6/12/17

!!! Intrecciamo le molecole biologiche ***

Sappiamo, purtroppo, che anche la scienza ha iniziato a mostrare i vizi e i difetti del “business” a tutti i costi. Sempre più spesso si costruiscono “bufale” per ottenere più fondi o per fare carriera più in fretta dei colleghi  “troppo” seri. Tuttavia, non possiamo nemmeno fare di ogni erba un fascio ed è ancora giusto cercare di avere fiducia, soprattutto quando certe ricerche durano molto a lungo e non cercano di creare “scoop” avventati e prematuri.

L’argomento è di quelli che a me piacciono di più, anche se sono praticamente un analfabeta a riguardo e cerco ogni giorno di cercare di imparare qualcosa di nuovo. Probabilmente, molti di voi sono decisamente più avanti di me e potrebbero aiutarci a comprendere sempre meglio la situazione.

Mi riferisco al fenomeno quantistico più misterioso e più ambiguo: l’entanglement.

Sono ormai circa 75 anni che Erwin Schrödinger si chiese se il fantastico mondo della meccanica quantistica potesse giocare un ruolo importante nella biologia. Una recente scoperta sembra proprio dargli una risposta positiva.

Il prof. Kumar (speriamo di sentirlo nominare molto spesso e nel modo giusto) ha creato, per la prima volta, un entlanglement quantistico a partire da un sistema biologico.  Possiamo facilmente immaginare le applicazioni che si potrebbero avere sfruttando le caratteristiche della MQ da e su elementi biologici. Una nuova scienza dalle mille sfaccettature, non ultima la medicina.

Prem Kumar. Sarà, ma il viso mi sembra di quelli … giusti!
Prem Kumar. Sarà, ma il viso mi sembra di quelli … giusti!

La domanda base che si era fatta Kumar è abbastanza ovvia e sensata (forse ce la siamo fatta tutti noi, almeno un volta: “Possiamo applicare gli “strumenti” quantistici per capire meglio la biologia?” Una risposta positiva vorrebbe dire entrare nella biologia con mezzi prima d’ora del tutto impensabili e impossibili.

L’entanglement quantistico, in parole povere, è uno dei meccanismi più imbarazzanti (anche se completamente provati) della MQ. Quando due particelle (atomi, fotoni, elettroni,..) sono “entangled” (abbracciati, avvinghiati) essi manifestano un’inspiegabile connessione (potremmo chiamarlo proprio “link”), che non si distrugge anche se le due particelle vengono portate ai capi opposti dell’Universo.

Le possibili azioni delle due particelle sono continuamente legate tra loro: se una ruota in un certo verso l’altra deve ruotare in modo perfettamente controllato da una specie di legge dettata dal loro indissolubile legame. Tutto ciò che vien fatto da una particella si ripercuote sull’altra. A tal punto, che, manovrando una particella, siamo sicuri di manovrare adeguatamente anche la seconda, qualsiasi sia la distanza che le separi. Un primo utilizzo, quasi ovvio, riguarda le comunicazioni. Non vi è bisogno di cavi, di fili o di strani campi per mandare segnali ovunque si voglia. Basta che nel luogo prefissato vi sia una particella intrecciata con quella che possiamo manovrare. In parole povere… una sicurezza totale per internet e una velocità che perfino la luce si sogna…

Il problema più grande è sempre stato quello di allargare il numero di atomi o fotoni coinvolti nel fenomeno. In altre parole, costruire una vera e propria macchina quantica. I passi in avanti in questa direzione sono ormai a buon punto e già si pensano computer quantici e molte altre cose simili. Il vero passo in avanti sarebbe poter utilizzare una macchina quantica biologica.

Non posso entrare nei dettagli e cerco di spiegare al meglio quello che ho capito… Kumar e collaboratori hanno usato delle proteine verdi fluorescenti (presenti in organismi tipo meduse e alghe). Sostanze già ben note e usate “tradizionalmente” in campo biomedico. Gli esperimenti hanno cercato di rendere intrecciati i fotoni generati dalle molecole fluorescenti  che vivono all’interno degli organismi, investendole con un mix di quattro lunghezze d’onda, in un processo in cui le interazioni tra lunghezze d’onda è in grado di crearne una nuova.

Proteine verdi fluorescenti sono responsabili della luminescenza di particolari meduse. Fonte: © Glebstock / Fotolia
Proteine verdi fluorescenti sono responsabili della luminescenza di particolari meduse. Fonte: © Glebstock / Fotolia

Alla fine di una lunga serie di esperimenti, Kumar ha dimostrato un particolare tipo di entanglement, quello di polarizzazione. I due fotoni “entanglati” hanno un collegamento perfetto tra i loro piani di oscillazione. Inoltre, Kumar ha notato che il substrato che contiene le molecole evita la distruzione dell’entanglement (uno dei grandi problemi per questo tipo di ricerca ultra sofisticata).

Kumar dice apertamente: “Quando misuriamo la polarizzazione verticale di una particella, noi sappiamo perfettamente che la stessa cosa sta capitando all’altra particella. In qualche modo possiamo prevedere, senza errori e senza bisogno di alcun controllo,  ciò che sta facendo l’altra particella, ovunque essa sia”.

Adesso che Kumar e colleghi hanno dimostrato la possibilità di creare un intreccio quantistico attraverso particelle biologiche, si deve cercare di costruire una vera e propria macchina biologica.  La speranza è che questo tipo di costruzione “naturale” possa lavorare molto meglio di una struttura costruita sinteticamente.

Se non è fantascienza questa… speriamo solo che lo spirito umano generale permetta a menti speciali di proseguire, senza stupidi intoppi, su strade appena accennate, ma di portata immensa. Non vorrei che un sistema complesso come quello che sta diventano la scienza, riesca a distruggere facilmente un legame così perfetto e così fragile come l’entanglement.

Spero di essere stato abbastanza chiaro, ma non riesco, per limitazioni personali, ad andare oltre. Se qualcuno può aiutarmi, anzi aiutarCI, è il benvenuto!

Articolo originale QUI

16 commenti

  1. Franco Mantovani

    Eh si, l’entanglement è ancora un bel mistero e penso che l'interpretazione di questo fenomeno da parte di David Bohm ha complicato ancora più le cose. Qui il confine tra scienza, "fantascienza" e filosofia è veramente sottile ! Questo incredibile esperimento che ci hai segnalato sicuramente è un notevole passo avanti. Credo che la strada sia ancora molto lunga, sempre, come dici tu, che non intervenga qualche intoppo di natura extrascientifica a frenare ulteriormente il progresso degli studi. incrociamo le dita !

    Grazie Vincenzo.

  2. Daniela

    Purtroppo le macchine biologiche quantiche si presteranno anche a scopi tutt’altro che nobili, ma questo fa parte della storia dell’umanità, con tutti i suoi pregi e difetti... comunque l’importante è arrivare a tagliare un traguardo così importante, chi vivrà vedrà!

    Gran bella notizia, chissà se ne sentiremo parlare in qualche Tg...

    :-D

  3. Dite bene cari amici... i problemi e i rischi sono tanti e terribili. Ma, chissà... , magari qualche strano effetto tunnel riuscirà a far passare queste ricerche al di fuori dell'avidità, dell'ambizione e dello sfruttamento malefico. I fotoni, a volte, ne sanno una più del diavolo...

    Proprio ieri parlavo con i medici che mi hanno sconquassato il naso e siamo finisti nella MQ (mi capita spesso... come Dany sa molto bene). Pensavo a quanto sarebbe sicuramente utile affidare a certe sue peculiarità le analisi e le azioni all'interno del corpo umano. Hanno sorriso... e mi hanno detto: "Sicuramente sì, ma chi ce la insegna?" Troppo pochi istituti si dedicano a questi studi, a volte visti un po' come covi di matti ben lontani dalla concretezza sempliciotta richiesta molto spesso. Se pensiamo che la Relatività ha 100 anni e ancora non si insegna nelle scuole... figuriamoci la MQ. Uno studio per pochi e chissà quanti Kumar si stanno dedicando a giochi infantili o a lottare per sopravvivere...

    Grazie per averne compresa l'importanza eccezionale!

  4. Fabrizio

    Nell'articolo citi il possibile utilizzo dell'entanglement per la comunicazione a distanza. A questo proposito mi sembra di avere letto che l'entanglement non può portare informazione o almeno che la questione è dibattuta.

    Non ricordo i dettagli, che forse non avevo neanche completamente capito. Tra l'altro questa impossibilità di portare informazione sarebbe la ragione per la quale questo fenomeno non contraddice la relatività. Altrimenti ci sarebbe una informazione che potrebbe viaggiare a velocità illimitata, comunque superiore a quella della luce.

  5. In realtà, Fabrizio, l'informazione c'è... nel senso che tu puoi sapere cosa sta facendo qualcuno che manipola la particella entanglata. che questo tipo di informazione contraddica la RG è un dibattito ancora in corso, ma intanto si stanno studiando le applicazioni... Ma, nemmeno io, sono esperto delle ultime fasi di ricerca...

  6. Daniela

    La domanda (probabilmente senza risposta) che mi sorge spontanea è se sia corretto parlare di velocità dell’informazione... forse l’informazione è già contenuta nelle particelle entangled e non ha bisogno di viaggiare nello spaziotempo.

  7. Sandro

    Se vi interessa l'argomento di biologia quantistica mi permetto di segnalare il testo "La fisica della biologia" del prof. Anton Zillingher. Personalmente l'ho trovato molto piacevole con studi ben descritti. In fondo anche la biologia e la chimica sono Fisica.... :wink:

  8. cara Dany, in fondo dici pari pari l'obiezione di Albertino...

    Grazie Sandro!!!!

  9. Gianni Bolzonella

    La realtà macroscopica somma e differenzia quella micro.In essa il tempo e lo spazio si manifestano ai nostri sensi, divisi e misurabili.In quella micro,la differenza si annulla ed appare univoca,lo spazio e il tempo si fondono intrecciandosi saldamente,esistono in un itinere potenziale,un binario per il tempo ed uno per lo spazio,che si incontrano all’infinito.È la natura che si nasconde,e mette un limite alla conoscenza,Herr Heisemberg!È l’altro capo della corda relativistica,Herr.Einstein.A trecentomila si inibisce l’informazione,a zero lo spazio.Un messaggiero chiamato onda,il messaggio particella.

  10. Fabrizio

    Ho ritrovato i libri dove ricordavo di avere letto della impossibilità di comunicare utilizzando stati entangled.

    Uno è “La strada che porta alla realtà” di Roger Penrose e l’altro è “Un’occhiata alle carte di Dio” di Gian Carlo Ghirardi.

    Entrambe sembrano escludere la possibilità di sfruttare la riduzione di stati entangled per trasmettere informazioni a velocità superluminale e comunque non associata a canali di comunicazione classici.

    Descrivono invece possibili applicazioni associate a canali classici che potenzierebbero enormemente l’informazione che questi possono scambiarsi.

  11. Da quanto ho letto io, il vero problema è la difficoltà di creare e mantenere particelle entangled e poi capire bene il principio di non località. Al momento hai ragione tu, Fabry, si cerca solo di associare il processo per sveltire quelli classici, ma... chissà...

  12. Fabrizio

    Ricercando i testi sulla relazione tra informazione ed entanglement ho anche ritrovato quello che mi sembra una risposta alla osservazione di Daniela. Provo a riassumerla.

    Einstein aveva ipotizzato che ci fossero delle variabili nascoste nelle particelle alla loro partenza. Sotto questa ipotesi, il risultato delle misure potrebbe dipendere solo da effetti locali nei due punti remoti senza bisogno di scambio di informazioni tra le due particelle remote, oltre che eliminare la necessità di comportamenti probabilistici intrinseci delle particelle. La probabilità entrerebbe in gioco solo per la nostra ignoranza.

    Per circa 30 anni si era ritenuto che non ci potesse essere una prova scientifica, cioè sperimentale, che potesse confutare l'ipotesi di Einstein o l'interpretazione contraria. Qualsiasi esperimento avrebbe dato gli stessi risultati vera l'uno o l'altra delle ipotesi.

    Invece, con sorpresa generale, John Stewart Bell trovo il modo di riportare la questione nell'ambito della scienza sperimentale. Bell concepì un esperimento che avrebbe dato risultati diversi sotto le due ipotesi.

    Gli esperimenti sono stati fatti più volte con successivi affinamenti. I risultati finora sembrano confutare l'ipotesi di Einstein ed indicare che il fenomeno dell'entanglement non può essere solo locale.

     

     

  13. Daniela

    Grazie Fabrizio per aver dato un senso logico a quella che, più che un’osservazione seria, data la mia incompetenza in materia, era solo un pensiero ad alta voce.

    Il tuo commento mi dà anche l’opportunità di ricordare che, contrariamente a quanto si sente spesso dire, Einstein non lottava contro la meccanica quantistica, ma solo contro l’impostazione probabilistica, tutt’ora utilizzata, che ad essa aveva dato Bohr nella sua scuola di Copenaghen, aiutato da studenti del calibro di Heisenberg, Schroedinger, Pauli e altri meno famosi.

    Einstein era molto interessato alla materia e ci teneva a dare un suo contributo. Infatti fu il primo ad appoggiare la quantizzazione dell’energia proposta da Planck (coerente con il suo effetto fotoelettrico), inizialmente avversata (e poi accettata) da Bohr.

     

     

  14. Maurizio Bernardi

    Concludendo la sua "Storia della matematica" Carl Boyer, giusto 50 anni fa, scriveva:

    Se rappresentiamo con un grafico lo sviluppo della scienza, compresa la matematica, esso si avvicina molto ad una curva esponenziale, e non è irragionevole sperare che gli sviluppi futuri della matematica possano seguire un tale andamento. Nondimeno, la follia e la saggezza sono così congiunte l'una all'altra nella società umana, che esiste ora una possibilità molto concreta che la matematica diventi un giorno lo strumento della propria distruzione.

     

    Nell'ultimo mezzo secolo abbiamo visto più follia che saggezza, ma abbiamo anche visto cose stupefacenti e probabilmente ne vedremo ancora, come la ricerca condotta da Kumar fa sperare.

    Quanto all'entanglement,  come scrivi nel tuo ultimo post, Fabrizio, è stata ripetutamente dimostrata l'esistenza di una sorta di collegamento tra le particelle, che non si concilia con la visione puramente locale del fenomeno. Insomma, può darsi che le "sinistre azioni a distanza" si manifestino davvero.

     

  15. a.f.

    la macchina biologica quantizzata esiste già.Il corpo umano guidato da una mente focalizzata,aperta e semplice.

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