понятие

квантовая биология

Изучение квантово-механических явлений в биологических системах, таких как когерентность при фотосинтезе.

Описание

Квантовая биология — это изучение квантово-механических явлений, таких как суперпозиция, туннелирование и когерентность, в живых системах. Она исследует, использует ли природа квантовые эффекты для достижения биологических функций, которые были бы невозможны или неэффективны при использовании только классической физики. Эта область приобрела значимость благодаря доказательствам того, что фотосинтез, магнитная навигация птиц и, возможно, обоняние зависят от квантовой когерентности или спиновой динамики.

История

Термин был введён в 1920-х годах, но современная область возникла в 2000-х годах благодаря экспериментам с фотосинтетическими комплексами и белками криптохромами. Среди выдающихся пионеров — Эрвин Шрёдингер, который размышлял о квантовых эффектах в жизни в своей книге «Что такое жизнь?» (1944).

Как это работает

В своей основе квантовая биология изучает, как частицы, такие как электроны и протоны, ведут себя как волны в биологических молекулах. Например, при фотосинтезе перенос энергии между молекулами пигмента может включать квантовую когерентность, когда возбуждение существует одновременно в нескольких местах, что позволяет ему опробовать несколько путей и найти наиболее эффективный маршрут. В магнитной навигации реакции радикальных пар создают электронные спины, квантовое состояние которых чувствительно к магнитному полю Земли, что потенциально позволяет птицам ориентироваться.

Где применяется

Квантовая биология способствует разработке искусственных фотосинтетических систем, квантовых датчиков для обнаружения магнитных полей и новых подходов к медицинской визуализации.

Любопытный факт

Некоторые исследователи предполагают, что квантовое туннелирование в ферментах ускоряет биохимические реакции вплоть до тысячи раз.

Граф понятий →

Статьи по теме · 0

Статей пока нет