Mecanica cuantică pentru biologi
Am terminat de ascultat cartea Jonjo McFadden, Jim Al-Khalili, Viața pe Edge: Epoca începutul biologiei cuantice (Johnjoe McFadden, Jim Al-Khalili Viața pe Edge :. Venirea Age of Quantum Biologie).
Mă îndrept spre percepția sceptică a cărții.
Cu avansarea biologiei cuantice, trebuie spus că, fără biologie cuantică, problemele vieții nu pot fi rezolvate. McFadden și Al-Khalili și-au construit argumentul pe parcurs, după cum urmează. La început, ei au revizuit pe scurt descoperirile din biologie începând cu Darwin. În acest fel, ei au remarcat întotdeauna că viața era încă un mister (mister). Chimiștii au învățat să sintetizeze moleculele organice: viața a rămas un mister. Structura ADN-ului este deschisă: ceea ce este viața este un mister. Biologia moleculară a arătat cum funcționează celula: ceea ce este viața este un mister. Biologia sistemică a studiat interacțiunile complexe în sistemele vii: ceea ce înseamnă viața este un mister. În biologia sintetică, a fost posibil să se creeze o bacterie sintetică: ceea ce este viața este un mister. Acum voi cita un citat din cartea:
"... un fenomen [în mecanica cuantică] se numește o suprapunere, atunci când o particulă poate face două sau o sută sau un milion de lucruri la un moment dat. Această proprietate este responsabilă pentru faptul că universul nostru este atât de complex și interesant. "
Cred că cursul gândirii este de înțeles. Cu toate acestea, nu las suspiciunea că, chiar și după fuziunea biologiei cu mecanica cuantică, viața va rămâne un mister. În special, argumentul în sine are acest lucru, pur și simplu prin inducție.
Următoarea McFadden și Al-Khalili se repetă de mai multe ori ideea de a avea de a schimba sloganul „ordine din haos“ (viață bazată pe termodinamicii statistice pe baza mecanicii clasice) pe „Ordinul de ordine“ (viață pe baza coerentei cuantice). Pentru mine, ambele sloganuri au rămas un mister. Mecanica clasică este complet deterministă. Mecanica cuantică, cel puțin în interpretarea de la Copenhaga, este nedeterminată. Descoperirea haosului în determinism și căutarea unui ordin în indeterminism mă face să mă întreb.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că este pur și simplu imposibil să se construiască termodinamica statistică pe baza mecanicii clasice. Boltzmann în faimoasa concluzie a entropiei statistice a pornit de la faptul că un atom / moleculă nu poate lua decât valori discrete de energie. Această decizie a fost cauzată de faptul că tranziția spre continuumul energiilor nu a dus la nimic bun. Mai mult, anumite soluții posibile bazate pe un spectru de energie continuă au condus la o contradicție cu datele experimentale (de exemplu, gradele de libertate înghețate). Prin urmare, lumea clasică, presupusă în carte ca o alternativă la lumea cuantică, este imposibilă în principiu: termodinamica statistică funcționează numai dacă se iau în considerare efectele cuantice.
"Acești electroni încărcați negativ atrag atragerea nucleelor încărcate pozitiv de atomi de pe ambele părți ale legăturii, acționând în acest fel ca un clei electronic care ține atomii împreună într-o legătură peptidică".
Această descriere poate fi potrivit ca o metaforă, dar construcția argumentului său bazat pe această metaforă îmi amintește de construcția castelului în nori, ca o legătură covalentă cu nici o explicație a mecanicii cuantice este imposibil.
Voi folosi un exemplu de legătură covalentă pentru a accentua complexitatea explicațiilor în cadrul mecanicii cuantice. În fiecare manual de chimie veți găsi orbite moleculare și afirmația că formarea unei legături covalente apare atunci când orbitele moleculare sunt umplute cu doi electroni. Acest nivel de explicație este mai aproape de starea reală de lucru decât ceea ce au sugerat McFadden și Al-Khalili mai sus. Cu toate acestea, orbita moleculară este într-un anumit sens o himeră, deoarece apare numai în cadrul soluției aproximative a ecuației electronice Schrödinger. Este fundamental imposibilă ruperea funcției de undă a unei molecule în orbitale moleculare, iar acest lucru înseamnă, la rândul său, că o explicație la nivelul orbitalilor moleculari este doar o aproximare. Biologi, preocupați de biologia cuantică, ar fi bine ca la început să treacă un curs normal de chimie cuantică.
