Yurii Mongol
0 
4828
289
Mulți oameni de știință consideră că efectele cuantice majore, cum ar fi înțelegerea, în care particulele separate de distanțe mari, leagă misterios stările, nu ar trebui să funcționeze pentru viețuitoare. Dar o nouă lucrare susține că aceasta are deja - că oamenii de știință din 2016 au creat deja un fel de pisică Schrödinger - doar cu bacterii cu cuantă.
De obicei, descriem fizica cuantică ca un set de reguli care guvernează comportamentul lucrurilor extrem de minuscule: particule ușoare, atomi și alte obiecte infinitim de mici. Lumea mai mare, la scara bacteriană (care este și scara noastră - tărâmul haotic al vieții) nu trebuie să se afle nicăieri în apropierea acelui ciudat.
Asta a vrut să spună fizicianul Erwin Schrödinger când a propus faimosul său experiment de gândire a pisicii Schrödinger, așa cum a subliniat Jonathan O'Callaghan în Scientific American. În acel experiment de gândire, o pisică dintr-o cutie ar fi expusă unei particule radioactive care avea chiar șanse de degradare sau nu. Până la deschiderea cutiei, biata pisică va fi în același timp vie și moartă, ceea ce i se părea clar absurd lui Schrödinger. Există doar ceva despre lumea cuantică care nu pare să aibă sens în a noastră. [Cum funcționează înțelegerea cuantică (infografic)]
Dar oamenii de știință nu sunt de acord în cazul în care se află limita dintre lumea obișnuită și cea cuantică - sau dacă există chiar deloc. Chiara Marletto, fiziciană la Universitatea din Oxford și coautor la recentul articol, publicat pe 10 octombrie în The Journal of Physics Communications, a spus că nu există niciun motiv să ne așteptăm ca există o limită la dimensiunea efectelor cuantice..
"Sunt interesat să studiez granița în care regulile cuantice încetează să se aplice", a spus ea. "Unii oameni spun că teoria cuantică nu este o teorie universală, deci nu se aplică niciunui obiect din univers, dar de fapt se va destrăma la un moment dat. Interesul meu este de a arăta că de fapt, nu este cazul."
În acest scop, Marletto și colegii ei s-au întors și s-au uitat la o hârtie publicată în 2017 în revista Small care părea să arate câteva efecte cuantice limitate în bacterii. Ei au construit un model teoretic a ceea ce s-ar fi putut întâmpla cu adevărat în acel experiment al Universității din Sheffield și arată că bacteriile respective ar fi putut, de fapt, să se încurce cu particule ușoare.
Iată de ce este o idee atât de radicală:
Uită-te la tine, apoi privește persoana de lângă tine. Sunteți ființe separate fizic, nu?
Dar mecanica cuantică ne spune că acest lucru nu trebuie să fie cazul. Particulele, sau colecțiile de particule, se pot lega între ele, „încurcate”, astfel încât formele lor de undă să fie împletite. Nici o particulă nu poate fi înțeleasă sau descrisă fără a o descrie și pe cealaltă. Iar măsurarea unei trăsături fizice a unei particule „prăbușește” forma de undă a ambelor particule. Separați particulele cu mii de kilometri și puteți învăța instantaneu starea fizică a uneia dintre ele, măsurând-o doar pe cealaltă.
Conform teoriei cuantice actuale, nu există nicio limită în acest sens. Ceea ce funcționează pentru un proton ar trebui să funcționeze pentru un elefant. Dar, în practică, sistemele mai mari sunt mult mai dificil de încurcat. Și oamenii de știință au dezbătut dacă ființele vii sunt pur și simplu prea complexe pentru a încurca. Te-ai lupta să încurci doi elefanți din același motiv pentru care te-ai lupta să înveți acei elefanți să facă perechi de patinaj la nivel olimpic: Nu există o lege specifică a naturii care să spună că este imposibil, dar majoritatea oamenilor ar fi de acord că nu este posibil..
Și totuși, în 2017, o echipă de cercetători cu sediul la Universitatea din Sheffield din Anglia a spus că au creat o stare a ceea ce este cunoscut sub numele de cuplare cuantică în bacteriile fotosintetice. Au așezat câteva sute de bacterii într-o încăpere minusculă, oglindită și au dat lumina în jur. (Pe baza lungimii camerei mini, doar o anumită lungime de undă a luminii a persistat de-a lungul timpului, cunoscută sub numele de frecvență rezonantă.) În timp, șase dintre bacterii au părut să dezvolte o conexiune cuantică limitată la lumină. Așa că frecvența rezonantă a luminii din interiorul camerei minuscule părea să se sincronizeze cu frecvența la care electronii au sărit în și în afara poziției din moleculele fotosintetice ale bacteriilor. (Pentru mai multe detalii, consultați acest link.)
Marletto a spus că modelul ei arată că acest efect implică mai mult decât doar o cuplare cuantică. Ea a spus probabil că se întâmplă ceva chiar și mai ciudat decât ceea ce au descris acești experimentaliști, a spus ea
Bacteriile, ea și colegii ei au arătat, au devenit probabil încurcate cu lumina. Ceea ce înseamnă acest lucru este că ecuațiile utilizate pentru a defini fiecare dintre formele de undă - atât a luminii, cât și a bacteriilor - devin o ecuație. Niciuna nu este rezolvabilă fără cealaltă. (Conform mecanicii cuantice, toate obiectele pot fi descrise atât ca particule cât și ca undă, dar practic vorbind, în obiecte „mari” precum bacteriile, formele de undă sunt imposibil de văzut sau de măsurat.)
Ca și pisica proverbială a lui Schrödinger într-o cutie, întregul sistem părea să existe într-o lume de jos incertă: particulele de lumină par să fi simultan atins și ratat bacteriile..
Acest lucru nu dovedește că bacteriile și lumina au fost cu siguranță încurcate - cu toate acestea, există alte explicații posibile care implică fizica clasică, iar acestea nu au fost excluse încă, a spus ea..
„Ceea ce lipsește din acest experiment este capacitatea de a confirma înțelegerea într-un mod mai profund”, a spus ea.
Experimentele cuantice implică adesea măsurarea caracteristicilor fizice ale unei particule încurcate pentru a afla dacă aceste caracteristici influențează cealaltă particulă. În acest caz, asta ar fi însemnat măsurarea trăsăturilor fizice ale bacteriilor în concordanță cu trăsăturile fizice ale luminii. Acest lucru nu a fost posibil în acest experiment, dar Marletto a spus că deja sunt concepute experimente care ar putea demonstra o adevărată înțelegere.
Și mai interesantă, a spus ea, este întrebarea dacă bacteriile folosesc încurcarea într-un fel care le este utilă, deși răspunsul la această întrebare ar necesita mult mai multă muncă experimentală..
"Este posibil ca selecția naturală să fi determinat bacteriile să profite de efectele cuantice", a spus ea.
Publicat inițial la .