Миграция птиц, интерпретация запахов, солнечный свет и даже фотосинтез – ответы на все тайны этих природных процессов наконец-то получены. И если выводы и объяснения ведущих умов мира, выбравших своим направлением квантовую физику могут вам показаться странными, советуем вспомнить цитату выдающего датского ученого, пионера квантовой механики Нильса Бора: «Если вы не удивлены этим, то вы просто этого не поняли».
СТРАННЫЕ ТОННЕЛИ
Квантовая физика порой причудливая и запутанная. У нее существуют ряд принципов, которые, кажется, не поддаются логике. Например, квантовое магнитное туннелирование, при котором частица способна проникать через твердый объект. Или же квантовая запутанность, которую Альберт Эйнштейн называл «страшное действие на расстоянии». Явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Говоря проще, две частицы взаимосвязаны на неизвестном расстояние. Это может быть миллиметр или несколько десятков тысяч километров, а одна из частиц может и вовсе исчезнуть из одной области, чтобы вновь появится в другом месте. Согласитесь, все это слишком сложно для стандартного мышления, пишет издание QUARTZ.
Читайте по теме
От популизма до терроризма: все в мире подчинено законам квантовой физики
БАКТЕРИАЛЬНАЯ МЕХАНИКА
Хотя квантовая запутанность и стала «жуткой» даже для блестящего ума Эйнштейна, впоследствии научное сообщество столкнулось с этим и другими противоречивыми аспектами квантовой физики. Так получилось, что некоторые выдающиеся ученые не приняли квантовые теории, которые бросают вызов принятым законам физики.
Но, несмотря на все необычные аспекты, квантовая физика улучшает наше понимание естественного мира. Причем, наступает момент, когда некоторые из ее теорий больше не могут быть проигнорированы. Недаром, квантовые исследования были выбраны научным сообществом Всемирного экономического форума как одно из важнейших «будущих направлений» в науке. К примеру, область квантовой биологии может стать ключом к объяснению ранее существовавших загадок.
Одно из недавних исследований показывает, что живые бактерии могут существовать в «квантовой запутанности». Получается, если бактерии подтверждают наличие квантовых эффектов, то это – первое свидетельство взаимодействия между макроскопической органическим веществом и субатомных квантовым миром.
ФОТОСИНТЕЗ
Ряд исследований связывают квантовую реакцию с процессом фотосинтеза. Клетки растений собирают легкие частицы, которые освобождают атомы, собирающие энергию. Их называют экситонами. Экситоны несут энергию к реакционному центру, где она превращается в химическую энергию и метаболизируется растением. Причем, все происходит в миллиардные доли секунды, чтобы избежать потери тепла, и с невероятной точностью. Хотя экситоны не двигаются по одному пути, энергия все равно перетекает в реакционный центр. Еще совсем недавно этот процес был непонятен для науки.
Все изменилось в 2007-м, когда биофизик, профессор Чикагского университета Грег Энгель доказал, что что экситоны проходят через квантовую реакцию, называемую суперпозицией. Другими словами, частицы могут существовать одновременно не только в двух местах, но и в двух состояниях – воздуха и воды. Согласно работе ученого, экситоны могут двигаться наподобие морской волны и чувствовать все возможные пути к реакционному центру, определяя наиболее эффективный способ.
Читайте по теме
Квантовый компьютер — тренд будущего
МИГРАЦИЯ ПТИЦ
Так же, как люди использовали компасы, чтобы найти свой путь через моря, птицы совершают длительные перелеты с помощью своего внутреннего «навигационного прибора», собирающего сигналы магнитного поля Земли. Исследователи университета Оксфорда изучали миграционные привычки малиновки. Согласно полученным результатам, когда фотон солнечного света попадает в сетчатку глаза птицы, освобождаются два неспаренных электрона. Каждый электрон возвращается, чтобы сравняться с магнитным полем Земли и направить птицу к месту с более теплым климатом.
ПОНИМАНИЕ ЗАПАХОВ
Здесь все кажется просто: молекулы, находящиеся в воздухе, попадают в ноздрю и взаимодействуют с рецепторами, чтобы мы смогли различить различные запахи. Но сам процесс ранее был трудно объясним. Специалист исследовательского центра биомедицинских исследований им. Александра Флеминга в Афинах Лука Турин, предлагает, что молекулы содержат электроны, которые поступают в рецепторы с помощью квантового туннелирования. Электрон посылает сигнал в мозг для идентификации запаха, причем все это происходит на субатомном уровне.
По словам физика-теоретика и известного телеведущего Джима Аль-Халили, квантовое тунннелирование можно объяснить просто: вы бросаете мяч в кирпичную стену и в надежде, что он отскочит, но вдруг понимаете, что он оказался на другой стороне стены. «Квантовое туннелирование происходит постоянно. Именно поэтому светит солнце. Частицы сливаются вместе, превращая водород и гелий в солнечный свет через квантовое туннелирование».