Schrödinger'S Bakterier? Fysikeksperiment Fører Til 1. Adskillelse Af Levende Organismer

{h1}

Et papir udgivet i 2017 syntes at vise en begrænset kvanteffekt i bakterier. Nu hævder forskere, at der skete noget, der skete.

Mange forskere mener, at store kvantevirkninger som indvinding, hvor partikler adskilt af store afstande mystisk forbinder deres stater, ikke burde virke for levende ting. Men et nyt papir hævder, at det allerede har - at forskere i 2016 allerede har skabt en slags Schrödinger-kat - kun med kvanteforstoppede bakterier.

Normalt beskriver vi kvantfysik som et sæt regler, der regulerer adfærd af ekstremt små ting: lyspartikler, atomer og andre uendeligt små genstande. Den større verden, ved bakteriel skala (som også er vores skala - livets kaotiske rige) er ikke meningen at være overalt nær det mærkelige.

Det var det, fysikeren Erwin Schrödinger mente at sige, da han foreslog sit berømte Schrödinger katteforsøgseksperiment, som Jonathan O'Callaghan påpegede i Scientific American. I det tankeforsøg ville en kat i en kasse blive udsat for en radioaktiv partikel, der havde lige muligheder for at forfalde eller ej. Indtil kassen blev åbnet, ville den stakkels kat være både levende og død samtidig, hvilket syntes tydeligt absurd for Schrödinger. Der er bare noget om kvanteverdenen, der ikke synes at give mening i vores. [Hvordan Quantum Entanglement Works (Infographic)]

Men forskere er ikke enige om hvor grænsen mellem den almindelige og kvanteverdenen ligger - eller om den endda eksisterer overhovedet. Chiara Marletto, en fysiker ved Oxfords universitet og en medforfatter på det nylige papir, som blev udgivet 10. oktober i Journal of Physics Communications, sagde, at der ikke er nogen grund til at forvente, at der er en grænse for størrelsen af ​​kvanteffekter.

"Jeg er interesseret i at studere grænsen, hvor kvanteregler ophører med at anvende," sagde hun til WordsSideKick.com. "Nogle mennesker siger, at kvanteteori ikke er en universel teori, så det gælder ikke noget objekt i universet, men det vil faktisk på et tidspunkt bryde sammen. Min interesse er at vise det faktisk, det er ikke tilfældet."

Til dette formål gik Marletto og hendes kolleger tilbage og kiggede på et papir udgivet i 2017 i tidsskriftet Small, der syntes at vise nogle begrænsede kvantevirkninger i bakterier. De byggede en teoretisk model af, hvad der virkelig kunne have foregået i det University of Sheffield-eksperiment, og det viser, at disse bakterier måske faktisk er blevet viklet sammen med lette partikler.

Her er hvorfor det er sådan en radikal idé:

Kig på dig selv, så kig på personen ved siden af ​​dig. Du er fysisk adskilte væsener, ikke?

Men kvantemekanik fortæller os, at dette ikke behøver at være tilfældet. Partikler eller samlinger af partikler kan blive bundet i hinanden, "forankret", så deres bølgeformer er sammenflettet. Hverken partikel kan forstås eller beskrives uden også at beskrive den anden. Og måling af en fysisk egenskab af en partikel "kollapser" bølgeformen af ​​begge partikler. Adskil partiklerne med tusinder af miles, og du kan stadig øjeblikkeligt lære den fysiske tilstand af en af ​​dem ved kun at måle den anden.

Ifølge den nuværende kvanteorientering er der ingen grænse for denne effekt. Hvad der virker for en proton, skal arbejde for en elefant. Men i praksis er større systemer langt vanskeligere at forfalske. Og forskere har diskuteret, om levende ting er simpelthen for komplicerede til at forfalske. Du vil kæmpe for at forfalske to elefanter af samme grund, som du vil kæmpe for at lære de elefanter at lave par skøjteløb på olympisk niveau: Der er ingen specifik naturlov, der siger, at det er umuligt, men de fleste mennesker er enige om, at det ikke er muligt.

Og alligevel i 2017 sagde et team af forskere baseret på University of Sheffield i England, at de havde skabt en tilstand af, hvad der er kendt som kvantekobling i fotosyntetiske bakterier. De lagde et par hundrede bakterier i et lille spejlet rum og sprang rundt. (Baseret på mini-rummets længde, fortsatte kun en vis bølgelængde af lys over tid, kendt som resonansfrekvensen.) Over tid syntes seks af bakterierne at udvikle en begrænset kvanteforbindelse til lyset. Så syntes resonansfrekvensen af ​​lys inde i det lille rum at synkronisere med den frekvens, hvormed elektroner hoppede ind og ud af position inde i bakteriens fotosyntetiske molekyler. (For mere om denne effekt, tjek dette link.)

Marletto sagde, at hendes model viser, at denne effekt sandsynligvis involverede mere end kun kvantekobling. Der var sandsynligvis noget, der foregik endnu mere vejrligt end hvad de eksperimenterede beskrev, sagde hun

Bakterierne, hun og hendes kolleger viste, blev sandsynligvis forankret i lyset. Hvad det betyder er, at ligningerne, der bruges til at definere hver af bølgeformerne - både lyset og bakterierne - bliver en ligning. Hverken er løsbar uden den anden. (Ifølge kvantemekanik kan alle objekter beskrives som både partikel og bølge, men praktisk taget i "store" genstande som bakterier er bølgeformene umulige at se eller måle.)

Ligesom Schrödinger's ordsprogede kat i en kasse syntes hele systemet at eksistere i en usikker netherworld: Lyspartiklerne synes samtidig at have ramt og savnet bakterierne.

Dette beviser ikke, at bakterierne og lyset helt sikkert var sammenfaldende - der er andre mulige forklaringer, der involverer klassisk fysik, og de er ikke blevet udelukket endnu, sagde hun.

"Hvad der mangler i dette eksperiment er evnen til at bekræfte entanglement på en dybere måde," sagde hun.

Kvantforsøg involverer ofte måling af fysiske træk ved en entangled partikel for at finde ud af om disse egenskaber påvirker den anden partikel. I dette tilfælde ville det have betydet at måle fysiske træk ved bakterierne i samklang med lysets fysiske træk. Det var ikke muligt i dette eksperiment, men Marletto sagde, at eksperimenter allerede er udformet, som kunne vise ægte indvinding.

Endnu mere interessant, sagde hun, er spørgsmålet om, hvorvidt bakterierne bruger indvinding på en eller anden måde, som er nyttige for dem, selvom det at svare på dette spørgsmål ville tage meget mere eksperimentelt arbejde.

"Det er muligt, at det naturlige valg har fået bakterierne til at udnytte kvanteffekter," sagde hun.

Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com