O altă capcană în studiul mecanicii cuantice este interpretarea mecanicii cuantice, care se învârte în jurul legăturii dintre lumea cuantică și cea clasică prin măsurare. Chimiștii în acest sens rămân, de obicei, la nivelul "taci și calculați". Există ecuații, vă permit să rezolvați problemele necesare, înțelegerea ecuației este redusă la capacitatea de ao rezolva. Prin urmare, chimiștii, cel puțin așa, când am fost implicați în chimie, sunt mulțumiți de interpretarea de la Copenhaga, unde este nevoie de un observator pentru a conecta lumile cuantice și clasice.
În explicația vieții, această abordare este puțin probabil să treacă, deoarece în acest caz este necesar să găsim un observator în interiorul celulei. Aparent, prin urmare, McFadden și Al-Khalili au ales interpretarea mecanicii cuantice în cadrul decoherence. Cartea pare să fie presupusă. că măsurătorile pot fi efectuate de alte molecule: o moleculă măsoară ceva dintr-o altă moleculă, bam, decoherence a avut loc.
Trebuie să mărturisesc că am auzit până acum despre această interpretare și nu pot spune exact cum este aranjată. Descrierea din carte lasă mult de dorit. Observ doar că decoherența este departe de a fi singura interpretare. Mulți fizicieni moderni împărtășesc o interpretare multi-lume, unde dimensiunea duce la împărțirea lumii. O moleculă a făcut măsurători și, bang, întregul univers a fost împărțit în două. Biologii cuantice trebuie să monitorizeze îndeaproape care din universurile lor sunt în același timp.
Biologia lasă amprenta asupra prezentării materialului. Este deosebit de interesant să observăm stilul teleologic al expunerii biologiei în tranziția la molecule, când se dovedește că fiecare enzimă își îndeplinește funcția specifică. Numai rămâne neclar de unde enzima a aflat care dintre funcțiile pe care ar trebui să le îndeplinească.
De exemplu, cartea menționează de mai multe ori că o moleculă de clorofilă trebuie să transmită energia absorbită a unui foton din punctul de absorbție în centrul de reacție. Mă aștept însă ca molecula de clorofil să fie absolut indiferentă, indiferent dacă energia va trece de la punctul de absorbție la centrul de reacție sau nu. Mai mult decât atât, am exprimat ideea răzvrătire că molecula de clorofilă nu este chiar podzrevaet că absoarbe energia foton, și că aceeași energie este transformată în hidrocarburi ale umanității atât de necesare.
Desigur, putem spune că toate conversațiile despre funcții sunt o figură de vorbire, când toată lumea înțelege ceea ce este în joc. Cu toate acestea, puteți vedea diferența. Dacă molecula de clorofil ar trebui să se ocupe cu transferul de energie, atunci putem spune că, aici, molecula este angajată în calcule cuantice pentru a determina modul optim de transfer de energie. Dacă clorofila nu-i pasă de transferul de energie, calculele cuantice atârnă într-un fel în aer.
Voi încheia cu un citat:
"Nanomachinele naturale la nivel molecular efectuează un dans bine stabilit, ale cărui acțiuni au fost proiectate de milioane de ani de selecție naturală pentru a manipula mișcările particulelor fundamentale ale naturii".
Ce pot să spun, biologii sunt pur și simplu incorigibili.
În concluzie, încă o dată, remarcăm că cartea ca întreg nu este rea. A fost colectată o cantitate mare de materiale factuale, ceea ce ne permite să înțelegem rapid, de unde și unde suflă vântul. În plus, ideile vicioase umple calea de la casă la muncă și se întorc bine și ajută să facă față vieții cotidiene.
Citate translate
"... un fenomen numit suprapunere prin care particulele pot face două sau o sută sau un milion - lucruri dintr-o dată. Această proprietate este responsabilă pentru faptul că universul nostru este bogat complex și interesant. "
"Acești electroni încărcați negativ atrag atrag nucleile atomice încărcate pozitiv ale atomilor de pe ambele părți ale legăturii, acționând ca o formă de clei electronic.
«Această nanomașini naturii se desfășoară, la nivel molecular, un dans atent coregrafiat ale căror acțiuni au fost proiectate de milioane de ani de selecție naturală pentru a manipula mișcarea particulelor fundamentale ale materiei.»
discuție
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: