Три ремесленника работают в одной мастерской. Первый пытается понять, встроены ли крошечные песочные часы в станки самой природы. Второй прилаживает к микроскопу лазерную указку, чтобы разглядеть детали, невидимые обычному глазу. Третий, наоборот, берёт живые нити и аккуратно вплетает их в хрупкие квантовые схемы. Мастерская — это стык квантовой физики и биологии.
Первый подход — «квант в биологии» — ищет, где живая клетка уже использует законы микромира. Самый крепкий пример — водород в некоторых ферментах. Частица проходит сквозь энергетический барьер не «поверху», а «насквозь» — это квантовое туннелирование. Так машина иногда проскакивает сквозь тонкую скалу, хотя не может перевалить через хребет. Другой кандидат — компас перелётных птиц. В их глазу, возможно, работают парные молекулы-радикалы, чьи спины (вращения вокруг собственной оси) чувствуют магнитное поле Земли, как стрелка компаса — север.
Второй подход — «квант для биологии» — спрашивает, дают ли квантовые приборы более чёткую картинку, чем обычные. Скажем, можно ли измерить температуру внутри одной клетки с помощью алмазной пылинки, которая светится по-разному в зависимости от тепла. Но здесь важно не перепутать чудо техники с реальной пользой: если старый добрый градусник справляется не хуже, квантовая новинка остаётся дорогой игрушкой.
Третий подход — «биология для кванта» — переворачивает вопрос. Могут ли клеточные структуры, например, белковые нити, служить лесами для сборки квантовых компьютеров? Живое умеет строить идеально ровные решётки без единого сбоя — то, чего так не хватает в производстве микрочипов.
В итоге мастерская пока больше ставит опытов, чем выдаёт готовые изделия. Туннелирование в ферментах и магнитный компас — самые надёжные вещи. Остальное — скорее обещание, чем результат. Но именно на таких перекрёстках часто вырастают неожиданные инструменты. Когда-то и электричество казалось забавным фокусом с лягушачьей лапкой.
Слово «квант» происходит от латинского «quantum» — «сколько». В биологии до сих пор главный вопрос — сколько квантовых эффектов на самом деле нужно жизни, а не просто существует в пробирке.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» квантовые эффекты в живой клетке становятся ключом к созданию нового вакуума, переписывающего законы физики, — отголосок тех же споров о границе между живым и квантовым.