"Las bacterias de schrödinger": el milagro de la biología cuántica?

Un mundo muy extraño. En teoría, sí en la práctica, en cierta medida, los principios cuánticos del mundo exigen que la partícula pueda encontrarse en dos lugares al mismo tiempo es paradójico fenómeno se conoce como superposición y para dos partículas puedan "запутываться", intercambiando información a través de un arbitrariamente grandes distancias. Como es que nadie sabe exactamente. El ejemplo más famoso de extrañeza del mundo cuántico se puede llamar el gato de schrödinger, el experimento mental, realizada por erwin Шредингером en el año 1935.

El físico Austríaco mentalmente puso el gato en la caja con un letal de material radiactivo. De las extrañas leyes de la mecánica cuántica permitían al gato de existir en la superposición de dos estados a la vez vivo y muerto, al menos, hasta que la caja no será abierto y su contenido — se ha detectado.

Caprichos cuántico del mundo

Con toda la extrañeza, el concepto ha sido confirmada experimentalmente en innumerables ocasiones en cuánticos de la escala. Pero cuando el zoom de hasta nuestro, por así decirlo, más sencillo y comprensible макроскопического del mundo, todo cambia. Todavía nadie ha visto la estrella, el planeta o el gato de la superposición o en un estado cuántico de la implicación. Pero desde entonces, como la teoría fue formulada a principios del siglo 20, los científicos se preguntaban dónde se cruzan microscópico y macroscópico de los mundos? ¿Qué tan grande puede ser el cuántica de la realidad y si la vez lo suficientemente grande para el más notorio de los aspectos se están estrechamente vinculados con los seres vivos? En las últimas dos décadas ha aparecido el área de la biología cuántica buscaba las respuestas a estas preguntas, ofreciendo y realizando experimentos sobre seres vivos, lo que podría ayudar a palpar los límites de la teoría cuántica.

Estos experimentos han traído interesantes, pero concluyentes los resultados. A principios de este año, por ejemplo, los científicos han demostrado que el proceso de la fotosíntesis — cuando los organismos que producen los alimentos mediante la luz — puede incluir algunos efectos cuánticos. Sistema de navegación de las aves o nuestro sentido del olfato también indican que los efectos cuánticos pueden manifestarse de seres vivos de un modo extraordinario. Pero esto es sólo la punta del iceberg del mundo cuántico. Hasta ahora, nadie ha podido hacer que un organismo vivo, a pesar de que no одноклеточную la bacteria — manifestar efectos cuánticos, tales como confusión o superposición.

Y he aquí, un nuevo trabajo de científicos de la universidad de oxford hace a algunos, sorprendió al levantar la ceja: en ella escriben, que ha logrado confundir a las bacterias con los fotones — partículas de luz. Un estudio de la cuantía físico Кьярой Марлетто y publicado en el mes de octubre de la revista Journal of Physics Communications, es un análisis de un experimento realizado en el año 2016 david Коулсом de la Universidad de sheffield y de sus colegas. En el experimento Коулс y la empresa han colocado varios cientos de фотосинтезирующих verdes sulfurosas de bacterias entre los dos espejos, poco a poco reduciendo el intervalo entre los espejos de hasta varios cientos de nanómetros es menor que el ancho de un cabello humano. Dejando pasar la luz blanca a través de los espejos, los científicos esperaban que фотосинтетические las moléculas en las bacterias forman par — o van a interactuar con el espacio vacío, es decir, las bacterias están continuamente absorber, emisión y volver a absorber los rebotes de los fotones. El experimento fue un éxito. Alrededor de seis de las bacterias formaron parejas por este motivo.

Марлетто y sus colegas afirman que las bacterias no sólo formó pareja con la cavidad. En su análisis han demostrado que la energía de la firma, obtenidos durante el experimento, pueden ser compatibles con фотосинтезирующими sistemas de bacterias, confundida con la luz en la cavidad. De hecho, parece que algunos de los fotones a la vez sorprendida y dejaban pasar фотосинтетические las moléculas dentro de las bacterias — fue el sello distintivo de la confusión.

"Nuestros modelos muestran que este fenómeno se puede considerar que la firma de la confusión entre la luz y ciertos grados de libertad en el interior de las bacterias", dice ella.

Según el coautor de la investigación tristán lechigada de puercos de tisa, que también de la de oxford, por primera vez, este fenómeno se ha observado en el cuerpo vivo. "Definitivamente es clave a la evidencia de que estamos de alguna manera avanzamos hacia las ideas de «las bacterias de schrödinger», por así decirlo", dice. Y esto alude en otro caso potencial de las manifestaciones de la biología en el medio natural: la verde серобактерии habitan en el océano profundo, donde la escasez de живительного de la luz puede estimular cuántico-mecánico evolutivos de adaptación para la aceleración y el mantenimiento de la fotosíntesis.

Estas polémicas declaraciones, sin embargo, existen multitud de escollos. Ante todo, la prueba de enredos en este experimento será indirecta, depende de cómo el observador decide interpretar a la luz que fluye a través de y como resultado de los limitados cavidad de bacterias. Марлетто y sus colegas reconocen que el modelo clásico, libre de efectos cuánticos, también podría explicar los resultados de este experimento. Pero, por supuesto, los fotones no son clásicos en absoluto — se cuánticos. Y sin embargo, es más realista "полуклассическая" modelo que utiliza las leyes de newton para las bacterias y las leyes cuánticas para los fotones, no puede reproducir los resultados obtenidos Коулсом y sus colegas en el laboratorio. Esto indica que los efectos cuánticos se manifiestan como para la luz y para las bacterias.

Otroescollo: la energía de las bacterias y de un fotón se midieron conjuntamente y no por separado. Es, en palabras de simon Греблахера de la universidad Tecnológica de delft en los países bajos, que no participó en el estudio, es un límite. "Puede parecer que está pasando algo en квантовом nivel", dice. "Pero… por lo general, cuando se demuestra la implicación, medimos dos sistemas de la independencia", para confirmar que cualquier cuánticos de correlación entre ellos serán auténticos.

A Pesar de estas incertidumbres, para muchos expertos cuántico-biológico de la transición de la teórica de los sueños a la realidad que se puede palpar, no es una cuestión de capacidad, es cuestión de tiempo. Individual y colectivamente, las moléculas fuera de los sistemas biológicos ya han mostrado efectos cuánticos en el laboratorio de los experimentos realizados por decenas de años, por lo que la búsqueda de estos efectos entre las moléculas en el interior de las bacterias o en general de nuestros cuerpos parece no carente de sentido. En los seres humanos y otros seres multicelulares, sin embargo, tales efectos cuánticos moleculares sería difícil de notar, pero el diminutas bacterias — ¿por qué no? "Es un agradable descubrimiento, aunque espera", dice Греблахер. "Pero definitivamente va a ser una sorpresa, si demostrar su ejemplo real de un sistema biológico".

Varios de los grupos de investigación, a cargo de una en particular Греблахером y lechigada de puercos de tisa, con la esperanza de desarrollar estas ideas aún más. Греблахер desarrolló un experimento que podría colocar un pequeño animal — тихоходку — en un estado de superposición. Esto será mucho más difícil que la de enredo de las bacterias con la luz debido al tamaño relativamente grande тихоходок. Lechigada de puercos de tisa está estudiando la manera de mejorar el experimento con bacterias; en el año siguiente, él y sus colegas esperan confundir dos bacterias juntos, sin tocar la luz.

"Se trata de la comprensión de la naturaleza de la realidad y de saber si tienen efectos cuánticos papel biológico de las funciones. Profundamente en la raíz de las cosas, todo es cuántica".

Puede ser, por ejemplo, que la selección natural se acercó a la manera de los sistemas vivos de manera nativa con los fenómenos cuánticos", señala Марлетто, llevando en el ejemplo anterior la fotosíntesis серобактерий en el profundo de la mar. Pero para eso hay que empezar poco a poco. Durante el reciente experimento fue un éxito enreda un millón de átomos. Por supuesto, esta es minúscula, incluso en comparación con las bacterias. Pero si el enfoque de abajo hacia arriba funciona, una vez que nos espera enredados en макроскопическом nivel de seres, objetos y personas.

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