آخر المواضيع

الخميس، 26 سبتمبر 2019

مرحبا بكم في عالم جديد وغريب




مرحبا بكم في عالم جديد وغريب جداالطبيعة يجري الاستيلاء عليها من قبلجزيئات تحت الذرية غريبة من الكمالفيزياءكفيزيائيين لقد قضيت عمليدراسة الحياة كيف تتصرف هذه الجسيماتفي المختبرولكن الآن أنا أتجه إلى الطبيعيةالعالم أنا في مهمة لإثبات ذلكفيزياء الكم يمكن أن تحل أكبرأسرار في علم الأحياء هذا حقيقيمغامرة بالنسبة لي أنا خارج بلدي كثيرامنطقة الراحة في محاولة لتطبيق جداأفكار دقيقة أنا على دراية فيمختبر الفيزياء - عالم فوضوي منالكائنات الحيةأعتقد أن فيزياء الكم يمكنعقد الكثير من أسرار الحياة في عمقخلايا جزيئات الحيوانات تنزلقمن خلال الجدران مثل الأشباحأنه عندما تلتقط النباتات أشعة الشمسيتم غزو الخلايا بواسطة موجات متلألئةيمكن أن يكون في كل مكان في نفس الوقتوأنه حتى حواسنا البشرية هيضبط في الاهتزازات الكم غريبفي عالم رائع من الكمالحياة البيولوجية هي لعبة الصدفةلعبت بواسطة قواعد الكمهذا ما آمل أن أقنعكم بهلتظهر لك أن ميكانيكا الكم هيضروري في شرح العديد منعمليات مهمة في الحياة ويحتمل أن ميكانيكا الكم قدحتى تدعم وجود الحياةبحد ذاتهاسعيتي تبدأ كان واحدا من أكثرالمعالم السياحية الرائعة في هجرة الطبيعةوصلت كل اوز برنقيل الشتاءمباشرة على جديلة في نفس النهر الاسكتلندينهاية رحلة ملحمية 2000 ميلمن سفالبارد عالية فوق القطب الشماليدائرةبالطبع العديد من الطيور تتجه جنوباالشتاء ثم العودة إلى المنزل لفصل الصيف ولكن لعقود بالضبط كيف انتقلت الطيور معكانت هذه الدقة واحدة من أعظمأسرار في علم الأحياء حتى الأحدثوقد تسبب اكتشاف ضجة كبيرة فيالسنوات القليلة الماضية نوع واحد من الطيور لديهاساعد في خلق ثورة علمية أناكان واحدا من العديد من علماء الفيزياء الذين كانوابالصدمة لاكتشاف أنه يتنقلباستخدام واحدة من أغرب الحيل فيالعلم كله أنه يستخدم هوسميكانيكا الكم التي bamboozledحتى أعظم علماء الفيزياء منريتشارد فينمان إلى ألبرت أينشتايننفسه لذلك قد يفاجأ لاكتشاف هوية هذا الغامضمخلوق يقول مرحبا للكم روبنهذا هو روبن الأوروبي كل عامهي تهاجر من شمال أوروبا إلىغيض من اسبانيا والعودةفي هذا المختبر في الغابةعالم الأحياء هنريك موريسون يحاولحل لغز كيف أنها لا تفعل ذلكوجد نفسه في عالميعالم غريب من ميكانيكا الكميصف ميكانيكا الكمسلوك غريب للجسيمات دون الذريةفي هذا العالم الصغير جدا نحنيجب أن تتخلى عن الحس السليم والحدس بدلا من هذا هو العالم حيثالأشياء يمكن أن تنتشر مثل الأمواجيمكن أن تكون جزيئات الكم في العديد من الأماكنذات مرةوترسل بعضها البعض غامضةالاتصالات التي حددتها لفهمكيف يجد الطائر طريقه لكنه فقطتبين أن البيانات أكثر وأكثرنشير نحو هذا باعتباره الوحيدالتفسير الذي يمكن أن يجلب كلنتائج مختلفة معاالتحقيق هنريك منذ فترة طويلةنظرية روبنز تتنقل بهاالمجال المغناطيسي للأرضمختبره مغناطيسي بارعالعصافير وهذه المخاريط البلاستيكية اصطفمع ورقة حساسة الصفر تقديمالقياسات الرئيسيةهنريك المجال المغناطيسي الاصطناعي هومثل الأرض إلا أنه يمكن أن نشيرفي أي اتجاه يحبداخل المخاريط بهم روبنز دائماالرد على الحقل ترك الخدوشفي اتجاه واحد الغموض الكبير هوكيف المجال المغناطيسي للأرضضعيف بشكل لا يصدق بعيدا ضعيف جدا بالنسبة لأيمخلوق حي للكشف ولكن هنريك لديهوجدت فكرة مثيرة للاهتمام من خلال إعطاءروبن الكم قناع لدينا القليلهود رافعة مماثلة لما كنت وضعت علىصقر تعرفه ولكن فقط لروبن ولديك ثم ثقب أمام عين واحدةأو ثقب أمام العين الأخرى مايمكننا أن نرى أنه إذا كنت تفسدالعين اليمنى يمكنك إيقاف المغناطيسيةمعالجة البوصلة في الجزء الأيسر منالدماغ إذا كنت تستر هذه العين لكأطفئ البوصلة في هذا الجزء مندماغبدا البوصلة المغناطيسية روبنز لكن في عينيهايمكنني أن أريك ما يجري باستخدام بلديالعين الخاصة الآن نستخدم أعيننا للرؤيةأن لدينا أيضا الضوء الثانيكشف آلية إذا كنت تألق هذاالشعلة في عيني يمكنك أن ترى أن بلديتلميذ يغلق هو في الأساس دفاعآلية لحماية عيني عينيالاستجابة لجزيئات الضوء أوالفوتونات الطاقة التي تقدمهامن الواضح أن الفوتونات كافية للتفعيلالتفاعلات الكيميائية بعد كل هذا مايتحكم عضلات عيني بالضوء يجب أن يكونتسبب تفاعلات كيميائية مماثلة فيعيون روبنز في الواقع انها القوةالعرض لشكل فريد من المغناطيسيةالبوصلة داخل خلاياها في غريبعالم الجسيمات دون الذرية مكانحيث الفيزياء الكم فقط يمكن أن يفسرما الذي يحدث لمعرفة السببتخيل التفاعلات الكيميائية فيروبنز العين تجري في الجبال وأودية الطاقة للحصول على رد فعل لعليك البدء في دفع الجزيئات إلىقمة الجبلبفضل تجارب هنريش نحن الآنأعلم أن الضوء يفعل أكثر من الصعبعملولكن عندما يصل إلى ذروةجزيء بيكو
