¿Podemos detectar comportamiento cuántico en los virus?
Escrito por Kanijo en Biología, Física
El extraño mundo de la mecánica cuántica describe el comportamiento raro y a menudo contradictorio, de los pequeños objetos inanimados, tales como átomos. Los investigadores ahora han empezado a buscar formas de detectar propiedades cuánticas en entidades más grandes y complejas, incluso posiblemente en organismos vivos.
Un grupo de investigación germano-español, dividido entre el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y e Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), está usando los principios de un famoso experimento mental de la mecánica cuántica – el gato superpuesto de Schrödinger – para probar las propiedades cuánticas en objetos compuestos por mil millones de átomos, posiblemente incluyendo al virus de la gripe.
La nueva investigación publicada el 11 de marzo en la revista New Journal of Physics (co-propiedad del Instituto de Física y la Sociedad Física Alemana), describe la construcción de un experimento para comprobar los estados de superposición en estos objetos mayores.
La óptica cuántica es un campo bien estudiado en el proceso de detección de propiedades cuánticas en átomos aislados y algunas pequeñas moléculas, pero no hay precedentes a la escala en la que estos investigadores quieren trabajr.
Cuando los físicos tratan de entender exactamente cómo se comportan los constituyentes más básicos de la materia y la energía, aparecen confusos patrones sobre su capacidad para hacer dos cosas a la vez (referido como estar en un estado de superposición) o su “fantasmal” conexión (referido al entrelazamiento) de hermanos subatómicos físicamente lejanos.
Es la capacidad de estos diminutos objetos de hacer cosas a la vez lo que Oriol Romero-Isart y sus colaboradores se están preparando para estudiar.
Con esta nueva técnica, los investigadores sugieren que los virus son un tipo de objeto que podria estudiarse. Aunque especulativamente, los investigadores esperan que su técnica pueda ofrecer una ruta para abordar experimentalmente cuestiones tales como el papel de la vida y la consciencia en la mecánica cuántica.
Para probar los estados de superposición, el experimento implica ajustar delicadamente los lásers para capturar tales objetos grandes como virus en una “cavidad óptica” (un espacio diminuto), otro láser para frenar el objeto (y colocarlo en lo que se conoce en mecánica cuántica como un “estado base”) y añadir un fotón (el elemento básico de la luz) en un estado cuántico específico al láser para provocar un estado de superposición.
Los investigadores dicen: “Esperamos que este sistema, aparte de proporcionar una nueva tecnología cuántica, nos permitirá probar la mecánica cuántica a escalas mayores, preparando superposiciones macroscópicas de objetos de escala nano y micro. Esto podría permitirnos usar microorganismos más complejos, y por tanto probar los principios de superposición cuántica en organismos vivos realizando experimentos de óptica cuántica con ellos”.
El artículo estará permanentemente disponible para su lectura de forma gratuita desde el 11 de marzo en http://iopscience.iop.org/1367-2630/12/3/033015.
Fecha Original: 11 de marzo de 2010
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Es que pensar que la función de los seres humanos es aleatoria o al azar en términos cuánticos al menos para mí no tiene sentido.
Adapatamos el entorno a nuestras necesidades pero las cosas que hacemos, los edificios, las calles, las carreteras, las funciones en general que se nos atribuyen a los humanos habrán de tener una función dentro de otro órgano mayor, tal y como hacen los virus, bacterias y demás seres microscópicos dentro de nuestro cuerpo por ejemplo. No somos el final de la cadena evidentemente y sino al tiempo.
Si entiendo bien lo que dices,lo que propones es una teoria tipo Gaia,como la de Lovelock.
Si entendí bien, el artículo no habla exactamente de eso, sino si sobre los virus, que son macromoléculas inmensas, pueden presentar comportamientos cuánticos “de los raros”, es decir, una patada en la entrepierna a las actuales teorías de membrana celular, pongamos por caso xD. Yo lo entiendo así.
Los seres humanos como individuos aislados no tienen sentido, puesto que forman parte de la sociedad (humana), que a su vez está imbricada en el ecosistema biológico. Esto es de cajón. Pero que las fuerzas sociales en tanto que gobiernan a los individuos son totalmente accidentales y no necesarias (o aleatorias, si así lo prefieres, aunque la única definición precisa de aleatorio es literalmente “no predecible”), a mí es algo que me parece de cajón también. Claro que no sé si te entiendo bien.
