สำหรับนักฟิสิกส์แล้ว ชีวิตดูเหมือนจะขาดความมหัศจรรย์ไปเล็กน้อย อะตอมโง่ๆ เหล่านั้นรวมตัวกันเพื่อแสดงกลอุบายอันชาญฉลาดเช่นนี้! เป็นเวลาหลายศตวรรษที่สิ่งมีชีวิตถูกมองว่าเป็นสิ่งมหัศจรรย์ ทุกวันนี้ เราทราบดีว่าไม่มี “พลังชีวิต” พิเศษใดทำงานได้ในทางชีววิทยา มีเพียงสสารธรรมดาเท่านั้นที่ทำสิ่งพิเศษ ในขณะที่ปฏิบัติตามกฎฟิสิกส์ที่คุ้นเคย แล้วความลับของคุณสมบัติที่โดดเด่นของชีวิตคืออะไร?
ในช่วงปลาย
ทศวรรษที่ 1940 และ 1950 เป็นเรื่องปกติที่จะคิดว่ากลศาสตร์ควอนตัม หรือบางทีอาจจะเป็น “กลศาสตร์หลังควอนตัม” ที่จะมีการคิดค้นขึ้นในเร็วๆ นี้ ถือเป็นกุญแจสำคัญสู่ความลึกลับของชีวิต ด้วยความสำเร็จในการอธิบายคุณสมบัติของสสารที่ไม่มีชีวิต ผู้ก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัมหวังว่าทฤษฎี
ของพวกเขาจะทั้งแปลกและมีพลังมากพอที่จะอธิบายสถานะสิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาดของสสารด้วย างก็เสนอการคาดเดา ในขณะที่หนังสือชื่อดัง ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1944 ปูทางไปสู่การเกิดของอณูชีววิทยาในปี 1950 ครึ่งศตวรรษต่อมา ความฝันที่ว่ากลศาสตร์ควอนตัมจะอธิบายชีวิตอย่าง “ฉับพลัน”
อย่างที่เคยอธิบายสถานะอื่นๆ ของสสารอย่างชัดเจนและครอบคลุมนั้นยังไม่เป็นจริง ไม่ต้องสงสัยเลยว่า กลศาสตร์ควอนตัมจำเป็นต้องอธิบายขนาดและรูปร่างของโมเลกุลและรายละเอียดของพันธะเคมี แต่ไม่มี “หลักการแห่งชีวิต” ที่ชัดเจนออกมาจากอาณาจักรควอนตัมที่จะแยกสถานะของสิ่งมีชีวิต
แม้จะมีสิ่งนี้ มีการกล่าวอ้างอย่างต่อเนื่องว่ากลศาสตร์ควอนตัมสามารถมีบทบาทพื้นฐานในชีววิทยาได้ เช่น ผ่านการวางซ้อนที่เชื่อมโยงกันและการพัวพันกัน การอ้างสิทธิ์เหล่านี้มีตั้งแต่แนวคิดที่น่าเชื่อถือ เช่น การพับโปรตีนด้วยควอนตัม ไปจนถึงคำแนะนำเชิงคาดเดา เช่น ข้อเสนอ ที่เสนอว่ากลศาสตร์
ควอนตัมอธิบายความรู้สึกตัวโดยการทำงานของสมอง ในมิติมหภาค น่าเสียดายที่ระบบทางชีววิทยานั้นซับซ้อนมากจนยากที่จะแยกผลกระทบทางควอนตัมที่ “บริสุทธิ์” ออกจากระยะประชิดที่ขยับของกระบวนการดั้งเดิมที่เป็นหลักซึ่งมีอยู่เช่นกัน ดังนั้นจึงมีขอบเขตมากมายสำหรับความไม่ลงรอยกัน
เกี่ยวกับขอบเขต
ที่ชีวิตใช้กระบวนการควอนตัมที่ไม่สำคัญ แต่ทำไมกลศาสตร์ควอนตัมจึงควรเกี่ยวข้องกับชีวิต นอกเหนือจากการอธิบายโครงสร้างพื้นฐานและการทำงานร่วมกันของโมเลกุล ข้อโต้แย้งทั่วไปประการหนึ่งคือเอฟเฟกต์ควอนตัมสามารถทำหน้าที่อำนวยความสะดวกในกระบวนการที่ช้าหรือเป็นไปไม่ได้
ตามหลักฟิสิกส์คลาสสิก นักฟิสิกส์คุ้นเคยกับข้อเท็จจริงที่ว่าความไม่รอบคอบ การขุดอุโมงค์ควอนตัม การทับซ้อน และการพัวพันทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่แปลกใหม่และคาดไม่ถึง ชีวิตมีเวลาสามพันล้านปีในการแก้ปัญหาและเพิ่มประสิทธิภาพ หากกลศาสตร์ควอนตัมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพหรือเปิดโอกาส
ใหม่ๆ ได้ ก็มีแนวโน้มว่าชีวิตจะได้ค้นพบข้อเท็จจริงและใช้ประโยชน์จากโอกาสนั้น เนื่องจากกระบวนการพื้นฐานของชีววิทยาเกิดขึ้นที่ระดับโมเลกุล การควบคุมเอฟเฟกต์ควอนตัมจึงดูไม่ น่า จะเป็นไปได้แม้ว่าชีวิตจะไม่ได้ใช้ประโยชน์จาก “กลอุบายควอนตัม” อย่างจริงจัง เราก็ไม่สามารถเพิกเฉยต่อผลกระทบ
ของกลศาสตร์ควอนตัมต่อชีววิทยาได้ ความไม่แน่นอนของควอนตัมกำหนดขอบเขตพื้นฐานเกี่ยวกับความเที่ยงตรงของกระบวนการระดับโมเลกุลทั้งหมด คุณสมบัติที่โดดเด่นของชีววิทยาคือการออกแบบท่าเต้นที่ประณีตซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบตนเองระดับโมเลกุลที่ซับซ้อนสูงและการประกอบตัวเอง
เพื่อให้เซลล์ทำงานได้อย่างถูกต้อง สิ่งสำคัญคือชิ้นส่วนที่ถูกต้องจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม กลศาสตร์ควอนตัมกำหนดขีดจำกัดพื้นฐานสำหรับความแม่นยำที่โมเลกุลสามารถทำงานร่วมกันในลักษณะรวมและเป็นระเบียบ เราอาจคาดหวังว่ากระบวนการบางอย่างของชีวิตจะพัฒนาไป
อย่างน้อย
จนถึง “ขอบควอนตัม” ซึ่งมีการประนีประนอมระหว่างความเร็วและความแม่นยำมุมมองชีวิตในศตวรรษที่ 19 ว่าเป็น “สสารวิเศษ” ซึ่งแสดงตัวอย่างโดยการใช้คำว่า “เคมีอินทรีย์” ถูกแทนที่ด้วยแบบจำลองของเซลล์ในฐานะระบบที่ซับซ้อนของเครื่องจักรนาโนที่เชื่อมโยงซึ่งทำงานภายใต้การควบคุม
ของซอฟต์แวร์ดิจิทัลที่เข้ารหัสใน ดีเอ็นเอ. ส่วนประกอบของลิลลิปูเทียนเหล่านี้ส่วนใหญ่ทำจากโปรตีน ได้แก่ ปั๊ม โรเตอร์ วงล้อ สายเคเบิล คันโยก เซ็นเซอร์ และกลไกอื่นๆ ที่นักฟิสิกส์และวิศวกรคุ้นเคย การออกแบบอันวิจิตรงดงามซึ่งได้รับการขัดเกลาจากวิวัฒนาการอันยาวนาน แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพ
และความสามารถรอบด้านที่เหนือชั้น และเป็นแรงบันดาลใจให้กับนักนาโนเทคโนโลยี สัญชาตญาณที่ได้รับจากกลไกระดับมหภาคและระดับเมโซสโคปอาจทำให้เข้าใจผิดได้ในระดับนาโน ซึ่งปรากฏการณ์ควอนตัม เช่น เอฟเฟกต์เมียร์อาจเข้ามามีบทบาทและเปลี่ยนแปลงธรรมชาติของแรงที่เกี่ยวข้องอย่างมาก
การคาดเดาล่วงหน้าแนวคิดแรกเริ่มเกี่ยวกับผลควอนตัมในชีววิทยาเสนอ แห่งมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล ซึ่งในปี 1968 ได้เสนอว่ารูปแบบการสั่นสะเทือนของเยื่อหุ้มเซลล์บางส่วนอาจแสดงปรากฏการณ์ของคอนเดนเสทโบส-ไอน์สไตน์ ซึ่งควอนตัมจำนวนมากตกลง เข้าสู่สถานะควอนตัมเดียวที่มีการเชื่อมโยงกัน
ในระยะไกล โดยปกติคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์จะเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่ต่ำมาก เสนอว่าการมีเพศสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างชุดของไดโพลออสซิลเลเตอร์ที่ขับเคลื่อนโดยสภาพแวดล้อมทางความร้อนโดยทั่วไปสามารถส่งพลังงานไปยังออสซิลเลเตอร์ที่เชื่อมโยงกันตัวเดียวแม้ในอุณหภูมิ
ทางชีวภาพ ประโยชน์ที่สิ่งมีชีวิตจะได้รับจากโหมดการเก็บพลังงานนี้ค่อนข้างชัดเจน แม้ว่ามันอาจจะใช้สำหรับปฏิกิริยาเคมีที่ควบคุมได้ การคาดเดาที่เกิดซ้ำและเร็วอีกประการหนึ่งคือการกลายพันธุ์ทางชีววิทยาบางอย่างเป็นผลมาจากการขุดอุโมงค์ควอนตัม พื้นฐานทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเขียนด้วย
แนะนำ ufaslot888g
