A Kvantumfizika Furcsa Világa Az Élet Kormánnyá Válhat

{h1}

A kvantummechanika furcsa törvényei biológiai rendszerekben felhasználhatók, mint a szaglásunk.

NEW YORK - A kvantumfizika bizarr szabályait gyakran úgy vélik, hogy csak a mikrovilágra korlátozódnak, de a tudósok most azt gyanítják, hogy fontos szerepet játszhatnak az élet biológiájában.

Bizonyíték van a kvantummechanika biológiai folyamatok széles körére való bevonására, beleértve a fotoszintézist, a madárvándorlást, a szagérzetet és esetleg az élet eredetét is.

Ezek és más titokzatok voltak a június 1-i előadások témája a Kaye Playhouse-ban a Hunter College-ban, amely az ötödik éves World Science Fesztivál része.

A kvantummechanika olyan furcsa szabálycsomagra utal, amely szabályozza a szubatomi részecskék viselkedését, amelyek a falakon keresztül tudnak viselkedni, olyanok, mint a hullámok, és nagy távolságokra kapcsolódnak. [Csillogó fotók a nagyon kicsi]

"A kvantummechanika furcsa, ez a meghatározó jellemzője: funky és furcsa" - mondta MIT gépészmérnök Seth Lloyd.

Ezek a furcsaságok általában nem befolyásolják a hétköznapi makroszkopikus tárgyakat, amelyekről azt gondolják, hogy túlságosan forróak és nedvesek a kényes kvantumállapotoknak, hogy ellenálljanak. De úgy tűnik, a természet talán találta meg a módját annak, hogy a kvantummechanikát néhány legkomplexebb és legfontosabb rendszere fölé vigye.

"Az élet az atomokból és az atomokból mechanikusan viselkedik" - mondta Paul Davies kozmológus az Arizona State University-ből. "Az élet már régóta létezik - legalább 3,5 milliárd év ezen a bolygón -, és rengeteg idő van arra, hogy megismerjék a kvantum trükköket, ha előnyhöz jut."

A madár agya

Egy olyan terület, ahol a nyomok a kvantummechanikát érintik, a madarak és más vándorló állatok belső iránytűje. Sok madárfaj évente több ezer mérföldre vándorol, hogy visszatérjen nem ugyanabba a régióba, hanem pontosan ugyanazon tenyésztési helyszínre.

Évekig a tudósok zavarba ejtették, hogy a madarak képesek lennének elérni egy ilyen hajózási hajlandóságot, feltéve, hogy rendelkeznek bizonyos képességgel, hogy a Föld mágneses mezője alapján érzékeljék irányát.

"Világosan látjuk, hogy képesek érzékelni a mágneses mezőt" - mondta a kaliforniai Egyetem, Irvine, a biofizikus Thorsten Ritz. "Nem mondhatjuk, hogy ez az a mágneses szerv."

A bizonyítékok felépítése arra enged következtetni, hogy a madarak támaszkodhatnak a kvantumos összefonódásra - a részecskék furcsa képessége a tulajdonságok megosztására, még akkor is, ha egymástól elválasztják egymást, úgyhogy ha egy cselekvést hajtanak végre, akkor a másik érzi a következményeit.

A tudósok úgy gondolják, hogy a folyamatot egy olyan fehérje teszi lehetővé, amely a kriptokróm nevű madarak szemüvegében található.

Amikor a zöld lámpa átmegy a madár szemébe, kriptokrómba jut, ami energiát lendít fel egy zavaros pár egyik elektronjához, elválasztva a partnerétől. Új helyén az elektron mérete kissé eltérő a Föld mágneses mezőjében, és ez megváltoztatja az elektron spinját. A madarak ezt az információt felhasználhatják a Föld mágneses mezőjének belső térképének kialakításához, hogy kiderítsék helyzetüket és irányukat.

- Valószínűleg nagyon elfogadható - mondta Lloyd. "Olyan őrültnek tűnt, amikor először hallottam, nincs közvetlen kísérleti bizonyítékunk, de értelme van."

Az elmélet egy friss kísérletet nyert gyümölcsperekkel, amelyek szintén kriptokrómot tartalmaznak. Amikor ezt a fényt detektáló fehérjét kivontuk a gyümölcsléktől, elvesztettük a mágneses érzékenységüket, és elbomlottuk őket.

Szagtalan illatok

Egy másik eset, amikor a kvantummechanika megmenthető, a szag érzékelése. Először a biológusok úgy gondolták, hogy egy egyszerű modellen érzik a szagot: a szagmolekulák az orrba jutnak, és a molekulákhoz kötődő receptormolekulák azonosítják őket az adott formájuk alapján.

De a tudósok rájöttek, hogy néhány szagmolekula, amelyek azonos formájúak, teljesen más szagokat mutatnak, egy percnyi kémiai változás miatt, mint például egy molekula egyetlen hidrogénatomja, amelyet egy deutériummal meghúzódó hidrogénebb változat vált fel. Bár ez befolyásolja a molekula súlyát, nem változtatja meg alakját, ezért pontosan ugyanúgy illeszkedik a receptor molekulába.

Hogyan lehet tehát a szaglórendszerek érzékelni a különbséget? A válasz lehet, hogy a kvantumrészecskék képesek cselekedni, mint a hullámok.

"Az elmélet az, hogy még ha a molekula alakja is ugyanaz, hiszen ez a kis különbség, más módon rezeg," mondta Lloyd. "És ez a fajta hullámszerű természet, amely tisztán kvantum típusú hatás, valahogy ez a receptor képes érzékelni ezt a vibrációs különbséget."

Hiányzó darabok

A fizikusok egyre inkább feloldják a biológia titkait, abban a reményben, hogy a kvantummechanika a hiányzó darabot adja. Még reménykednek abban, hogy fel tudják világítani az egyik leginkább megfoghatatlan kérdést minden biológiában: Hogyan kezdődött az élet? [7 elmélet az élet eredetéről]

"Azt akarjuk tudni, hogy hogyan alakult az élet nem az élet?" - mondta Davies. "Az élet egyértelműen az anyag megkülönböztető állapota, amit szeretnénk tudni, hogy ez a megkülönböztető képesség alapvetően kvantummechanikus."

De az izgalomban, hogy kipróbálják a kvantumkulcsot a biológia zárakban, egyes tudósok figyelmen kívül hagyják a túlzást.

- A kvantummechanika furcsa és titokzatos - mondta Lloyd. "Az élet eredete furcsa és titokzatos, ami nem jelenti azt, hogy mind ugyanazok.Szerintem óvatosnak kell lennünk mondani, hogy minden furcsa és titokzatos dolognak ugyanaz a származása. "

A WordsSideKick.com vezető íróját Clara Moskowitz követheti a Twitteren @ClaraMoskowitz. További tudományos hírekhez kövesse a WordsSideKick.com-t a twitter @WordsSideKick.com.


Video-Kiegészítő: .




HU.WordsSideKick.com
Minden Jog Fenntartva!
Megjelent Bármely Anyag Megengedett Csak Prostanovkoy Aktív Link A Honlapon HU.WordsSideKick.com

© 2005–2019 HU.WordsSideKick.com