Si se demostrara el comportamiento cuántico de los virus, y por ende de los seres biológicos (Cosa que no entiendo), ¿No podrían estar sentando las bases de la teletransportación?.
Si un virus tuviera propiedades cuánticas, supongo que asimismo poseería propiedades de entrelazamiento, y entonces ya estaría abierta la puerta a la teletransportación biológico/cuántica.
Como no creo que eso sea posible, me temo que esos estudios no lleguen a ninguna parte.
No creo. Primero, la vida ya tiene propiedades cuánticas, puesto que su base última es química, y las moléculas tienen propiedades cuánticas. De lo que se trata (imagino) es de ir sustituyendo las aproximaciones clásicas a problemas donde hasta ahora eran las únicas por visiones cuánticas. Está por ver que esto cambie el panorama o no, pero seguramente que sí. Un efecto cuántico “de los raros” no tiene por qué “teletransportar” nada, sino simplemente, por ejemplo, abrir agujeros en barreras de energía, permitiendo que determinadas interacciones químicas no contempladas por la termodinámica estadística pasen a estarlo por la MC.
Yo estoy convencido de que los efectos cuánticos en la expresión del DNA tienen muchísimo que decir.
Jurl estás confundido en esta cuestión. La mecánica cuántica solamente es aplicable a escalas microscópicas o incluso a ciertos sistemas mesoscópicos algo mayores pero en los sistemas macróscopicos que caracterizan los seres vivos la mc no es aplicable (por suerte para nosotros, si ya es “caótica” la vida moderna imaginaros con políticos, perros y demás en superposición cuántica). Ello es debido (según la hipótesis más aceptada) a que a partir de cierta escala el sistema interacciona con el “ruido ambiente” y se produce la perdida de la superposición cuántica. Por ello, aunque la vida se base en la química y las moléculas pueden tener comportamientos cuánticos los sistemas macroscópicos no. De lo que se trata es de averiguar a que escala concreta desaparecen los fenómenos cuánticos y por qué desaparecen. Parece increible que “de repente”, a partir de una cierta escala el mundo que conocemos desaparece por completo y entramos en el mundo de “alicia en el pais de las maravillas”: superposiciones cuánticas, entrelazamiento cuántico sistemas que violan la localidad y el determinismo,etc.
Esto es uno de los misterios más grandes de la física. Muchas veces es fácil pensar que esta transición del mundo clásico al mundo cuántico al pasar de una escala a otra y el surgimiento de la “no localidad” tiene que estar relacionado con las dimensiones ocultas o con algún cambio general en las propiedades del espacio-tiempo a escalas pequeñas. Sea lo que sea, está claro que la “explicación” del por qué se producen los fenómenos “extrañísimos” del mundo cuántico revolucionará la física de una forma radical.
Bueno, eso lo dirá el tiempo y la investigación. Hablando de forma zafia, los efectos cuánticos “de los raros” no desaparecen a ninguna escala, simplemente se vuelven tan improbables que virtualmente no acontecen (es otra forma de aproximarse). Habría mucho que hablar al respecto.
En general tendemos a subestimar todo lo que no es causa-efecto basto y evidente (y a amplificar gratuitamente lo que nos llama la atención, de una u otra forma). Al nivel de conocimientos que tenemos ahora ya consideramos “basto y evidente” muchas cosas que en el pasado se nos pasaban por alto, pero lo que estoy diciendo es que científicamente, las cosas hay que probarlas, no suponerlas. Por cierto, efectos cuánticos de los “rarísimos” se han provocado ya en objetos del tamaño de moléculas pequeñas, esto no hace al caso para tu razonamiento pero yo, si fuese partidario de esa línea de pensamiento, sería más prudente xD.
En realidad la mecanica cuantica sí es aplicable a estados macroscopicos (en tamaño), lo único que importa es que la energia total del sistema sea lo suficientemente baja. Por eso se observan fenomenos cuanticos como la superfluidez y la superconductividad, a escala macroscopica. Ahora bien, es un misterio como se podría poner un objeto macroscopico en tal estado de baja energia, teniendo en cuenta la cantidad de átomos que lo componen.
Es cierto, realmente es un problema de la energía del sistema más que del tamaño (aunque como bien dices a mayor tamaño más átomos y más energía). Es comprensible que a partir de una cierta energía del sistema la propia vibración de los átomos “destruya” el estado de superposición cuántica y termine con los fenómenos cuánticos. De todas formas el misterio sigue siendo en que momento y de que forma se produce el famoso “colapso de la función de onda cuántica”.
La mecanica cuantica se aplica a todas las escalas, lo que pasa es que determinados fenomenos concretos solo se observan a escalas microscopicas o a energia baja.
La interaccion con el entorno puede impedir ver superposiciones cuanticas en un objeto macroscopico, pero los orbitales atómicos, su energia, y cualquier otra cosa seguirá estando descrita y sostenida por la mecánica cuántica. O por ejemplo en un ser vivo: cuando una molecula de clorofila absorve un fotón está basado en mecánica cuantica. Y en general cualquier cosa habitual.
Bueno, creo que esto depende de como se mire como tantos otros casos. A nadie se le ocurriría por ejemplo utilizar la mc para describir un sistema de poleas. ¿Que a nivel atómico los átomos de las poleas siguen comportándose según las leyes de la mecánica cuántica? Pues si. Sin embargo como a ese nivel los efectos de la mc son inexistentes podemos considerar del todo inútil la mc para describir el comportamiento GLOBAL del sistema. Además como las nuevas teorias de redes y sistemas complejos están demostrando, cuando tratamos de la interacción de muchos elementos individuales el todo NO ES la suma de las partes ya que aparecen fenómenos emergentes que NO se pueden explicar considerando la física que describe los elementos individuales sino que hay que considerar el sistema en su globalidad.
Y que dirias de que si así fuera, QUE PAPEL TENDRIA LA EVOLUCIÓN EN ESO?
bueno afortunadamente esto ya fue resuelto por las primeras eucariotas que adoptaron la fotosintesis, en este mismo sitio leí que ESTA respaldado EXPERIMENTAL Y ESTADISTICAMENTE que la fotosintesis ocupa un fenomeno Cuantico para transportar la energía del fotón hacia el interior de una molécula a través de un laberinto, de esta manera el fotón en cuestión surca varios caminos a la vez formando una función de onda que colapsa en el otro extremo, cruzando así distancias que estadisticamente sería imposible de explicar deterministicamente, es el comienzo…
Meditando sobre el papel de la evolución en esta controversia no queda tan claro la función Prueba y error para llegar a estas conclusiones, creo que con prueba y error sería mucho mas fácil utilizar el efecto fotoléctrico que la fotosíntesis, sin embargo no vemos ninguna planta azulada(Ja!).
Interesante historicamente, en 100 años nuestros descendientes debieran estar sobre una pista segura y mejores conclusiones…
Saludos.
Yo creo que día a día se van desvelando fonomenos que aunque sean comunes y triviales son de gran complejidad, quien no vio una tormenta con relampagos que caen del cielo, pues no hay algunos rayos que en vez de bajar suben hasta la alta atmosfera 40 a 50 km, se lo descubrio con las satelites y ni que hablar de las olas asesinas, olas descomunales que surge de la nada; pues se descubrio que son producto de efectos no lineales, es decir cuanticos. dejo el enlace wiki para ampliar la respuesta (http://es.wikipedia.org/wiki/Ola_gigante), no todo en la naturaleza esta conocido, a veces las especulaciones son buenas; es cuestion de tirar los dados y haber que surge.
Una pregunta:
¿No fue De Broglie quien explicó que un corpúsculo poseía una longitud de onda proporcional con su velocidad y su masa? ¿Y no es precisamente eso lo que explica el comportamiento cuántico?
Saludos.
si las ondas son partículas, eso quiere decir que las partículas son también ondas
es la hipótesis de Broglie. Y NO ES TRIVIAL.
En base a eso calculó la longitud de onda de particulas que poseen masa. que ciertamente es proporcional a su velocidad y momentum, pero el trasfondo está en la agudeza mental de un genio Albert Eistein que en su escepticismo creo las mejores paradojas para que finalmete fuera demostrado que los fundamentos de la Fisica cuantica no poseen variables ocultas, el mayor logro de la humanidad.
[...] microorganismos tales como bacterias – estar en estados de superposición? Esto se ha propuesto para virus3, los más pequeños de los cuales tienen apenas unos nanómetros de diámetro – aunque no hay [...]
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