su to drugi atomi ili fotoni svetlosti — njegova kvantna svojstva počinju da se „rastvaraju“.

Interakcija sa okolinom deluje kao mehanizam koji razvodnjava kvantne informacije kroz proces kvantnog preplitanja (entanglement). Zamislite kap mastila koja padne u okean – informacije o njenom prvobitnom obliku se toliko brzo šire i mešaju sa nepreglednom vodenom masom da ih je ljudski nemoguće rekonstruisati. Prema Zurekovim proračunima, ovaj proces je zapanjujuće brz: za zrno prašine koje pluta u vazduhu, kolizije sa fotonima i molekulima gasa uzrokuju dekoherenciju za samo 10^{-31} sekundi. To je nepojmljivo kratak interval, milion puta kraći od vremena koje je svetlosti potrebno da pređe širinu jednog protona.

Fizičar Džefri Bab (Jeffrey Bub) sa Univerziteta u Merilendu objašnjava suštinu ovog kvantnog stanja:

„Kvantna neodređenost ne predstavlja samo obično neznanje o tome šta je slučaj, već novu vrstu neznanja o nečemu što još uvek nema istinitosnu vrednost – nešto što jednostavno nije na ovaj ili onaj način pre nego što izvršimo merenje.“

Kvantni Darvinizam: Opstanak najprilagođenijih informacija

Ako dekoherencija tako brzo briše kvantne informacije, kako išta preživljava da bi postalo deo naše stabilne stvarnosti? Zurek ovde uvodi svoj centralni koncept: Kvantni Darvinizam.

Nisu sva kvantna stanja podjednako izdržljiva. Određena stanja, koja on naziva „pointer states“ (stanja pokazivača), poseduju sposobnost da prave višestruke, robusne kopije sebe u okolini. Na primer, fotoni svetlosti se odbijaju od objekta i nose informaciju o njemu do vaših očiju, a da pritom ne narušavaju samo stanje tog objekta.

• Najprilagođeniji:Pozicija i naelektrisanje su „najprilagođenije“ (fittest) informacije jer se mogu kopirati milione puta u deliću vremena, a da ostanu nepromenjene. Sunčevi fotoni, na primer, utisnu informaciju o lokaciji jednog zrna prašine oko 10 miliona puta u toku samo jedne mikrosekunde.
• Gubitnici:Kvantne superpozicije (stanje u kojem je čestica na dva mesta istovremeno) nemaju ovu sposobnost. One ne mogu generisati stabilne kopije; umesto toga, one se „razvodnjavaju“ u procesu dekoherencije i nikada ne prelaze prag klasičnog sveta.

Ovo nam sugeriše da naša realnost nije sačinjena samo od čvrste materije, već od najuspešnijih „kopija“ informacija koje su uspele da se nametnu okolini.

„Ekstanton“: Rađanje objektivne stvarnosti kroz konsenzus

Kada se informacija o nekom stanju umnoži u milionima identičnih otisaka širom okoline, događa se ključni preobražaj: nastaje konsenzus. Pošto svaki posmatrač koji pristupi bilo kom delu te okoline (bilo kojoj grupi fotona) vidi potpuno istu informaciju, mi doživljavamo ono što nazivamo objektivnom stvarnošću.

Zurek koristi termin „ekstanton“ (extanton) za objekte koji su postigli ovaj nivo stabilnosti. Ekstanton predstavlja stanje relativno objektivnog postojanja. Ono što je najvažnije, ovaj model eliminiše potrebu za misterioznim „kolapsom talasne funkcije“ o kojem su debatiovali Bor i Hajzenberg. Nema naglog, magičnog skoka; postoji samo matematički precizan proces u kojem okolina „bira“ jedan ishod kroz masovno kopiranje, stvarajući privid čvrste realnosti.

Pomirenje nepomirljivog: Epiontička priroda sveta

Zurekov rad nudi rešenje za vekovni sukob između dve vodeće interpretacije kvantne fizike: Kopenhagenske (gde je talasna funkcija samo naše znanje – epistemička) i teorije o „mnogostrukim svetovima“ (gde je ona sama stvarnost – ontička).

Zurek tvrdi da je talasna funkcija zapravo „epiontička“ – ona je i jedno i drugo. Pre dekoherencije, sve mogućnosti su prisutne u onome što on naziva apstraktnim prostorom mogućnosti. Međutim, Kvantni Darvinizam selektuje samo jedno stanje koje se „razmnožava“ i postaje naša realnost. Ostala stanja ne granaju univerzum u beskrajne kopije; ona jednostavno ostaju matematičke apstrakcije koje nisu uspele da se „reprodukuju“ u našem okruženju.

O ovoj zabludi Zurek kaže:

„Dva suprotstavljena pogleda na kvantna stanja i insistiranje na tome da stanja moraju biti ili jedno ili drugo su pogrešni.“

Zaključak: Da li je misterija konačno rešena?

Zurekov doprinos je revolucionaran jer nudi matematički rigorozan most između atoma i ljudi, koristeći isključivo zakone kvantne mehanike. On pokazuje da su pioniri kvantne fizike, poput Bora i Hajzenberga, prevremeno zatvorili ova pitanja, smatrajući ih filozofskim, dok su ona zapravo bila duboko naučna.

Ipak, put do potpune istine još uvek traje. Kritičari poput Sali Šrapnel (Sally Shrapnel) ističu da, iako je proces selekcije jasan, mi i dalje ne razumemo prirodu samog „kvantnog supstrata“ – onog temeljnog domena u kojem sve mogućnosti koegzistiraju pre nego što ih okolina „izvuče“ u naš svet. Koliko je taj domen uopšte „stvaran“?

Ako je naša realnost zaista samo skup najuspešnijih kopija informacija koje su preživele darvinističku borbu u okolini, to nam sugeriše neverovatnu istinu: svet koji vidimo i osećamo nije direktna slika temeljne realnosti, već samo njena najstabilnija, pobednička verzija. Mi, u suštini, živimo u konsenzusu informacija koje su bile najsposobnije da prežive.

Priredio: Dragan Tanaskoski

Izvor: quantamagazine.org