ميس حساسة بشكل لا يصدق لأدنى لمسة النقطة الرئيسية هناهو أن البوصلة الكيميائية روبنز هومتوازن الآن على ذروة الطاقة بيناثنين من الوديان الذهاب طريقة واحدة تنتج واحدةمجموعة من المنتجات الكيماوية والآخر أمجموعة مختلفة الآن حتى تغيير صغير فيالمجال المغناطيسي للأرض يمكن أن يقلبجزيء فوق الجزء العلوي ولكن الطريق هذايحدث يتحدى الحس السليم النهائيقطعة من اللغز يعتمد على واحد منالأفكار المذهلة حقا والفيزياء ولكن لا تقلق إذا وجدت ذلكمن الصعب أن نفهم حتى ألبرت أينشتاينيطلق عليه عصبي وتسمى هذه الفكرةالتشابك الكمي الذي ينطوي عليهالجزيئات التي يبدو أن التواصلأسرع من سرعة الضوءفي عام 1935 نشر آينشتاين شهرةورقة بحجة أنه كان من المستحيللكن أينشتاين كان خطأ في السنوات الأخيرةتجارب حساسة للغاية لهاأظهرت أن الجسيمات دون الذرية حقامتشابكا وهذا يعني أنهم يمكن أن مهارةوالتأثير الفوري على بعضهم البعضعبر الفضاء والآن يبدو هو نفسهالشيء يدور داخل عين روبنزعندما يدخل الفوتون في عينيهيخلق ما يسمى الزوج المتشابكمن الإلكترونات هنا كيف يعملكل إلكترون لديه دولتين ممكنتينمن أجل البساطة أختار الاتصال بهمالأحمر والأخضر الآن هنا هو الشيء الغريبحتى أقيسها ليست واحدة ولاالآخر ولكن كلاهما في نفس الوقتالتفكير في الإلكترونات مثل الغزلالأقراص انهم في وقت واحد أحمر والأخضر ولكن عن طريق اطلاق النار وثبة أستطيع القوةالإلكترون الأول ليكون واحدا أوالآخر حتى الآن هو مجرد لعبة الرسوم البيانيةلا أعرف ما الذي سأحصل عليه حتى أحاولذلك وأنا أعلم أول إلكترون لي هو أحمرلنفترض أنني الآن قياس الثانيةالإلكترون كنت أعتقد أن لدي 50/50فرصة للحصول على اللون الأحمر أو الأخضر بعد كل شيءهذا ما تتوقعه في الوضع الطبيعيالعالم كل يوم ولكن كنت مخطئافي تشابك الكم الإلكتروناتترتبط بشكل غامض على سبيل المثال إذا كنتالحصول على اللون الأحمر في الأول أنا دائما الحصول على اللون الأحمروالثاني أنها ليست لعبة فرصةلم يعد الأمر كما لو كان الإلكترون الأول هوإخبار الشخص الثاني بما يجب فعلهلماذا وصفها أينشتاين بالفزعيبدو أن الإلكترونات تعرف أنه ينبغي لها ذلككلاهما لهما نفس اللون مهما كانبعيدا عنهم هم المهم حقاالجزء هو أن الإلكترونات اثنين لا تحتاجيكون نفس اللونيمكن أن يكون هناك متشابكا في مختلفةالطريق بحيث إذا كان الإلكترون الأول أحمروالثاني هو دائما خضراءيبدو أن هذا الاتصال الغامضهي الأسرار النهائية للكمروبنز البوصلة لأن اتجاهالحقل المغناطيسي للأرض يمكن أن يؤثرالنتيجة بالقرب من خط الاستواء قد تكونمن المرجح أن يكون أحمر أحمر ولكن بالقرب منالقطب قد يكون هناك أكثر احتمالا أن يكون أحمرالأخضر وهذا هو العامل الحيوي الذييميل أخيرا ميزانروبن البوصلة الكيميائية اختلافات صغيرةفي المجال المغناطيسي للأرض تغيرطريقة الإلكترونات في عين روبنز هيمتشابكا وهذا يكفي فقط لتحريك لها البوصلة الآن أخيرا نستطيعنرى كيف شيء ضعيف مثل الأرضيمكن المجال المغناطيسي طرف هذا التوازن واحدالطريق أو الآخرإذا غيرت الرسالة المادة الكيميائيةنصائح رد فعل بطريقة مختلفةتغيير قراءة البوصلة روبنفجأة يبدو أنهالكم الميكانيكية أساساظاهرة في الطيور سيكون واحدا منالأول إن لم يكن الأول في علم الأحياءعلماء الأحياء أفضل تعتاد علىغرابة الفيزياء روبن هوالتنقل على حد سواء والحفاظ على الكمتشابك لرؤية الكم خفيةآثار حتى في التقشف التي تسيطر عليهابيئة مختبر الفيزياء هو حقاصعب وبعد هنا روبن بهبكل سهولة هذه التجارب حقيقيةويمكن التحقق منها وحتى الآن على الرغم من أننيرؤيتهم بأم عيني ما زلتتجد صعوبة في تصديقجلبت الملاحة الطيور الفيزياء والطبيعة معا وعلمبيولوجيا الكم هناك دعابة كاملة لاستكشاف لكنه وجد الروادأنه لا يؤثر فقط الطيور عليهيؤثر على كل واحد منا لأحدث التجارب تقول أنك تفعلفيزياء الكم الآن وصدقهاأو لا تفعل ذلك مع أنفكمرحبا جيم مرحبا قليلا مرة أخرى همحاسة الشم لدينا هي رائعة ومختلفة تماما عن حواسنا الأخرى منالبصر والسمع بين الآلاف منالروائح التي يمكننا التعرف على العديد منلهم قد تؤدي قوية جداالذكريات والعواطف انها كما لو لديناالشعور بالرائحة سلكي مباشرةالوعي الداخلي انها مختلفة أيضابطريقة أخرى حواس البصر الأخرىوالسمع يعتمد علينا الكشف عن الأمواجالضوء والصوت ولكن لدينا حاسة الشمينطوي على الكشف عن الجسيمات الكيميائيةبدأت الجزيئات مؤخرا العلماءلندرك أنه عندما يتعلق الأمر لديناحاسة الشم شيء غامض جدايجري لعقود من علماء الأحياءاعتقد انهم يعرفون بالضبط كيف أنوفنااستنشقت المواد الكيميائية المختلفة ولكنعلماء الفيزياء مثل جيني بروكس التفكير هناكيمكن أن يكون مكونات جديدة في هذا المزيجورائحته مثل ميكانيكا الكمالكثير من الناس يفكرون في الشعور بالرائحةوكسر وشعور المودةكما مشكلة تم حلهاونحن نعرف كل شيء عن ذلكونحن نعرف الكثير عن ذلك ونحن نعرفعن ر
انه المكونات التي نعرفها عنالمعدات التي نستخدمها لرائحة لكن أناسوف يجادل بأن هذا وقليلاأكثر فهم لفهم أكثر أنابحاجة إلى شخص ما لمساعدتي في الرائحةاختبار وجيم سوف تستنشقهكل إنسان يعطي قبالة كوكتيلمن المواد الكيميائية الجواهر الأنف يمكن الكشف عنغرام واحد منه يذوب على كاملالمدينة لذلك ليس لديها مشكلة في العثور علىرجل أنا أبحث عن يلتقي كولنبستاني رجل اعتاد على الشمالزهور الحق ثم كولن أنا ذاهبلوضع مهارات استنشاق الخاص بك على المحكبارد لقد حصلت على مجموعة مختارة من المواد الكيميائيةهنا ودائما أخبرني ما همأذكرك بخير أعتقد أنك أيضابسهولةما يشبه بخار مينتي فرك هو عليهنعم أنا أقول نعم ما أحضرتهذهب الرجال العقليةنعم ولكن هذا ليس صحيحاهنا واحد القادمآه يجب أن تكون قادرا على التعرف على هذاواحد هذا هو الخبز مع ابنتيمم-همرأيت الفانيليا السكر نعم عندماأنوفنا تكتشف مادة كيميائية تطلقهاإشارة العصب إلى أدمغتنا ولكن مختلفةالمواد الكيميائية تخلق أحاسيس مختلفةالتفسير القياسي لهذا هوتفعل مع شكل جزيئاتالنظرية التقليدية التي تعود إلىفي 1950s يقول أن جزيء رائحةلديه شكل معين يسمح لهاتنسجم مع جزيئات مستقبلات في منطقتناأنفإذا كان لديه الشكل الصحيح فهو مثليدا في قفاز أو مفتاح في قفل فيحقيقة انها تسمى القفل والمفتاحآلية مع شكل خاطئ لنتنسجم مع المستقبلات ولكن مع الحقتشكيلها تناسبها في مستقبلاتمما اثار رائحة فريدة من نوعهاهي مستقبلات سلكية مختلفة لأجزاء مختلفة من أدمغتنالذلك عندما يغلق جزيء المنثول في لمستقبلاتها المحددة التي تسبب ذلكمينتي ضجة جديدة ولكن قفل والنظرية الرئيسية كانت دائما مشكلة وسيظهر لك كولينز في الاختبار التالي لماذا لا بأس بذلكماذا عن هذا رائحة قوية جدا أوههذا نعم ويفعل ما يفعلهأذكرك بما يستحضرهما هي الذكريات وأعتقد عيد الميلادعيد الميلاد كيت نعم كيف حاله أكثرموزي نعم هذا كل شيءنعم جدا نعم حدد كولينرائحة المرزبانية أو اللوز في الواقعانها بسبب جزيء رائحة تسمىbenzaldehyde ما لم يعطيه لهكانت الرائحة هذه مادة سيانيد كيميائية أخرىكل من البنزالديهايد والسيانيد لديهمنفس الرائحة وهما رائحة اللوزولكن هذه الجزيئات على حد سواء للغايةأشكال مختلفة حتى القفل والمفتاحآلية كتفسير لكيف نحنالرائحة لا يمكن أن تكون القصة كلها فلماذاسوف اثنين من الجزيئات مع مختلفالأشكال رائحة نفس بيولوجيا الكملديه تفسير الغزل يقولأنوفنا ليست رائحة كيميائيةالجزيئات التي يستمعون إليهاانها ليست مجرد شكل رائحةجزيء يهم لنأخذنظرة فاحصة على هذا النموذج من السيانيدجزيء السبورة هنا هوذرة الهيدروجين والعصي الرماديةالسندات التي تمسكها معالكربون والنيتروجين ولكن الواقعليست بهذه البساطة التي يمكن أن أعطيكشعور أفضل بما يحدث إذا نحنانظر إلى هذه الكرة البيضاء الأكبر التي تراهاالذرات لا تجلس فقط السنداتالتي تعقد لهم معا أحب تهتزسلاسل وهذا يعطينا جديدة بالكاملطريقة للتفكير حول رائحة غريبةنظرية الكم الجديدة من رائحة كل شيءتهتز السندات الجزيئات الكيميائية هيتشغيل الموسيقى لأنوفناتخيل جزيء المستقبل في أنفييشبه جيتاري قبل أن يتمكن من صنعصوتجزيء الرائحة يجب أن يدخل أنفيوعندما يكون هذا الجزيء رائحة في مكانهروابطها الكيميائية توفر الأوتاروانها مستعدة للعب المستقبلةالجزيئات تحتوي على جزيئات الكمالإلكترونات لأنها تقفز من ذرة واحدة إلىآخر أنها تهتز روابطجزيء رائحة مثل نتف أصابعيسلسلة الغيتارما هو ملحوظ في هذه النظرية هوأنه يخبرنا شعورنا الرائحةحول اهتزازات الجزيئات أوموجة تشبه السلوك وليس الكثير عنهشكل جزيء رائحة معينةقد يكون شعورنا بالرائحة أشبه بكثيرإحساسنا بسماع معينجزيء يقول أن العشب سوف يهتزعلى تردد معين ولكن أجزيء مختلف يقول أن الإرادة النعناعيهتز على تردد مختلفهذا من شأنه أن يفسر لماذا رائحة السيانيدمثل اللوز اثنين من الجزيئات لديهاأشكال مختلفة ولكن الكيميائيةالسندات يحدث فقط ليهتز في نفسهتردد الاهتزاز الكمومي فيادريان هو حرفيا تقريبا مثلجسيم الصوت لذلك نعم نحن نقولأن عملية الرائحة يمكن أن تكونتماما مثل حدث الرنين الصوتيةيمكن أن يكون مماثل جدا ل وسماع ورؤية في الواقع ولكن يمكننايكون حقا الاستماع مع أنوفنانظرية غريبة تحتاج إلى غريبةتجربة لاختباره هنا كيف ذلكأعمالهذا الجزيء له رائحة مسك مثلالعطر ولكن إذا كانت النظرية صحيحةيجب أن أكون قادرًا على تغيير رائحتهاتغيير الاهتزازات المسكيجزيء يحتوي على الكثير من ذرات الهيدروجينمثل هذا المستعبدين إلى ذرات الكربون ولكنماذا لو كنت ليحل محل كل هذهذرات ذات شكل مختلف من الهيدروجيندعا الديوتيريوم الآن لن يغيرشكل الجزيء لكنه سيتغيرث
أنا يهتز وهنا لماذاالديوتيريوم هو ضعف الوزن الطبيعيالهيدروجين وهكذا يهتز ببطء أكثرالآن اهتزازات مختلفة تعني مختلفةتنبعث منه رائحة حتى لو كنت لتقديم شكل جديدمن هذه المادة الكيميائية جميع معبأةذرات الديوتيريوم بدلا من العاديالهيدروجين يجب أن رائحة مختلفةعلماء الأحياء الكم وجدت طريقة فريدة لنفذ هذه التجربةمقارنة الرائحة باستخدام أكثر من غيرهاأنوف حساسة يمكنهم العثور عليهاذباب الفاكهةأولا تم تدريب الذباب لتجنبالنسخة المعدلة من المسكيجزيء أن نكون صادقين أنا لم أحصل علىفكرة كيف تذهب عن تدريب الفاكهةيطير ولكن على ما يبدو يمكنك فيالمختبر كان على الذباب المرورنوع من المتاهةثم تم اختيارهمالذهاب الحق في رائحة المسك لطيفة أوغادر للنسخة المعدلة سيئةبالتأكيد يمكن أن رائحةفرقانهم يفضلون دائما الأصلي وبدورهالحق يعطي تجربة ذبابة الفاكهةدليل قوي على أن نظرية الرائحة الكموميةحقا يعمل ولكن في نهاية المطاف يعمل فيالانسجام مع القفل ونظرية المفتاحأولا جزيء الرائحة يلائممستقبلات ثم تلك الاهتزازات الجزيئيةتولي لا يصدق كما يبدوالذباب البشر والكلاب قد تكون رائحتهاصوت بيولوجيا الكم إحساسناالرائحة رائعة وغامضةكما هو ولكن أن أعتقد أنه عندما أكونواجه رائحة معينة وهذاينطلق موجة كاملة من الذكريات والعواطف في ذهني التي يقوم عليهاأنه سببها ميكانيكا الكمأعتقد أنه يجعل الأمر أكثر وضوحاالتأثير الغامض للكمالفيزياء تصل إلى كل ركن من أركانالعالم الطبيعي في الواقع يسكنجدران كل خلية حية على الأرضلأن أحدث التجارب تشير إلىحل سحري لأحد أعظمأسرار الطبيعةمعجزة التحولتحول الشرغوف إلى ضفدعلم يفسر تماما في القليلأكثر من ستة أسابيع كسر الشرغوفأسفل ثم يعيد تجميعها في شكل الكبارلكن اللغز الكبير هو كيف يحدث ذلكبسرعة عندما تفكر في ذلك هناكلا شيء أكثر استثنائية من رأسهاالقطب يتحول إلى ضفدعيأخذ ذيله على سبيل المثال على مدى فترةمن عدة أسابيع يحصل استيعابها فيالجسم والبروتينات والأليافالتي تشكل الجسد للحصول على إعادة التدوير لتشكيل الضفادع أطراف جديدة ولكن لهذايحدثتريليونات و تريليونات من المواد الكيميائيةردود الفعل تعمل معا كسرجزيئات تشكل جديدة فيرقصة مدبرة بعناية ولكنالألياف التي تعقد اللحم معا هي جداقوية جدا انهم مثل هذه قليلاالحبال عقد رافه بلدي معا في النظاملتفكيك الطوافةأود أن التراجع عن هذه عقدة ضيقة جدايمكنك التفكير في الأمر مثل هذايعقد الشرغوف معًا بحبال طويلةمن البروتينات معقود معا بواسطة الكيميائيةالسندات السندات قوية جدا لدرجة أنهميجب أن تستمر لسنوات أطول بكثير منالشراغيف عمر كامل فكيفيتحول إلى ضفدع في غضون أسابيع قليلةالتفسير ينطوي على واحدة من أكثرجزيئات مهمة من الحياة الحاجيات الصغيرةفي جميع خلايانا تسمى الانزيماتالانزيمات هي الآلية الفعلية للالخلية هم في الواقع القليلالآلات داخل الخلايا التي تفعلالتحولات الكيميائية التي هيتشارك في الحياة اليومية انهمحاسمة للغاية والسببانهم في غاية الأهمية لأن ماانهم قادرون على القيام به هو تسريعالتفاعلات الكيميائية بكميات هائلةاسمحوا لي أن أريك مدى سرعة الإنزيماتالحصول على العمل داخل هذه الزجاجة هومادة تسمى بيروكسيد الهيدروجينربما كنت أكثر دراية بهالمادة الكيميائية المستخدمة لتبييض الشعر في الواقعلقد حصلت على هذه العينة من بلدي المحليةمصففي الشعر بيروكسيد الهيدروجين هو أيضاالمنتجة في الجسم وانها وظيفةالكبد للتخلص منهالآن الطريقة التي يفعل ذلك هو استخدامالانزيم الذي ينهار الهيدروجينبيروكسيد في الماء والأكسجين الآن لتبين لك مدى سرعة هذا الانزيميعمل أنا ذاهب للقيام بسرعةمظاهرة لقد حصلت على بعض الكبد هناالذي قطعته من أجلالافراج عن الانزيم الآن مشاهدة مايحدث عندما أضيف هذا الخليط الكبدتحتوي على الانزيم إلى الهيدروجينبيروكسيد مشاهدة مدى سرعة الأكسجينصدرفقط مائة غرام من الكبد أطلقت ليصاروخ ما يقرب من 20 قدماانزيمات الكبد تجعل انهياربيروكسيد الهيدروجين فعال بشكل لا يصدقيحدث أسرع تريليون مرةهذا أسرع مليون مرةمما كان عليه في خلاف ذلك في التحولهو الانزيمات التي تفكيك الضفادع الصغيرةالذيل وهذا يعني تحطيمبروتين قوي بشكل لا يصدق دعا الكولاجينالكولاجين هو واحد من أكثربروتينات مهمة للبيولوجيةالعالم هو البروتين الذي في الواقعيعطي تلك المرونة تلك المرونة لالأوتار إلى الغضروف وبالطبع لبشرتنا وكذلك في ذيلالشرغوف يوفر هذا النوع من سقالةصحيح أن هذا يدعم ذلكهيكل الآن عندما الشرغوف هوتحولت إلى الضفدع ما تحتاجهالقيام به هو أن يكون أساسا أنزيمكولاجيناز والتي سوف قصاصة حرفياالكولاجين وصولا الى قطع صغيرة ووبالتالي تأخذ هذه السقالة بعيدا ولكن كيفهل الانزيمات كسر الروابط الكيميائية بعيدا عن ذلكالسماح بسرعة لا تصدق
أنا أريك لماذا؟مشكلة بيولوجيا الكم فقط يمكن حلهاالتفكير في الأمر بهذه الطريقة كل هذه مختلفةأجزاء من العقدة مثل شبه الذريةجزيئات الإلكترونات البروتونات التي تحملالأجزاء المختلفة من الجزيءمعا الآن لفك الانزيمات عقدةيجب أن تتحرك البروتونات حول ولكن كما كنتيمكن أن نرى هذا يستغرق قليلا جدا من الجهدوالكثير من الوقت إذا كان هناك الكثيرعقدة لفيزيائي unpick لها يتوهمطريقة للقول في محاولة للحصول علىشيء فعلوه يقولون عليكالتغلب على حاجز الطاقةحسنا ها هو حاجز الطاقة الخاص بي وهنابلدي البروتون لكسر السندات بعيدا يحتاجما يكفي من الطاقة للحصول على حاجزالمشكلة هي عندما نعمل على طول المدةهذا سيستغرق الأمر بطيئًا جدًاكسر ذيل الضفادع ولكن هذا هوحيث تتحول البروتونات إلى أشباح Iلن ألومك للتفكير في ذلكهذه فكرة ذكيةلقد حان المنظر مع ذلكمجرد تكهنات شيء نحنليس لديهم دليل على ذلك ، لكننا نفعل ذلكضع في كل وقت في العالم الكمالبروتونات لا تضطر إلى تجاوز الحواجزيمكنهم النفق مباشرة من خلالضربات نفق في قلبما هو الأكثر غرابة حول الكمالميكانيكا انها مثل أي شيء نراه فيعالمنا اليومي جسيم كمييمكن أن نفق من مكان إلى آخرحتى لو كان لا بد من المرور عبرحاجز لا يمكن اختراقه انهم ليسوا صلباأشياء مثل الكرات في عالمنا اليوميلقد انتشرتغامض مثل موجة السلوك الذي يسمحلهم للتسرب من خلال حاجز الطاقةالجسيمات يمكن أن تختفي على جانب واحد منالحاجز وعلى الفور الظهورمن ناحية أخرى في الفيزياء النووية هذاالتأثير هو حقيقة مؤكدة دون الكمنفق الشمس ببساطة لن يلمعلكنني لم أفكر قط أنني أراه في ذلكمن الصعب التأكيد على قطب الرأسغريب هذه العملية هي كما لو كنتسوف تقترب من جدار من الطوب الصلب ومثل الوهمية تختفي من جانب واحدوعاود الظهور من جديدأهم ميزة للالنفق هو سرعته يحدثبشكل لا يصدق بسرعة أسرع بكثير مما لوبروتونات تذهب فقط من الجدار باعتبارهالفيزيائي النووي نفق الكم هوبلدي الخبز والزبدة الجسيمات دون الذريةمثل البروتونات تفعل ذلك في كل وقت ولكن ماذاهذا له علاقة مع علم الأحياءالجواب هو أنه بدون أشباح الكمفإن التحول من الشرغوف يكونغير ممكنتذكر القنابل الكيميائية هي في الأساسعقدة النفق unities لهم بسرعةانظر إلى هاتين العقدة الآن على الوجهمن أنها تبدو متطابقة ولكن هناكالفرق خفية هذه عقدة لديه اثنيننهايات قصيرة للحبل على نفس الجانبفي حين أن هذا واحد له نهايات قصيرةعلى الجانبين المعاكس الآن تعتقد ذلكلن تحدث فرقا لكنه يفعلترى هذه العقدة من الصعب جدا كسرهافي حين أن هذا واحد سهلنفق الكم يتحول عقدة قويةإلى تلك ضعيفةحتى في رأسها استطلاع الكولاجين بأكملهسقالة ينهار بسهولة وأخيراالانزيمات الاخرى اعادة بنائها في شكلضفدعنفق الكم من الجسيماتواحدة من تلك السمات الغريبة للالعالم تحت الذرية هناك علماء الفيزياءمثلي هو مألوف جدا بعد كل شيءهي المسؤولة عن الاضمحلال المشع ووغني عن داخل الشمس هو السببلماذا الشمس وكل النجوم تتألق إلااكتشاف ما يجري داخل كلخلية من كل كائن حي علىالكوكب لأن كل خلية تحتويالانزيمات الآن أن أجد مذهلة حقابيولوجيا الكم يلقي ظلالهكل كائن حي رأينا ذلكالطيور والثدييات والحشرات والبرمائياتيحكمها أغرب القوانين وعلملكن الأكثر دراماتيكية الأخيرةاختراق مخاوف واحدة حيويةالعملية التي كل هذه الأشكال من الحياةتعتمد على تحويل الهواء وضوء الشمس في النباتات هذه العينة الجميلةهو decidua آل إريك أو الصنوبر الأوروبيانها حوالي مائة قدم وحقفي هذه اللحظة يمر فقط هذا الجانب منكوكب الزهرة هو رصاصة من هذااسم الأشجار على ذلكالرصاصة هي فوتون يقترب من النهايةمن رحلتها الطويلة من الشمسانها القدر النهائي هو أن تبدأسلسلة من التفاعلات الكيميائية التييدعم كل الحياة على الأرضالتمثيل الضوئي كل ثانية من كل يوم16 ألف طن من الحياة النباتية الجديدة هيخلقت على الأرض وبالنسبة لي هولا يصدق أن نعتقد أن وجودناعلى هذا الكوكب يعتمد على ما يحدثفي تريليون واحد من الثانيةالمرحلة الأولى الحاسمة منالتمثيل الضوئي هو التقاط الطاقةمن الشمس ما يقرب من مائةفي المئة كفاءة واسعة متفوقة علىأي تكنولوجيا الإنسان ولكن الطريقة التيكل نبات على الأرض يحقق هذاواحدة من الألغاز العظيمة في علم الأحياء عندمااتضح أن الغرابة الكموميةقد يحمل الجوابلا يستطيع الفيزيائيون تصديق ذلككان مثل الوحي كان جدامثيرة لأنني كنت تستخدم للعملالمشاكل التي كانت مجردة تماماتجارب ما أنا المنظر ولكنأنا دائما مرتبطة نظريتي لالتجارب التي كانت نظيفة جدا فيأشياء مخبرية يمكنك التحكم فيها الآنمعرفة أن الأشياء التي كنت أعرفهايمكن أن تساعدني على فهم أفضل كيفتعمل الطبيعةحقا أنا لا أعرف علميا ذلككان مثل مصدر إلهام لحياتي أوالاجتما
لذلك أنا حقا أسأل أود أن أقول ذلكوقعت في الحب مع هذا الكتاب المدرسي الميدانييقول علم الأحياء لون النباتات الخضراءيأتي من جزيئات الكلوروفيل في الداخلالخلايا الحية التي تمتص الضوء منهاالشمس ثم يتم نقل هذه الطاقةبسرعة لا تصدق لصناعة المواد الغذائيةمصنع في قلب الخليةالحدث بأكمله يستغرق سوى مليون منمليون لثانية عند الفوتونيضرب الخلية يقرع الإلكترونمن وسط جزيء الكلوروفيلهذا يخلق علبة صغيرة من الطاقةدعا الخروج على الخروج ثممستبعد طريقه من خلال غابةجزيئات الكلوروفيل حتى تصلما يسمى مركز التفاعل الآنحيث يتم استخدام طاقتها في القيادةالعمليات الكيميائية التي تخلقجميع الجزيئات الحيوية الهامة للحياةالمشكلة هي الخروج على احتياجات للعثور علىالطريق إلى مركز التفاعل في الأولمكانعلم الأحياء كتاب لا يمكن أن يفسر كيفالخروج على يفعل هذا بسبب بالطبعلا يعرف إلى أين تذهبمستبعد مثل الكرة والدبابيس فيعملية تسمى المشي العشوائي عاجلا أوفي وقت لاحق سوف تمر من خلال كل واحدجزء من الخلية ولكن هذا ليس هو الأكثرطريقة فعالة للالتفاف لأنه عندماالخروج في النهاية لا تصل إلىرد فعل مركز الصدفة البحتةالخروج على القفزات عمياء وعشوائية فقطبين جزيئات الكلوروفيل ذلكسوف يستغرق وقتا طويلا للوصول إلىرد فعل المركز وسيكون قد فقدالطاقة مثل الحرارة المهدرة لكنها لا تفعل ذلكشيء مختلف جدا يجب أن يذهبعلى فكرة حيوية يأتي من الأخيرةالتجارب التي أذهلت العالمعلمأطلق الكيميائيون أشعة الليزر على الخلايا النباتيةمحاكاة التقاط الأنوار منشمسإنهم يؤكدون أن الخروج لم يكن كذابًاعلى طول الطريق العشوائي عبر الخليةهذا الفهم الأصلي لاشرح ما كنا نلاحظ فيمختبر حتى يدرك اللغز حسناثم ما هي هذه الخطة لما نحن عليهيراقبون في المختبر الحلطاعة النباتات للقانون الأكثر شهرة فيجميع ميكانيكا الكم عدم اليقينالمبدأتقول أنه لا يمكن أن تكون متأكداً من ذلكالخروج في مكان واحد محددبدلا من ذلك يتصرف مثل موجة الكمتلطيخ نفسها عبر الخليةالخروج على لا ينتقل ببساطة من A إلى Bفي غريب ولكن بالمعنى الحقيقي للغاية هويتجه في كل اتجاه في نفس الوقتالوقت الذي ينشر نفسه على شكل موجةبحيث يمكن استكشاف كل ما هو ممكنطرق في وقت واحد هذه الضربات فيقلب ما هو غريب جداحول ميكانيكا الكم الخروج على الموجةلا تسير بهذه الطريقة أو بهذه الطريقةانها تتبع جميع المسارات في الوقت نفسهالوقت هذا ما يعطيه مثل هذاكفاءة لا تصدقجمال هو إذا كان الخروج يومتحاول كل طريق إلى رد الفعلمركز في وقت واحد لا بد من العثور علىأسرع طريقة ممكنة لتقديمالطاقة من الصعب التعبير عن كيفلا يصدق هذا الاكتشاف ويبدو أنالفيزيائيين مثلي الخلايا البيولوجية هيكامل من تهزهز عشوائية الملياراتالذرات والجزيئاتولكن الخروج بطريقة أو بأخرى الحفاظ على شكلهاكما موجات الكم مثالية جميلةنقل الطاقة التي تضمنالحياة على الارضفتحت طريقًا علميًا جديدًا بالكاملبالنسبة لي وأنا أستمتع حقا حقيقة ذلكلتكون قادرة على فهم كامل ما هويحدث هناك أو في الخطط التي لديكللتفاعل مع العلماء الذين لديهمنهج مختلفة تماما مثلعلماء الأحياء والكيميائيين أه ولكننا جميعايجب أن نجتمع معا في الواقعفهم ما هو حقا هناك واحد منهذه أهمية هذا بالنسبة ليهذا هو واحد من الأجزاء الأكثر إثارةمن هذه الأشياء العلمية الحقيقيةالتجارب تترك بلا شك الغريبيد ميكانيكا الكم قد شكلالعالم الحي بأكمله ليس مفاجأةيجب أن تجد الحيل الكموميةيجري استخدامها في النظم البيولوجيةالسبب هو أنهم أفضلينظر عادة التشابك الكم فيأن ظروف تسيطر عليها قليلا منمختبر الفيزياء ولكن الآن نحن نعرف ذلكروبينز استخدامها للتنقل معالدقة الاستثنائيةالاهتزازات الكمومية تعني أنوفنا تستمعللمواد الكيميائية تعزيز تصورنا لالعالم من حولنا الخلايا الحية منجميع الحيوانات تعتمد على البروتونات التيتتلاشى وتعاود الظهور كأشباحتسريع العمليات الحيوية للحياةوالتمثيل الضوئي يكشف الكبيرصورةعالم متلألئ حيث موجات الكمالتقاط طاقة الشمس في لحظةأحيانا يقول الناس فيزيائيون أرفيدلقد تم البحث عن هذا لعدة عقودكان علم الأحياء جيدا ملايين السنينعلم الكم الحديثالميكانيكا هي حقيقة قديمة للحياةنهاية رحلتي أريد أن أغتنمهذه الأفكار إلى نهايتها المنطقيةبالطبع كعالم أيتكهنات يجب أن يكون احتياطياعن طريق التجارب الدقيقة لذلك أريد أنتلفيق تجربة التفكير التي تساعدلي للرد على أكبر البيولوجيةالسؤال الذي يمكنني التفكير به لا الكمتلعب الفيزياء أي دور في الآليةالتطور نفسهأنتبعد سنوات ليس هناك شك في ذلكداروينالتهم لكل كائن حي على الأرضأنتvolution شرح كيف الحلزوناظهر القواقع التي اعتدت رؤيتها في بلديالحديقة الخلفية تميل إلى أن يكون لطيف إلى حد ماقذائف مملة حتى هف
ه نظرة على هذاجمال الأنماط على قشرتها جداتطابق تماما الخطوط على الجذعيةانها تسمى الحلزون النطاقات سابير نمرأليس والنمط ليس هناك من قبلحادث يأتي وإلقاء نظرة على هذاالقواقع الأقل تكيفًا تكون أكثر احتمالًايمكن العثور عليها هنا يسمى هذا الحجر أالقلاع السندانالحلزون المفترس الرئيسي وهو يمسك الحلزونويحطم قوقعته على الحجرللوصول إلى الحلزون الآن ما أستطيع أن أرىهنا هو أنه لا يوجد الكثير من النطاقاتقذائف الحلزون مما يشير إلى أن ألوانهاالتمويه جيدا اخفاءها منتقول نظرية داروين للطيورتطور يعتمد على الاختلاف داخلمحيطالقواقع مع التمويه هي على الأرجحمن أجل البقاء والتكاثر تمر علىقذائفها إلى الجيل القادم ذلكأن الأنواع ككل يصبحتكييفها بشكل أفضل حتى الاختلاف العشوائيالاختلافات بين القواقعالقوة الدافعة وراء تطورهاالآن كل الأنواع تتطور وتتكيف معبيئتهم ولكن السؤال كنتترغب في استكشاف ما إذا كان الكمالميكانيكا تلعب دورا في هذاالطريقة الوحيدة لمعرفة ذلك هيالتجارب العلمية حتى مغامراتيفي علم الأحياء الكمومي أخيرًا إلى المنزلإلى جامعة سوريهنا في المختبرات أنا أخطط لتحليل جديد للأكثر شهرةجزيء في العلومحمض الديوكسي ريبونوكلييك أو الحمض النوويانها الحلزون المزدوج يحمل الكود الوراثيلكل كائن حي هوحقيقة رائعة أن داروين نفسه كانلا فكرة عما خلق الاختلاف فيالأنواع بنية الحمض النووي لم يكناكتشف حتى عام 1953 من قبل فرانسيس كريكوجيمس واتسون الميزة الأكثر شهرةالحمض النووي هو بالطبع جميلهيكل الحلزون المزدوج ولكن هذا فقطسقالة السر الجيني الحقيقي يكمنبين أربعة ألوان مختلفةتسمى الجزيئات قواعد اللونرمز على جانب واحد يقول أشكال الأزرق الأحمر الأزرقجين ينقل الوالدان إلىنسل الجين يشبه إلى حد كبير بانورامااللغز تناسبها معا مثل هذا كاملحبلا الحلزون المزدوج يشكلنمط الملونة ولكن حبلا أخرىأزواج دائما حتى بنفس الطريقة قاعدة زرقاءيذهب دائما مع الأصفر والأخضر دائمايذهب مع اللون الأحمر لأن تلك الألوان فقطلديها الشكل الصحيح لتناسب معاما أدركه كريك واتسون هو ذلكهذا يوفر آلية لتمريرالرمز الجيني عندما تتكاثر الخلاياخيوط الحمض النووي منفصلة جاهزة لأن يتم نسخهاولكن لا يزال أحمر يذهب مع الأخضر والأصفرلا يزال يذهب مع الأزرق حتى شيئا فشيئاخلية يخلق اثنين من فروع جديدة اثنين الكمالنسخ من الشفرة الوراثية بأكملها حتى الآنلا يوجد اختلاف وراثي هذا الجديدنسخة مطابقة لالأصلي ولكنوهنا قليلا للاهتمام خلالعملية النسخ شيء مهم جدايمكن أن يحدث في بعض الأحيان الأخطاء تزحف فيهايطلق عليهم الطفرات دعنا نمتلكإلقاء نظرة على هاتين القاعدتين هنا الاثنينشوكات تحملهم معًاالجسيمات دون الذرية انهم البروتوناتانهم اساسا الروابط بينفروع الحمض النووي يمكن لهذه البروتونات القفزعبر إلى الجانب الآخرإذا انقسمت السواحل عند البروتوناتقفزت عبر وجدوا أنفسهمفي موقف خاطئ الآن هذه القاعدة الحمراءلن تعد مرتبطة بقاعدة خضراءبدلا من ذلك يجب أن يرتبط بالسند الأصفرالشق هذا مرة أخرى في نرى ذلك الآنهذه النسخة لم تعد متطابقة معالأصلي لأن لدي قاعدة صفراءهنا بدلا من واحدة خضراء لديناجلبت طفرة جينيةسوف قفزة البروتونات تغيير القواقعالحمض النووي يمكن أن يصنع جينًا جديدًاقذائف التمويه والسؤال هو كيفهل القفز البروتونات انها اعتقادي ذلكيمكن عصبية الكم تولي الآن لهذه الطفرات تحدثالبروتونات يجب أن تتغلب على الطاقةحاجز وإذا كنت تتذكر ماحدث مع الانزيمات جيدا يمكنكربما تخمين ما سيأتي بعد ذلكالبروتونات يمكن أن تتصرف كما لو الحواجز لاموجودة أنها نفق مباشرة من خلال واوولكن هل هذا التأثير شبحي حقايحدث زملائي في علم الأحياءتبحث بالفعل عن الأولدليل على الطفرات الكميةأنا دائما فقط لا أعرف حتى حقاحول ميكانيكا الكم لذلك عندما تقوللهم أن تعرف الجسيمات يمكن أن يكون فيمكانين في آن واحد يمكن أن نقول جيدا لافي خلاياي لا يمكنهم تجاربناتنطوي على عينات من البكتيريايتم تحضير العينة الأولى بشكل طبيعيالمياه التي تحتوي على نوى الهيدروجين أوالبروتونات عندما تتكاثر البكتيرياببساطة عد الطفرات ولكن إذا كان لديناالنظرية صحيحة ثم يجب أن نكون قادرينلتغيير المعدل الذي الطفراتتحدثتذكر كيف اختبرنا الكمنظرية الشم ماذا لو استبدلتبروتون مع أخيها الأكبر الديوترونهذه هي نواة ذرةالديوتيريوم الآن حاسما الديوتيريونضعفي وزن البروتون وهذايجب أن تؤثر على مدى سهولة بالنسبة للdeuteron إلى الكم النفق الكمالميكانيكا مليئة بالمفاجآت البروتوناتالنفق بسهولة deuterons لاهذه الجزيئات أثقل بكثيرمن المرجح أن ترتد مباشرة إلى الوراءأعدت عينة ثانية من البكتيريا فيالماء الثقيل الذي مليء الديوتروناتتقول نظريتنا أنه يجب أن تحصل على عدد أقل بكثيرالطفرات وحتى الآن النتائجمشجع للغاية الأوليةالتجارب التي ث
لقد فعلت ويعطيناتلميح إلى أن معدل الطفرة هو في الواقعالاكتئاب في الماء deuterated نجدأنه محبوب حتى حدس بلدي هو ذلككان على حق ولكن علينا أن ننتظرقليل من الوقت قبل أن نكون متأكدينالدليل النهائي يكمن في المستقبل حتى لونحن الصحيح نفق الكم هو أمر نادر الحدوثشكل طفرةلكن نتائجنا تعد دليلا قوياللحصول على شرح جديد لأحد أكثرالعمليات الأساسية للحياةحتى إمكانية merest من جديدآلية الكم للتطور نفسهمثير للغاية في الواقعقصة البيولوجيا الكمومية هي فقط فقطبداية ما الضفدع روبنذبابة الفاكهة والشجرة أظهرت لنا هوأن التأثيرات الكمومية الحقيقية مستمرةفي الطبيعة في كل وقت ، وإذا كان هناكأي شيء تعلمناه من التاريخمن ميكانيكا الكم هو هذا نستطيعلن تكون على يقين حيث اكتشافات جديدةسوف يأخذنا المقبلبيولوجيا الكم هي ثورة فيالعلم ولكن حان الوقت عدت إلىقسم الفيزياءأنت

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

من نحن

authorمرحبا، أسمي محمد وهذه مدونتي أسعى دائما لأقدم لكم أفضل المواضيع الخاصة بالتكنلوجيا

نموذج الاتصال

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *