Οι Νόμοι της Κβαντικής Θεωρίας, που διέπουν τον μικρόκοσμο στην κλίμακα των υποατομικών σωματιδίων, εντυπωσιάζουν τους επιστήμονες και σύμφωνα μάλιστα με τις τελευταίες ανακαλύψεις, μεταβάλλουν τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τη λειτουργία όχι μόνο του σύμπαντος και της ύλης, αλλά και αυτή των ζωντανών όντων, όπως τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι!
Οι νέοι ή «ανανεωμένοι» Νόμοι της Φυσικής, που ξεδιπλώνονται μπροστά μας χάρη στη μελέτη της Κβαντομηχανικής, οδηγούν την ανθρωπότητα όχι μόνο στη διαρκή ανάπτυξη μεγάλων τεχνολογικών επιτευγμάτων (π.χ. τα τσιπ των ηλεκτρονικών υπολογιστών) αλλά, σύμφωνα με έναν εγνωσμένης αξίας διάσημο επιστήμονα, μάλλον επηρεάζουν δραστικά και τα έμβια όντα, σε βαθμό που μόλις τώρα αρχίζουμε να ανακαλύπτουμε.
Πρόκειται για τον Καθηγητή Πυρηνικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Surrey της Αγγλίας και επιστημονικό σύμβουλο και παρουσιαστή του BBC, καθώς και δημιουργό πολλών ντοκιμαντέρ, Jim Al-Khalili, ο οποίος πρώτος εισάγει παγκοσμίως την έννοια της «Κβαντικής Βιολογίας», γεφυρώνοντας τις δύο παραδοσιακές επιστήμες της Φυσικής και της Βιολογίας, σε ένα νέο πεδίο έρευνας που μπορεί μάλιστα να μας οδηγήσει στη διερεύνηση του Μεγάλου Ερωτήματος: Την προέλευση και τη δημιουργία της ζωής στον πλανήτη!
Όπως επίσης και να μας εξηγήσει αν τα «παράδοξα» της Κβαντομηχανικής έχουν εφαμοργή – και σε τι βαθμό – στην τρόπο που λειτουργούμε ως όντα.
Ο Jim Al-Khalili βρέθηκε στην Αθήνα για την παρουσίαση του νέου του βιβλίου με τίτλο «Ζωή στην Κόψη» (από τον Εκδοτικό Οίκο «Τραυλός») και το zougla.gr τον συνάντησε σε κεντρικό ξενοδοχείο της Αθήνας.
Διαβάστε τη συνέντευξη:
Zougla.gr: Όπως είπε ο Bors, αν κάνεις έρευνα στην Κβαντομηχανική και δεν μείνεις έκθαμβος από αυτήν, τότε δεν την έχεις καταλάβει. Εσείς έχετε μείνει έκθαμβος, κατά τη διάρκεια των ερευνών σας;
Jim Al-Khalili: Ναι, ακόμα είμαι έκθαμβος και μπερδεμένος από αυτήν. Είναι μια όμορφη θεωρία, με μαθηματικούς όρους, και πολύ ισχυρή. Προβλέπει τόσα πολλά για το σύμπαν. Όταν προσπαθείς να καταλάβεις το γιατί και το πώς λειτουργεί, τότε μετατρέπεται σε μυστήριο. Για αυτό μου αρέσει τόσο η θεωρία, διότι υπάρχουν τόσο πολλά ακόμα που πρέπει να βρούμε και να κατανοήσουμε. Ακόμα μοιάζει τρελό, μερικές φορές.
Πιστεύετε ότι θα έρθει η μέρα που δεν θα φαίνεται τόσο μυστήρια;
Αναπτύξαμε την Κβαντομηχανική από τη δεκαετία του 1920, σχεδόν 100 χρόνια πριν, και πολλοί πανέξυπνοι άνθρωποι έχουν προσπαθήσει να την καταλάβουν και να την εξηγήσουν με λογική, αλλά το βρίσκουν αδύνατο. Πιστεύω ότι πάντα θα είναι παράδοξη, αλλά έχουμε πολλούς διαφορετικούς τρόπους να την εξηγήσουμε, να την ερμηνεύσουμε.
Και πιστεύω ότι μια μέρα θα βρούμε τη σωστή ερμηνεία. Για το αν υπάρχουν παράλληλα σύμπαντα, αν τα κβαντικά φαινόμενα συνδέουν το σύμπαν από τη μία του άκρη έως την άλλη, ή αν υπάρχουν άλλες παράδοξες εξηγήσεις. Προς το παρόν έχουμε αρκετές, αλλά πιστεύω ότι θα βρούμε τη σωστή, η οποία όμως θα είναι κι αυτή παράδοξη.
Εισάγετε έναν νέο τομέα στην Κβαντομηχανική, την «Κβαντική Βιολογία». Τι είναι και ποιο ήταν το πρώτο σας ερέθισμα ώστε να καταλήξετε σε αυτά τα συμπεράσματα;
Από την αρχή ξέραμε ότι η Κβαντομηχανική προσφέρει εξηγήσεις στη Φυσική και τη Χημεία. Χωρίς αυτή, πολλά στοιχεία της μοντέρνας Φυσικής και της Χημείας θα ήταν ανεξήγητα. Μέχρι πρόσφατα η Βιολογία είχε διαφύγει της οποιασδήποτε ανάγκης για την Κβαντομηχανική. Η Βιολογία ήταν πολύ πετυχημένη για τα τελευταία 70,80,90 χρόνια. Η Γενετική, η Μοριακή Βιολογία, έχουν αναπτυχθεί τόσο πολύ και με μεγάλη επιτυχία, που δεν χρειάζονται την Κβαντομηχανική.
Ενδιαφέρθηκα όταν ένας συνάδελφος μου, ένας μοριακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιό μου στο Surray, έκανε ένα σεμινάριο στο Τμήμα Φυσικής πριν από 20 χρόνια. Πρότεινε ότι ίσως υπάρχει η ανάγκη η Κβαντομηχανική μπορεί να εξηγήσει κάποια πράγματα στη Βιολογία, συγκεκριμένα για κάποιες μεταλλάξεις σε βακτήρια. Οι περισσότεροι συνάδελφοι μου είπαν ότι είναι τρελός. Σκέφτηκα ότι μπορεί να είναι τρελός, αλλά αυτό είναι ένα ενδιαφέρον ερώτημα.
Έτσι πριν από 20 χρόνια με τον συνάδελφο μου αρχίσαμε να σκεφτόμαστε για αυτές τις ιδέες. Αρχικά ήταν χόμπι. Το συζητούσαμε όχι ως σοβαρή έρευνα, αλλά σε καφετέριες ή πίνοντας μπύρα. Ο τομέας μου είναι η Πυρηνική Φυσική, ο δικός του η Μοριακή Γενετική, οπότε διεξάγουμε ξεχωριστές έρευνες σε καθιερωμένες παραδοσιακές επιστήμες.
Σταδιακά όμως, αυτά τα ερωτήματα για τον ρόλο που διαδραματίζει η Κβαντομηχανική μέσα στα ζωντανά κύτταρα γίνονται πιο ενδιαφέροντα, έχουν προκύψει πειραματικές αποδείξεις, οπότε αρχίζουμε και τα παίρνουμε πιο σοβαρά. Το όνομα του είναι JohnJoe Mcfadden, γράψαμε μαζί το βιβλίο, μόλις μεταφράστηκε στα ελληνικά με τον τίτλο «Ζωή στην Κόψη», και αποφασίσαμε ότι τώρα είναι η ώρα να δούμε σοβαρά την Κβαντική Βιολογία. Έπρεπε να γράψουμε το πρώτο βιβλίο που να εξηγεί την Κβαντική Βιολογία στο ευρύ κοινό.
Αυτό είναι το πρώτο σας βιβλίο για την Κβαντική Βιολογία.
Είναι το μοναδικό βιβλίο, μέχρι τώρα, στον κόσμο, για την Κβαντική Βιολογία.
Δεν είναι λογικό, από τη στιγμή που οι Νόμοι της Φύσης, λειτουργούν με βάση την Κβαντομηχανική, να είμαστε κι εμείς μέρος αυτού;
Η Κβαντική Βιολογία θέτει το ερώτημα αν οι πιο παράδοξοι τομείς της Κβαντομηχανικής παίζουν ρόλο μέσα στα ζωντανά συστήματα. Οπότε δεν είναι απλά οι νόμοι που περιγράφουν το πώς τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους, αλλά η «κβαντική διεμπλοκή», η «κβαντική υπερθέση», η ιδέα ότι ένα άτομο μπορεί να υπάρξει σε δύο σημεία ταυτόχρονα, ή ότι δύο ξεχωριστά σωματίδια μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους
Με αυτή την έννοια φυσικά, και με αυτή την έννοια πολλοί θα συμφωνούσαν. Ένας χημικός θα σας έλεγε «φυσικά, η χημεία όταν κατεβαίνεις στο επίπεδο των μορίων και των ατόμων, θα πρέπει να υπόκεινται στους νόμους της Κβαντομηχανικής». Αυτό είναι προφανές. Η χημεία και η οργανική χημεία, αν αυξήσεις την πολυπλοκότητα, τότε γίνεται μοριακή βιολογία, δηλαδή ζωή. Φυσικά και είμαστε φτιαγμένοι από άτομα, φυσικά το σώμα μας βασίζεται στη χημεία, και φυσικά χαμηλά στο βασικό επίπεδο, η Κβαντομηχανική διαδραματίζει ρόλο. Αλλά δεν είναι αυτό που εννοούμε με την Κβαντική Βιολογία.
Η Κβαντική Βιολογία θέτει το ερώτημα αν οι πιο παράδοξοι τομείς της Κβαντομηχανικής παίζουν ρόλο μέσα στα ζωντανά συστήματα. Οπότε δεν είναι απλά οι νόμοι που περιγράφουν το πώς τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους, αλλά η «κβαντική διεμπλοκή», η «κβαντική υπερθέση», η ιδέα ότι ένα άτομο μπορεί να υπάρξει σε δύο σημεία ταυτόχρονα, ή ότι δύο ξεχωριστά σωματίδια μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους. Αυτά είναι πολύ παράδοξα χαρακτηριστικά της Κβαντομηχανικής, για τα οποία οι φυσικοί και οι χημικοί δεν είναι πολύ… χαρούμενοι για αυτά, αλλά εξοικειώθηκαν μαζί τους. Και τώρα εξετάζουμε αν παίζουν ρόλο στα βιολογικά συστήματα. Και αυτό είναι περίεργο.
Η γάτα του Σρόντινγκερ, το γνωστό παράδειγμα επεξήγησης των παράδοξων Κβαντικών Νόμων
Ποια είναι τα πρώτα σας συμπεράσματα;
Υπάρχει η ιδέα της «Κβαντικής Τηλεμεταφοράς», ένα στοιχείο να μεταφερθεί από τη μία θέση στην άλλη αυτόματα, όπως ένα φάντασμα περνάει μέσα από έναν τοίχο. Αυτό δεν μπορείς να το δεις στον κόσμο μας, στον κβαντικό κόσμο όμως αυτό συμβαίνει. Ακριβώς αυτό το βλέπουμε μέσα στα ζωντανά συστήματα
Τα πρώτα μας συμπεράσματα είναι ότι όντως υπάρχουν μηχανισμοί κάποιου είδους μέσα στα ζωντανά συστήματα που μπορούμε να εξηγήσουμε μόνο με τη χρήση της Κβαντομηχανικής. Υπάρχει η ιδέα της «Κβαντικής Τηλεμεταφοράς», ένα στοιχείο να μεταφερθεί από τη μία θέση στην άλλη αυτόματα, όπως ένα φάντασμα περνάει μέσα από έναν τοίχο. Αυτό δεν μπορείς να το δεις στον κόσμο μας, στον κβαντικό κόσμο όμως αυτό συμβαίνει. Ακριβώς αυτό το βλέπουμε μέσα στα ζωντανά συστήματα.
Ο τρόπος που τα ένζυμα και οι πρωτεΐνες αναδιατάσσονται μεταξύ τους με την «Κβαντική Τηλεμεταφορά». Αρχίζουμε και βλέπουμε ξεκάθαρες αποδείξεις ότι η Κβαντομηχανική παίζει ρόλο. Αλλά υπάρχει ένα εύρος, από τις ξεκάθαρες αποδείξεις μέχρι τις θεωρητικές, σχεδόν τρελές, προβλέψεις. Δεν ξέρουμε ακόμα τι είναι σωστό και τι είναι λάθος.
Μπορείτε να μας αναλύσετε τα πιο ασφαλή στοιχεία που έχετε;
Οι πιο ξεκάθαρες αποδείξεις είναι στις περιπτώσεις που έχουμε «Κβαντική Τηλεμεταφορά» ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Για παράδειγμα, στη λειτουργία των ενζύμων μέσα στα κύτταρα. Με την έρευνα μου ασχολούμαι επίσης με την «Κβαντική Τηλεμεταφορά» στο DNA, στις μεταλλάξεις του DNA, όταν το πρωτόνιο περνάει από τη μία έλικα του DNA στην άλλη, που συνδέονται με συνδέσμους υδρογόνου.
Οι πιο ξεκάθαρες αποδείξεις είναι στις περιπτώσεις που έχουμε «Κβαντική Τηλεμεταφορά» ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Για παράδειγμα, στη λειτουργία των ενζύμων μέσα στα κύτταρα. Με την έρευνα μου ασχολούμαι επίσης με την «Κβαντική Τηλεμεταφορά» στο DNA, στις μεταλλάξεις του DNA, όταν το πρωτόνιο περνάει από τη μία έλικα του DNA στην άλλη, που συνδέονται με συνδέσμους υδρογόνου.
Έτσι ένα πρωτόνιο μπορεί να πηδήξει από τη μία πλευρά στην άλλη πλευρά, ακόμα κι αν δεν έχει αρκετή ενέργεια. Αν πετάξεις μία μπάλα σε έναν ψηλό τοίχο, συνήθως πρέπει να δώσεις αρκετή ενέργεια ώστε να περάσει η μπάλα πάνω από τον τοίχο. Στον Κβαντικό Κόσμο, μπορείς να πετάξεις τη μπάλα πάνω στον τοίχο και κάποιες φορές εξαφανίζεται και εμφανίζεται στην άλλη πλευρά.
Σαν φάντασμα.
Σαν φάντασμα. Το βλέπουμε αυτό στη Φυσική και τη Χημεία. Φαίνεται ότι αυτό μπορεί να συμβαίνει στο DNA, στον τρόπο που το DNA μεταλλάσσεται. Ένας από τους πιθανούς τρόπους με τους οποίους το DNA μεταλλάσσεται. Πρόκειται για πολύ σημαντικό μηχανισμό, αν είναι αλήθεια. Δεν είμαστε σίγουροι ακόμα. Το άλλο παράδειγμα είναι ο τρόπος που μυρίζουμε. Συνήθως αντιλαμβανόμαστε την αίσθηση της όσφρησης αν το μόριο της μυρωδιάς εισέλθει στη μύτη, και θα πρέπει να έχει το σωστό σχήμα ώστε να ταιριάξει με το μόριο «υποδοχέα».
Σαν φάντασμα.
Σαν φάντασμα. Το βλέπουμε αυτό στη Φυσική και τη Χημεία. Φαίνεται ότι αυτό μπορεί να συμβαίνει στο DNA, στον τρόπο που το DNA μεταλλάσσεται. Ένας από τους πιθανούς τρόπους με τους οποίους το DNA μεταλλάσσεται. Πρόκειται για πολύ σημαντικό μηχανισμό, αν είναι αλήθεια. Δεν είμαστε σίγουροι ακόμα. Το άλλο παράδειγμα είναι ο τρόπος που μυρίζουμε. Συνήθως αντιλαμβανόμαστε την αίσθηση της όσφρησης αν το μόριο της μυρωδιάς εισέλθει στη μύτη, και θα πρέπει να έχει το σωστό σχήμα ώστε να ταιριάξει με το μόριο «υποδοχέα».
Αν έχει το σωστό σχήμα, τότε ο υποδοχέας στέλνει ένα σήμα στον εγκέφαλο που μεταφράζεται στο ότι «μπορώ να μυρίσω πορτοκάλια, μπορώ να μιλήσω λουλούδια», έχει να κάνει με το σχήμα του μορίου. Είναι πιθανό να μην έχει να κάνει με το σχήμα, αλλά με τις δονήσεις μεταξύ των μορίων. Αν αυτές οι δονήσεις αλλάξουν, ένας διαφορετικός υποδοχέας θα «συλλάβει» αυτό το μόριο. Και ίσως υπάρχει μια κβαντική εξήγηση για αυτές τις δονήσεις. Και πάλι, αυτό δεν είναι απόλυτο, πολλοί βιολόγοι διαφωνούν με αυτό, αλλά είναι μια πιθανότητα που πρέπει να εξετάσουμε.
Αν αυτό κάποια μέρα αποδειχτεί, πώς μεταβάλλει τη γνώση μας για την ίδια τη ζωή;
Αν αυτό κάποια μέρα αποδειχτεί, πώς μεταβάλλει τη γνώση μας για την ίδια τη ζωή;
Η ζωή εξελίχθηκε, βρήκε κάποια ειδικά κόλπα από τον Κβαντικό κόσμο, και τα αξιοποίησε γιατί έδωσαν πλεονέκτημα στην εξέλιξη. Αλλά μπορεί να υπάρχει μια πιο βαθιά και σημαντική πτυχή. Ίσως η ίδια η ζωή να είναι ξεχωριστή, ακριβώς λόγω της Κβαντομηχανικής
Υπάρχουν δύο πτυχές. Ίσως να μην αποτελεί και τόσο έκπληξη, αν ανακαλύψουμε ότι θα πρέπει να ερμηνεύσουμε κάποιους μηχανισμούς μέσα σε ζωντανά συστήματα, χρησιμοποιώντας την Κβαντομηχανική. Οκ, η ζωή εξελίχθηκε, βρήκε κάποια ειδικά κόλπα από τον Κβαντικό κόσμο, και τα αξιοποίησε γιατί έδωσαν πλεονέκτημα στην εξέλιξη. Αλλά μπορεί να υπάρχει μια πιο βαθιά και σημαντική πτυχή. Ίσως η ίδια η ζωή να είναι ξεχωριστή, ακριβώς λόγω της Κβαντομηχανικής.
Ξέρουμε ότι υπάρχει κάτι μαγικό με τη ζωή. Ένα ζωντανό πολύπλοκο σύστημα είναι διαφορετικό από ένα πολύπλοκο σύστημα που δεν ζει. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τους. Ίσως η ζωή μπορεί να αξιοποιήσει τα κόλπα του Κβαντικού Κόσμου με πολύ ξεχωριστό τρόπο. Η Κβαντομηχανική είναι το ξεχωριστό στοιχείο της ζωής. Κι αυτό είναι ένα πολύ πιο βαθύ, σημαντικό, επιστημονικό και φιλοσοφικό ζήτημα. Και δεν είμαστε σίγουροι ακόμα.
Πιστεύετε ότι αυτά τα συμπεράσματα μπορούν να επηρεάσουν τη φιλοσοφία μας, τον τρόπο που βλέπουμε τον κόσμο γύρω μας;
Νομίζω ότι αυτές οι ιδέες θα αλλάξουν την αντίληψή μας, αλλά υπάρχουν πολλές πτυχές της επιστήμης που σχετίζονται με τη ζωή, που επίσης μπορούν να αλλάξουν την αντίληψή μας. Για παράδειγμα η κατανόηση της φύσης της συνείδησης. Η κατανόηση του τι μετατρέπει τη χημεία σε βιολογία. Πώς ξεκίνησε η ζωή, ένα από τα μεγάλα ερωτήματα στη Γη. Πώς τα οργανικά μόρια διατάχθηκαν με πολύ ξεχωριστό τρόπο, ίσως 3,7 με 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ώστε να δημιουργήσουν ένα αντικείμενο με τη δυνατότητα να αναπαράγει τον εαυτό του.
Νομίζω ότι αυτές οι ιδέες θα αλλάξουν την αντίληψή μας, αλλά υπάρχουν πολλές πτυχές της επιστήμης που σχετίζονται με τη ζωή, που επίσης μπορούν να αλλάξουν την αντίληψή μας. Για παράδειγμα η κατανόηση της φύσης της συνείδησης. Η κατανόηση του τι μετατρέπει τη χημεία σε βιολογία. Πώς ξεκίνησε η ζωή, ένα από τα μεγάλα ερωτήματα στη Γη. Πώς τα οργανικά μόρια διατάχθηκαν με πολύ ξεχωριστό τρόπο, ίσως 3,7 με 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ώστε να δημιουργήσουν ένα αντικείμενο με τη δυνατότητα να αναπαράγει τον εαυτό του.
Πώς η χημεία έγινε βιολογία, δεν ξέρουμε. Πώς σκεφτόμαστε, αν έχουμε ελεύθερη βούληση, ποια είναι η αίσθηση του εαυτού μας, πώς θα αναπτύξουμε την τεχνητή νοημοσύνη. Υπάρχουν πολλές πτυχές της ζωής που δεν καταλαβαίνουμε, που πιστεύω ότι όταν συμβεί αυτό, θα αλλάξει η αντίληψή μας για τους εαυτούς μας και τη θέση μας στο σύμπαν. Και ίσως η Κβαντομηχανική να διαδραματίζει μεγάλο ρόλο.
Ίσως οι παρατηρήσεις των Νόμων της Κβαντομηχανικής στο σύμπαν, το διάστημα, τα αστέρια, να σας βοηθήσουν στο να βρείτε απαντήσεις στις έρευνες σας για την Κβαντική Βιολογία;
Είναι πιθανό ναι, διότι η Κβαντομηχανική είναι ένας τομέας που θα θέλαμε να κατανοήσουμε περισσότερο. Οπότε για παράδειγμα όταν τα μεγάλα ερωτήματα στη Φυσική είναι το πώς σχετίζεται η Κβαντομηχανική με τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η θεωρία του Αϊνστάιν περιγράφει το σύμπαν στον Μακρόκοσμο, η Κβαντομηχανική στον Μικρόκοσμο, πώς έρχονται κοντά. Οι φυσικοί αναζητούν τη Θεωρία των Πάντων, τη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.
Ίσως οι παρατηρήσεις των Νόμων της Κβαντομηχανικής στο σύμπαν, το διάστημα, τα αστέρια, να σας βοηθήσουν στο να βρείτε απαντήσεις στις έρευνες σας για την Κβαντική Βιολογία;
Είναι πιθανό ναι, διότι η Κβαντομηχανική είναι ένας τομέας που θα θέλαμε να κατανοήσουμε περισσότερο. Οπότε για παράδειγμα όταν τα μεγάλα ερωτήματα στη Φυσική είναι το πώς σχετίζεται η Κβαντομηχανική με τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η θεωρία του Αϊνστάιν περιγράφει το σύμπαν στον Μακρόκοσμο, η Κβαντομηχανική στον Μικρόκοσμο, πώς έρχονται κοντά. Οι φυσικοί αναζητούν τη Θεωρία των Πάντων, τη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.
Ίσως αν καταλήξουμε σε αυτή τη Θεωρία, να λάβουμε βαθιά κατανόηση της Κβαντομηχανικής και του αντίκτυπου στην Κβαντική Βιολογία. Υπάρχουν κάποιοι διακεκριμένοι φυσικοί, όπως ο Roger Penrose, που εργάστηκε μαζί με τον Στίβεν Χόκινγκ τις δεκαετίες 1970 και 1980, πάνω στις μαύρες τρύπες, έχει μια θεωρία ότι η Κβαντομηχανική διαδραματίζει ρόλο στη συνειδητότητα. Και ότι μόνο με την κατανόηση της «Κβαντική Βαρύτητας», μπορούμε να κατανοήσουμε τη συνειδητότητα. Υπάρχουν μερικά πολύ μεγάλα ερωτήματα εδώ. Νομίζω ότι δεν βρισκόμαστε σε αυτό το σημείο ακόμα, έχουμε αρκετά χρόνια ακόμα για να καταλάβουμε κάποια από αυτά τα ερωτήματα.
Αναφέρεστε στον Άλμπερτ Αϊνστάιν και τον Στίβεν Χόκινγκ. Πρόκειται για τους δύο επιστήμονες με τη μεγαλύτερη επιρροή σχετικά με την Κβαντομηχανική και τη Θεωρία των Πάντων. Θα ήθελα να ακούσω τη γνώμη σας για τη Θεωρία των Πάντων.
Δεν είμαι ο Αϊνστάιν ή ο Χόκινγκ, είμαι απλώς ένας ακόμα Φυσικός. Άλλαξα γνώμη. Μερικές φορές πιστεύω ότι δεν θα βρούμε ποτέ τη Θεωρία των Πάντων γιατί η Κβαντομηχανική «μιλάει διαφορετική γλώσσα» από τη Γενική Σχετικότητα. Το να έρθουν κοντά, θα είναι αδύνατο. Ίσως να ψάχνουμε για πάντα, ίσως να μην επέλθει ποτέ η ένωση μεταξύ των δύο.
Αναφέρεστε στον Άλμπερτ Αϊνστάιν και τον Στίβεν Χόκινγκ. Πρόκειται για τους δύο επιστήμονες με τη μεγαλύτερη επιρροή σχετικά με την Κβαντομηχανική και τη Θεωρία των Πάντων. Θα ήθελα να ακούσω τη γνώμη σας για τη Θεωρία των Πάντων.
Δεν είμαι ο Αϊνστάιν ή ο Χόκινγκ, είμαι απλώς ένας ακόμα Φυσικός. Άλλαξα γνώμη. Μερικές φορές πιστεύω ότι δεν θα βρούμε ποτέ τη Θεωρία των Πάντων γιατί η Κβαντομηχανική «μιλάει διαφορετική γλώσσα» από τη Γενική Σχετικότητα. Το να έρθουν κοντά, θα είναι αδύνατο. Ίσως να ψάχνουμε για πάντα, ίσως να μην επέλθει ποτέ η ένωση μεταξύ των δύο.
Από την άλλη υπάρχουν κάποιες πτυχές, ερωτήματα στο σύμπαν, για τη Μεγάλη Έκρηξη, τι συμβαίνει μέσα σε μια Μαύρη Τρύπα, για τα οποία απαιτείται οι δύο θεωρίες να λειτουργούν μαζί. Δεν ξέρω αν πρέπει να αλλάξει η Κβαντομηχανική ή η Γενική Σχετικότητα, ή και οι δύο. Η οπτική μου είναι ότι περιμένουμε τον επόμενο Αϊνστάιν ή Χόκινγκ, να έρθει να μας πει κάτι, και όλοι μετά να πούμε «φυσικά, πώς ήμασταν τόσο αφελείς, τόσο χαζοί», αλλά αυτό μπορεί να μην συμβεί τα επόμενα 100 χρόνια. Θα πρέπει να συνεχίσουμε να προσπαθούμε, αλλά δεν ξέρω πόσο κοντά είμαστε.
Είστε καθόλου σκεπτικιστής για αυτές τις Θεωρίες, για παράδειγμα για τη Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, ή για το τι συμβαίνει μέσα σε μια Μαύρη Τρύπα; Είστε σκεπτικιστής σχετικά με όσα γνωρίζουμε μέχρι τώρα;
Όχι, νομίζω ότι αυτά που γνωρίζουμε είναι μια πολύ καλή προσέγγιση. Όταν ο Νεύτωνας ήρθε με τη θεωρία του της βαρύτητας, ακόμα αυτή διδάσκουμε στα σχολεία, μετά ήρθε ο Αϊνστάιν και είπε ότι ο Νεύτωνας είναι λάθος, να ποια είναι η βαθύτερη κατανόηση της βαρύτητας. Αυτό δεν σημαίνει ότι ο Νεύτωνας είναι λάθος, αλλά ότι δεν είχε πολύ καλή προσέγγιση της αλήθειας. Ο Αϊνστάιν μας πηγαίνει πιο κοντά. Ίσως έρθει κάτι που θα ξεπεράσει τη Θεωρία του Αϊνστάιν για τη Σχετικότητα, που θα μας πάει πιο κοντά.
Νομίζω ότι η αλήθεια, η ουσία της Φύσης, είναι κάτι που πάντα θα προσπαθούμε να προσεγγίσουμε, μπορεί να μην την φτάσουμε, αλλά πάντα θα φτάνουμε όλο και πιο κοντά. Ίσως μια μέρα έρθει ένας άλλος Αϊνστάιν και μας πει ότι η σημερινή μας γνώση δεν είναι λάθος, είναι μια καλή προσέγγιση, αλλά υπάρχει και καλύτερη εξήγηση.
Εκτός από την επιστήμη, αναφέρεστε και στη συνείδηση. Πώς η Κβαντομηχανική μπορεί να την επηρεάσει. Τι θα λέγατε στους ανθρώπους, ώστε να κατανοήσουν την «Κβαντική Βιολογία» , πώς επηρεάζει τη συνειδητότητα, όχι με βάση την επιστημονική σας έρευνα, αλλά στις καθημερινές μας ζωές.
Λένε ότι η Κβαντομηχανική εξηγεί την πνευματικότητα, την τηλεπάθεια, την εναλλακτική ιατρική, την ομοιοπαθητική. Οτιδήποτε δεν καταλαβαίνουν και θέλουν να πιστέψουν ότι είναι αλήθεια, χρησιμοποιούν την Κβαντομηχανική ως δικαιολογία, διότι είναι «παράδοξη» και θα μπορούσε να ισχύει. Θα συνιστούσα προσοχή, η Κβαντομηχανική είναι παράδοξη, αλλά να μην υπερβάλλουμε για αυτή και πέραν των εφαρμογών της
Νομίζω πρέπει να είμαστε προσεχτικοί, γιατί πολλοί άνθρωποι, που μπορεί να γνωρίζουν λίγα για την Κβαντομηχανική, ξέρουν ότι είναι πολύ παράδοξη. Αλλά μετά τη χρησιμοποιούν για να εξηγήσουν περισσότερα από όσα θα έπρεπε. Λένε ότι η Κβαντομηχανική εξηγεί την πνευματικότητα, την τηλεπάθεια, την εναλλακτική ιατρική, την ομοιοπαθητική, λένε «αυτό είναι Κβαντομηχανική». Οτιδήποτε δεν καταλαβαίνουμε και θέλουν να πιστέψουν ότι είναι αλήθεια, χρησιμοποιούν την Κβαντομηχανική ως δικαιολογία, διότι είναι «παράδοξη» και θα μπορούσε να ισχύει.
Θα συνιστούσα προσοχή, η Κβαντομηχανική είναι παράδοξη, αλλά να μην υπερβάλλουμε για αυτή και πέραν των εφαρμογών της. Πράγματα όπως η σχέση Κβαντομηχανικής και Συνειδητότητας, είναι πολύ συναρπαστικά κι ενδιαφέροντα ως ιδέες, αλλά η προειδοποίηση είναι ότι επειδή η Κβαντομηχανική είναι μυστήριο και δεν την καταλαβαίνουμε, και η συνειδητότητα είναι μυστήριο και δεν την καταλαβαίνουμε, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι αυτά τα δύο σχετίζονται, με κάποιον «βαθύ» τρόπο. Μπορεί και να συμβαίνει, αλλά ακόμα δεν είμαστε σε αυτό το στάδιο. Η γνώση μας για την Κβαντομηχανική ακόμα κινείται αργά, δεν τρέχει.
Αναφερθήκατε στην τηλεπάθεια. Ποια είναι η γνώμη σας για αυτό;
Για μένα η τηλεπάθεια εμπίπτει σε άλλα πεδία πεποιθήσεων, για τις οποίες οι άνθρωποι νιώθουν ότι υπάρχουν αποδείξεις για αυτά, αλλά δεν υπάρχει επιστημονικός τρόπος, προς το παρόν, ώστε να θεωρήσουμε ότι είναι δυνατή. Η τηλεκίνηση, η μετακίνηση αντικειμένων με το μυαλό… Είμαι σκεπτικιστής. Δεν είμαι θρησκευόμενος, άρα όχι πνευματικός υπό αυτή την έννοια, οπότε βασίζομαι πάρα πολύ στην επιστήμη και στα δεδομένα της. Για την τηλεπάθεια, παρά τα όσα λένε πολλοί, δεν υπάρχουν ακλόνητα επιστημονικά δεδομένα. Άνθρωποι που πιστεύουν στην τηλεπάθεια, θα πρέπει να παρέχουν τις αποδείξεις. Δεν είναι δουλειά της επιστήμης να επιβεβαιώσει ή να διαψεύσει, είναι δουλειά δική τους να μας παρέχουν τις αποδείξεις για να μας πείσουν.
Η Κβαντομηχανική δεν μπορεί να εξηγήσει την τηλεπάθεια. Μιλάει για τον «διεμβολισμό», δύο ξεχωριστά σωματίδια που επικοινωνούν μεταξύ τους, αυτό δεν σημαίνει ότι ένα σωματίδιο στο μυαλό μου επικοινωνεί με ένα σωματίδιο στο μυαλό σου, και ότι έτσι μπορούμε να επικοινωνήσουμε. Η Κβαντομηχανική δεν λειτουργεί έτσι. Οπότε είμαι πολύ σκεπτικιστής σχετικά με αυτές τις ιδέες. Ξέρω είναι βαρετό, κι όταν τα λέω σε ανθρώπους μπορεί να τους απογοητεύω, αλλά αυτό είναι η επιστήμη.
Θα επιμείνω σε αυτό. Παρακολουθούμε στις παρουσιάσεις σας το παράδειγμα με τους κοκκινολαίμηδες και πώς βρίσκουν τον προσανατολισμό τους, γύρω από τη Γη, αξιοποιώντας, όπως εσείς πρώτος αναφέρετε, την Κβαντική Βιολογία και τους κανόνες της. Από τη στιγμή που οι κοκκινολαίμηδες, με βάση τους κανόνες της Κβαντικής Βιολογίας, μπορούν να «επικοινωνήσουν» σε μακρινές αποστάσεις, γιατί όχι και ο άνθρωπος;
Οι κοκκινολαίμηδες δεν μπορούν να επικοινωνήσουν. Αυτό που κάνουν, και το ξέρουμε αυτό από τη δεκαετία του 1970, μπορεί να αντιληφθεί το μαγνητικό πεδίο της Γης. Και πολλά ζώα μπορούν να το κάνουν αυτό. Έχουν κάπου μέσα στο σώμα τους μια «πυξίδα». Κάτι που λέει στο μυαλό τους που είναι ο βορράς και που ο νότος, ώστε να πετάξουν προς συγκεκριμένη κατεύθυνση. Αυτό που ακόμα δεν καταλαβαίνουμε είναι πώς το κάνουν οι κοκκινολαίμηδες.
Πιστεύουμε, αν υπάρχει εξήγηση που να εμπίπτει στην Κβαντική Βιολογία, ότι μέσα στο μάτι του πουλιού υπάρχει μια πρωτεΐνη, που έχει δυο ξεχωριστά ηλεκτρόνια, στο ίδιο μόριο, αλλά σε διαφορετικά άτομα του μορίου, και αυτά τα δύο ηλεκτρόνια «χορεύουν» μαζί, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αυτό είναι «Κβαντικός Διεμβολισμός», και αυτό είναι πολύ ευαίσθητο προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της Γης. Είναι ο χημικός μηχανισμός μέσα στην πρωτεΐνη, στο μάτι του πουλιού, που είναι ευαίσθητο στο μαγνητικό πεδίο. Η επικοινωνία λαμβάνει χώρα μέσα στο μόριο, όχι μεταξύ του κοκκινολαίμη και κάποιου εξωτερικού παράγοντα. Οπότε η τηλεπάθεια μπορεί να συμβεί στο επίπεδο των μορίων, αλλά όχι μεταξύ οργανισμών.
Από όσο γνωρίζουμε μέχρι τώρα, φυσικά… Τι άλλο θα μάθει κάποιος που θα μελετήσει την Κβαντική Βιολογία, με την ανάγνωση του νέου σας βιβλίου;
Ξεκινάμε το βιβλίο με παραδείγματα για τα οποία είμαστε σίγουροι. Παραδείγματα στα οποία βλέπουμε κβαντικές επιδράσεις σε ζωντανά κύτταρα, για τα οποία υπάρχουν πολύ ισχυρές πειραματικές αποδείξεις. Όπως η λειτουργία των ενζύμων, η φωτοσύνθεση, πώς τα φυτά αξιοποιούν το ηλιακό φως και μεταφέρουν αυτή την ενέργεια στο εσωτερικό τους για τη μετατροπή της σε χημική ενέργεια, τα βακτήρια επίσης χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση.
Για αυτά τα παραδείγματα, για τα οποία έχουν γίνει αρκετές έρευνες, «αδιαμφισβήτητη» επιστήμη, δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά, αλλά στο βιβλίο σταδιακά γινόμαστε πιο θεωρητικοί, και λιγότερο σίγουροι, σε όλη τη διαδρομή προς την «Κβαντική συνειδητότητα», και πιθανότατα ακόμα προς την κβαντική προέλευση της ζωής. Η ζωή είναι κάτι δύσκολο στο να ξεκινήσει να υπάρχει.
Είναι αυτό το Μεγάλο Ερώτημα;
Πολύ μεγάλο, ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της επιστήμης είναι το πώς ξεκίνησε η ζωή. Δεν ξέρουμε πως ξεκίνησε. Ξέρουμε ότι ξεκίνησε, δεν ξέρουμε αν συνέβη και κάπου αλλού, ξέρουμε ότι συνέβη εδώ στη Γη, διερευνούμε την πιθανότητα ύπαρξης ζωής, σε άλλα φεγγάρια και πλανήτες αλλού, αλλά δεν γνωρίζουμε πώς η Χημεία έγινε Βιολογία στη Γη. Κάποιοι επιστήμονες λένε ότι πρόκειται για μια σειρά απίθανων γεγονότων, ώστε να διευθετηθούν τα μόρια με τόσο ξεχωριστό τρόπο, ώστε να παράγουν κάτι, τα αμινοξέα διευθετούνται τόσο προσεχτικά, ώστε να δημιουργηθεί κάτι το οποίο θα μπορεί να αναπαραχθεί, να «αντιγράψει» τον εαυτό του.
«Αυτές είναι πολύ «βαθιές» ερωτήσεις που η επιστήμη μόλις ξεκίνησε να διερευνά. Θα ήθελα να σκέφτομαι ότι θα έχουμε απάντηση κατά τη διάρκεια της ζωής μου, και θα είναι τρομερό αν συνεισφέρω στο να βρεθεί αυτή η απάντηση»
Ίσως η Κβαντομηχανική να προσέφερε στη ζωή έναν «σύντομο δρόμο», έναν πιο γρήγορο τρόπο, εξερεύνησης των διαφορετικών πιθανών τρόπων διάταξης (των μορίων). Στην Κβαντομηχανική, στον κβαντικό κόσμο, γνωρίζουμε ότι ένα αντικείμενο μπορεί να έχει διαφορετικά σχήματα ταυτόχρονα, πολλές τοποθετήσεις ταυτόχρονα, η «Κβαντική Υπερθέση». Αυτό προσπαθούσε να εξηγήσει ο Schrodinger, όταν έλεγε ότι η γάτα στο κουτί είναι ζωντανή και νεκρή, αυτό είναι τρελό, πώς γίνεται, αλλά στον κβαντικό κόσμο το βλέπουμε αυτό, βλέπουμε κβαντικές γάτες νεκρές και ζωντανές, αν πρόκειται απλά για λίγα άτομα.
Αυτές οι ιδέες δεν είναι τρελές, τις βλέπουμε στον κβαντικό κόσμο, αυτό που δεν καταλαβαίνουμε είναι το πώς μπορούν να συμβούν μέσα στο ζωντανό κύτταρο. Μήπως η ζωή ξεκίνησε… πριν υπάρξουν τα κύτταρα, αλλά τα πολύπλοκα μόρια, είχε κάποιο πλεονέκτημα από τον κβαντικό κόσμο, ώστε να ξεκινήσει… Και μήπως η ζωή χρησιμοποιεί ακόμα την Κβαντομηχανική ώστε να λαμβάνει κάποιο πλεονέκτημα. Αυτές είναι πολύ «βαθιές» ερωτήσεις που η επιστήμη μόλις ξεκίνησε να διερευνά. Θα ήθελα να σκέφτομαι ότι θα έχουμε απάντηση κατά τη διάρκεια της ζωής μου, και θα είναι τρομερό αν συνεισφέρω στο να βρεθεί αυτή η απάντηση. Θα πρέπει να περιμένουμε για να δούμε.
Που στρέφονται οι έρευνες σας αυτή την περίοδο;
Προς το παρόν η έρευνά μου αφορά σε δύο πεδία. Το παραδοσιακό πεδίο της έρευνάς μου είναι η Πυρηνική Φυσική. Με τους φοιτητές που εργάζομαι μαζί, μελετάμε τις πυρηνικές αντιδράσεις στα αστέρια, πώς δημιουργούνται τα στοιχεία μέσα στα αστέρια, οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης μέσα στον ήλιο μας και τα άλλα αστέρια. Πρόκειται για μαθηματικά μοντέλα.
Αλλά έχω κι ένα άλλο πεδίο έρευνας στην Κβαντική Βιολογία, προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς αυτές οι πολύ ευαίσθητες κβαντικές επιδράσεις μπορούν να διαρκέσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα μέσα σε ζωντανό κύτταρο. Ένα ζωντανό κύτταρο είναι πολύ θερμό, πολύ «θορυβώδες», πολύ πολύπλοκο, και βλέπουμε στη Φυσική ότι αυτοί οι παράγοντες καταστρέφουν τις κβαντικές επιδράσεις πολύ γρήγορα. Αν θέλουμε να διαπιστώσουμε τις κβαντικές επιδράσεις σε εργαστήριο Φυσικής, θα πρέπει να είμαστε πολύ προσεχτικοί. Τα παγώνουμε σε βαθμό σχεδόν 0 βαθμούς Κελσίου, διενεργούμε τα πειράματά μας σε κενό, τα προστατεύουμε από εξωτερικά ερεθίσματα,
Γιατί οι οποιεσδήποτε ενοχλήσεις θα «σκοτώσουν» τις κβαντικές επιδράσεις. Αλλά με κάποιον τρόπο μέσα στο ζωντανό κύτταρο, όπου συμβαίνουν χιλιάδες χημικές αντιδράσεις, αυτές οι κβαντικές επιδράσεις φαίνεται να διατηρούνται για μεγάλο διάστημα. Η έρευνα είναι πολύ μαθηματική, εξετάζουμε τη φύση του θορύβου. Όταν λέω θόρυβο δεν εννοώ τον ήχο, αλλά οποιαδήποτε παρέμβαση, που γενικά αποκαλούμε «θόρυβο», πώς μπορεί λοιπόν ο «θόρυβος» να επηρεάσει τις κβαντικές επιδράσεις ώστε να «επιβιώσουν» για μεγάλο διάστημα. Αυτό είναι ένα μαθηματικό πεδίο, αλλά είναι ένα μεγάλο ερώτημα για εμάς.
Οι φοιτητές σας ενθουσιάζονται που διεξάγουν έρευνες σε τόσο μοντέρνα πεδία;
Ναι, όχι όλοι βέβαια, οι προπτυχιακοί θέλουν να σπουδάσουν Φυσική, γιατί θέλουν να ακολουθήσουν άλλες καριέρες, να γίνουν δημοσιογράφοι, τεχνικοί υπολογιστών, μηχανικοί, καθηγητές, αλλά αυτοί που ενδιαφέρονται για την έρευνα και θέλουν να κάνουν διδακτορική διατριβή μαζί μου, είναι πολύ ενθουσιώδεις και βρίσκουν την Κβαντική Βιολογία πολύ συναρπαστική.
Το πρόβλημα μου δεν είναι οι φοιτητές, υπάρχουν πολλοί φοιτητές που είναι έξυπνοι και ενθουσιώδεις, το πρόβλημα είναι να πειστούν οι άνθρωποι που μας δίνουν τη χρηματοδότηση, να πάρουν στα σοβαρά την Κβαντική Βιολογία. Οι χρηματοδότες της Φυσικής θα χρηματοδοτήσουν τη Φυσική, άλλοι τη Βιολογία, αλλά δεν μπορούν να αποφασίσουν ποιος θα έπρεπε να δίνει χρήματα για τη Κβαντική Βιολογία, διότι βρίσκεται ανάμεσα σε αυτούς τους δύο τομείς, ένα νέο πεδίο.
Και τι συμβαίνει; Πώς το χειρίζεστε αυτό;
Μιλάμε σε πολύ κόσμο, τους λέμε ότι αυτό είναι ένα πολύ συναρπαστικό πεδίο, πολύ ενδιαφέρον, υπάρχουν πολλά ερωτήματα, προσπαθούμε να λάβουμε χρηματοδότηση από διαφορετικές ομάδες. Αλλά πιστεύω ότι θα πρέπει να μιλάμε περισσότερο σε αυτούς που διαχειρίζονται τις χρηματοδοτήσεις και να τους πούμε ότι πρόκειται για ένα τομέα για τον οποίο αξίζει να ασχοληθούμε.
Έχει ξαναγίνει στο παρελθόν, η Συνθετική Βιολογία αποτελεί ένα νέο πεδίο έρευνας, ο μηχανισμός, η νανοτεχνολογία των βιολογικών συστημάτων, φαίνεται ότι θα είναι πολύ ενδιαφέρον και συναρπαστικό, πολλά εκατομμύρια ευρώ, λίρες και δολάρια επενδύονται σε αυτή. Θέλουμε να πείσουμε αυτούς τους ανθρώπους ότι η Κβαντική Βιολογία είναι επίσης σημαντική, και θα πρέπει τη λάβουν κι αυτή υπόψιν.
Η εκτίμησή σας για τις μελλοντικές σας έρευνες, αν μπορούσατε να προβλέψετε με τι θα καταπιάνεστε σε 10 χρόνια από τώρα;
Σε 10 χρόνια από τώρα, θα ήθελα να πιστεύω ότι η Κβαντική Βιολογία θα έχει γίνει ένα πιο σεβαστό και μόνιμο πεδίο έρευνας. Εγώ ως Φυσικός θα εργάζομαι μαζί με Χημικούς, Βιολόγους, Επιστήμονες των Υπολογιστών, Μαθηματικούς, η Κβαντική Βιολογία είναι ένα τέτοιο πεδίο, όπως η Νανοτεχνολογία, η Τεχνητή Νοημοσύνη, οι Έρευνες για το Κλίμα, που χρειάζεται πολλοί διαφορετικοί τομείς της επιστήμης να συμπορευτούν.
Ελπίζω ότι σε 10 χρόνια θα δούμε την Κβαντική Βιολογία να αποτελεί έναν πολύ σοβαρό τομέα έρευνας και να βρεθούν πιο έξυπνοι τρόποι να δοκιμάζονται αυτές οι ιδέες. Προς το παρόν έχουμε πολλές θεωρίες και πολλές πιθανές εξηγήσεις. Η δυσκολία είναι το πώς να σχεδιάσεις ένα πείραμα που θα ελέγχει και θα επιβεβαιώνει αυτές τις ιδέες. Δεν είναι τόσο εύκολο.
Η Βιολογία έχει πολλούς «μπελάδες», είναι πολύπλοκη, για μένα ως Φυσικός η Φυσική είναι εύκολη, απλοί υπολογισμοί, τους λύνεις και όλα καλά, το να φέρεις αυτά τα θέματα μαζί, και να μιλάνε κοινή γλώσσα, αυτή είναι μια μεγάλη πρόκληση για εμάς.
Σας ευχαριστώ πολύ για την τόσο ενδιαφέρουσα κουβέντα μας.
Ευχαρίστησή μου.
πηγή: Ζούγκλα
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου