«Бактерии Шрёдингера»: волшебство квантовой биологии?

    Квантовый мир очень странноватый. В теории, но и на практике, перед началом конкретной степени, принципы квантового мира просят, дабы частичка могла оказываться в двух пространствах сразу — это же феноминальное явление понятно как только суперпозиция — и дабы две крупицы могли «запутываться», обмениваясь информацией сквозь сколь угодно заглавные расстояния. Как только конкретно — никто и не знает в точности. Самым знаменитым примером странности квантового мира можно именовать кота Шрёдингера, мысленный опыт, проведенный Эрвином Шрёдингером в 1935 году.

    «Бактерии Шрёдингера»: волшебство квантовой биологии?

    Австрийский физик на уровне мыслей расположил кота в ящик с потенциально летальным радиоактивным раствором. Странноватые законы квантовой механики дозволяли коту существовать в суперпозиции двух состояний — сразу живому и мертвому — по последней мере, перед началом того времени, пока что ящик и не будет вскрыт и его содержимое — найдено.

    Причуды квантового мира

    При всей странности, эта концепция существовала экспериментально доказана бессчетное количество раз в квантовых масштабах. Однако при масштабировании перед началом нашего, эдак сообщить, наиболее элементарного и внятного макроскопического мира, все изменяется. Никто пока что и не лицезрел кинозвезду, планетку либо кота в суперпозиции либо в состоянии квантовой запутанности. Однако с того времени, как только квантовая теория существовала в первый раз сформулирована сначала 20 века, ученые задавались вопросцем, где конкретно пересекаются микроскопичный и макроскопический миры? Как объемной возможно квантовая действительность и будет ли она когда-нибудь довольно объемной, дабы ее самые странноватые критерии можно существовало тесновато увязать с живыми созданиями? В течение крайних двух десятилетий показавшаяся область квантовой биологии находила ответы на эти вопросцы, предлагая и проводя опыты над живыми организмами, кои могли бы посодействовать нащупать пределы квантовой теории.

    Эти опыты уже принесли достойные внимания, однако неубедительные результаты. Сначала сего года, к примеру, ученые продемонстрировали, что процесс фотосинтеза — когда организмы создают еду, используя свет — может включать некие квантовые спецэффекты. Навигация птиц либо наше чутье а также рассказывают об фолиант, что квантовые спецэффекты умеют проявляться у живых созданий самым нестандартным образом. Однако это же только самый кончик айсберга квантового мира. До сего времени никому и не удавалось вынудить целый жив организм — даже и не одноклеточную бациллу — изъявить квантовые спецэффекты, этакие как только запутанность либо суперпозиция.

    И вот, новенькая работа ученых Оксфордского вуза принуждает энных удивленно поднять брови: внутри нее они пишут, что им же удалось удачно запутать микробов с фотонами — частичками света. Изучение, проведенное квантовым физиком Кьярой Марлетто и опубликованное в октябре в Journal of Physics Communications, воображает собой анализ опыта, проведенного в 2016 году Дэвидом Коулсом из Вуза Шеффилда и его сотрудниками. В фолиант опыте Коулс и корпорация расположили несколько сотен фотосинтезирующих зеленоватых серных микробов меж двумя зеркалами, мал-помалу сокращая просвет меж зеркалами перед началом пары сотен нанометров — все меньше, чем ширина людского волоса. Пропуская белокурый свет сквозь зеркала, ученые возлагали надежды, что фотосинтетические молекулы в микробах образуют нескольких — либо будут вести взаимодействие — с пустотой, другими словами микробы будут безпрерывно всасывать, испускать и поновой абсорбировать прыгающие фотоны. Опыт был удачным. Подле шести микробов образовали нескольких благодаря чему признаку.

    Марлетто и ее коллеги говорят, что микробы не совсем только образовали пару с полостью. В собственном анализе они показали, что энерго сигнатуры, приобретенные в процессе опыта, умеют быть совместимы с фотосинтезирующими системами микробов, запутанных со светом в полости. По большому счету, кажется, что некие фотоны сразу удивляли и пропускали фотосинтетические молекулы снутри микробах — это же существовало отличительным признаком запутывания.

    «Наши фотомодели отображают, что это же явление можно полагать сигнатурой запутанности меж светом и конкретными степенями свободы снутри бактерий», разговаривает она.

    По словам соавтора научные исследования Тристана Фарроу, который а также из Оксфорда, в первый раз это же явление существовало увидено в живом организме. «Это точно ключ к подтверждению тамошнего, что мы каким-то образом движемся в сторону идеи «бактерий Шрёдингера», эдак сказать», разговаривает он. И это же намекает на альтернативный возможный вариант проявления квантовой биологии в естественной среде: светло-зеленые серобактерии обитают в глубочайшем океане, где недостаток животворного света может провоцировать квантово-механические эволюционные адаптации для разгона и поддержания фотосинтеза.

    У этаких спорных заявлений существуют, вобщем, огромное количество подводных камешков. Сначала, подтверждение запутывания в этаком опыте будет косвенным, зависящим от тамошнего, как только наблюдающий предпринимает интерпретировать свет, протекающий через и вытекающий из консервативных полостью микробов. Марлетто и ее коллеги признают, что традиционная фотомодель, вакантная от квантовых спецэффектов, а также могла бы растолковать результаты сего опыта. Однако, конечно же, фотоны и не являются традиционными совсем — они квантовые. И тем не менее наиболее близкая к реальности «полуклассическая» фотомодель, использующая законы Ньютона для микробов и квантовые законы для фотонов, и не может воспроизвести результаты, приобретенные Коулсом и его сотрудниками в лаборатории. Это же показывает на то, что квантовые спецэффекты появляются как только для света, эдак и для микробов.

    Альтернативный подводный валун: энергии микробов и фотона измерялись вместе, а уж и не по отдельности. Это же, по словам Саймона Грёблахера из Технологического вуза Делфта в Нидерландах, который и не воспринимал роли в изучении, является неким ограничением. «Может появиться, что происходит что-то на квантовом уровне», разговаривает он. «Но… привычно, когда мы демонстрируем запутанность, мы измеряем две системы независимо», дабы подтвердить, что любые квантовые корреляции меж ними будут подлинными.

    Невзирая на эти неопределенности, для почти всех профессионалов квантово-биологический переход от теоретической мечты к действительности, которую можно пощупать, это же и не вопросец способности — это вопросец времени. По отдельности и коллективно молекулы за пределами био систем уже изъявили квантовые спецэффекты в лабораторных опытах, проведенных за десятки лет, потому поиск этих спецэффектов посреди молекул снутри микробов либо вообщем наших тел кажется и не лишенным смысла. В организмах граждан и остальных многоклеточных созданий, вобщем, этакие молекулярные квантовые спецэффекты существовало бы тяжело заприметить, однако у крохотных микробов — посему бы и нет? «Это наглядное открытие, хоть и ожидаемое», разговаривает Грёблахер. «Но оно точно будет сюрпризом, ежели показать его на примере настоящей био системы».

    Несколько диагностических групп, возглавляемых в фолиант числе Грёблахером и Фарроу, уповают создать эти идеи еще более. Грёблахер разработал опыт, который мог бы поместить крохотное звериное — тихоходку — в состояние суперпозиции. Это же будет намного труднее, чем запутывание микробов со светом по причине сравнимо немалого объема тихоходок. Фарроу разглядывает методы оптимизировать опыт с микробами; в будущем году он и его коллеги уповают запутать двух микробов совместно, и не трогая свет.

    «Речь идет об осознании природы действительности и об фолиант, имеют ли квантовые спецэффекты участие в био опциях. Глубоко в корне вещей все является квантовым».

    Возможно эдак, к примеру, что «естественный отбор выдумал методы для живых систем очевидным образом применять квантовые явления», помечает Марлетто, приводя в пример вышеупомянутый фотосинтез серобактерий в глубочайшем море. Однако для сего надо начинать с минимального. В процессе недавнешнего опыта был удачно запутан миллион атомов. Конечно же, это же мизер даже по сопоставлению с микробами. Однако ежели подход снизу-вверх сработает, в один прекрасный момент нас ожидает запутанные на макроскопическом уровне существа, предметы и даже люди.

    Как только думаете, это же может быть? Поведайте в нашем чате в Телеграме.