How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

1,067,676 views

2015-09-16 ・ TED


New videos

How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

1,067,676 views ・ 2015-09-16

TED


Моля, кликнете два пъти върху английските субтитри по-долу, за да пуснете видеото.

Translator: Kitchka Dyankova Reviewer: Anton Hikov
00:13
I'd like to introduce you to an emerging area of science,
0
13190
4528
Искам да ви представя една нова област в науката,
00:17
one that is still speculative but hugely exciting,
1
17742
3943
област, която все още е теоретична, но пък изключително вълнуваща
00:21
and certainly one that's growing very rapidly.
2
21709
2629
и със сигурност се развива много бързо.
00:25
Quantum biology asks a very simple question:
3
25448
4048
Квантовата биология задава един много прост въпрос:
00:29
Does quantum mechanics --
4
29520
1350
дали квантовата механика -
00:30
that weird and wonderful and powerful theory
5
30894
3302
тази странна, удивителна и могъща теория
00:34
of the subatomic world of atoms and molecules
6
34220
2688
за субатомния свят на атомите и молекулите,
00:36
that underpins so much of modern physics and chemistry --
7
36932
3488
която подкрепя толкова много съвременната физика и химия -
00:40
also play a role inside the living cell?
8
40444
3412
освен това играе роля и в живата клетка?
00:43
In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena
9
43880
4079
С други думи - има ли процеси, механизми, явления
00:47
in living organisms that can only be explained
10
47983
3988
при живите организми, които могат да се обяснят само
00:51
with a helping hand from quantum mechanics?
11
51995
2743
с помощта на квантовата механика?
00:55
Now, quantum biology isn't new;
12
55546
1637
Квантовата биология не е нова,
00:57
it's been around since the early 1930s.
13
57207
2401
съществува от началото на 30-те години на 20 век.
00:59
But it's only in the last decade or so that careful experiments --
14
59928
3715
Но едва прецизните експерименти през последното десетилетие -
01:03
in biochemistry labs, using spectroscopy --
15
63667
3464
в биохимични лаборатории, с помощта на спектроскопия -
01:07
have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms
16
67155
6863
показаха много ясни и категорични доказателства, че има специфични механизми,
01:14
that require quantum mechanics to explain them.
17
74042
2511
чието обяснение изисква квантова механика.
01:17
Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,
18
77674
3329
Квантовата биология събира квантови физици, биохимици,
01:21
molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.
19
81027
3641
молекулярни биолози - тя включва много дисциплини.
01:24
I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.
20
84692
3929
Аз идвам от квантовата физика, ядрен физик съм.
01:28
I've spent more than three decades
21
88645
2265
Прекарах повече от три десетилетия
01:30
trying to get my head around quantum mechanics.
22
90934
2929
в опити да разбера квантовата механика.
01:33
One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,
23
93887
2493
Един от създателите ѝ, Нилс Бор,
01:36
said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.
24
96404
3350
казва, че ако не те изумява, значи не я разбираш.
01:40
So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.
25
100237
2843
Затова съм щастлив, че тя все още ме удивлява.
01:43
That's a good thing.
26
103104
1745
Това е хубаво.
01:44
But it means I study the very smallest structures in the universe --
27
104873
6885
Oзначава, че изучавам най-миниатюрните структури във Вселената -
01:51
the building blocks of reality.
28
111782
2075
строителните блокчета на реалността.
01:53
If we think about the scale of size,
29
113881
3215
Ако помислим за мащаба за големина,
01:57
start with an everyday object like the tennis ball,
30
117120
2952
започнем с обичаен предмет като топката за тенис
02:00
and just go down orders of magnitude in size --
31
120096
2901
и просто вървим надолу с порядъци в размера -
02:03
from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --
32
123021
5197
от върха на игла до клетка, после до бактерия, ензим -
02:08
you eventually reach the nano-world.
33
128242
1729
накрая стигаме до нано-света.
02:09
Now, nanotechnology may be a term you've heard of.
34
129995
2495
Може би сте чували термина нанотехнология.
02:12
A nanometer is a billionth of a meter.
35
132841
2853
Един нанометър е една милиардна част от метъра.
02:16
My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.
36
136560
4370
Моята област е атомното ядро, което е малка точица вътре в атома.
02:20
It's even smaller in scale.
37
140954
1932
То дори е още по-мъничко.
02:22
This is the domain of quantum mechanics,
38
142910
1918
Това е царството на квантовата механика
02:24
and physicists and chemists have had a long time
39
144852
2516
и на физиците и химиците им трябваше много време
02:27
to try and get used to it.
40
147392
1301
да свикнат с него.
02:29
Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.
41
149248
4457
Биолозите, от друга страна, според мен се оттърваха лесно.
02:34
They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.
42
154071
4331
Те са много доволни от моделите си на молекули с топчета и пръчки.
02:38
(Laughter)
43
158426
1082
(Смях)
02:39
The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.
44
159532
3198
Топчетата са атомите, пръчките са връзките между атомите.
02:42
And when they can't build them physically in the lab,
45
162754
2494
А когато не могат да ги построят физически
02:45
nowadays, they have very powerful computers
46
165272
2392
в лабораторията, сега има много мощни компютри,
02:47
that will simulate a huge molecule.
47
167688
1967
които симулират огромна молекула.
02:49
This is a protein made up of 100,000 atoms.
48
169679
3664
Това е протеин, който се състои от 100 000 атома.
02:54
It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.
49
174003
4335
Не се изисква много квантова механика, за да го обясним.
02:59
Quantum mechanics was developed in the 1920s.
50
179695
2889
Квантовата механика е създадена през 20-те години на 20 век.
03:02
It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas
51
182965
6880
Тя е система от красиви и мощни математически правила и идеи,
03:09
that explain the world of the very small.
52
189869
2608
които обясняват миниатюрния свят.
03:12
And it's a world that's very different from our everyday world,
53
192501
3372
А той е много по-различен от обичайния ни свят,
03:15
made up of trillions of atoms.
54
195897
1519
създаден от трилиони атоми.
03:17
It's a world built on probability and chance.
55
197440
3557
Това е свят, построен върху вероятности и случайности.
03:21
It's a fuzzy world.
56
201818
1302
Неясен свят.
03:23
It's a world of phantoms,
57
203144
1730
Свят на фантоми,
03:24
where particles can also behave like spread-out waves.
58
204898
3348
в който частиците могат да се държат и като разпростиращи се вълни.
03:30
If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,
59
210157
2862
Ако приемаме квантовата механика или квантовата физика
03:33
as the fundamental foundation of reality itself,
60
213043
5214
за фундаментална основа на самата реалност,
03:38
then it's not surprising that we say
61
218281
1730
не е изненадващо да твърдим,
03:40
quantum physics underpins organic chemistry.
62
220035
2420
че квантовата физика е основа на органичната химия.
03:42
After all, it gives us the rules that tell us
63
222479
2120
Все пак, тя ни дава правилата, които казват
03:44
how the atoms fit together to make organic molecules.
64
224623
2641
как се съчетават атомите, за да създадат органични молекули.
03:47
Organic chemistry, scaled up in complexity,
65
227288
3239
Усложнената органична химия ни дава
03:50
gives us molecular biology, which of course leads to life itself.
66
230551
3322
молекулярната биология, която, разбира се, води до самия живот.
03:54
So in a way, it's sort of not surprising.
67
234174
1977
Това, в известен смисъл, не е изненада.
03:56
It's almost trivial.
68
236175
1214
Почти тривиално е.
03:57
You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."
69
237413
4220
Казваме: "Разбира се, че животът, в края на краищата зависи от квантовата механика"
04:02
But so does everything else.
70
242141
2390
Но така е и с всичко останало.
04:04
So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.
71
244555
3615
Така е и с неживата материя, съставена от трилиони атоми.
04:08
Ultimately, there's a quantum level
72
248501
4878
В края на краищата, има квантово ниво,
04:13
where we have to delve into this weirdness.
73
253403
2183
на което трябва да се заровим в чудатото.
04:15
But in everyday life, we can forget about it.
74
255610
2416
Но във всекидневието можем да забравим за него.
04:18
Because once you put together trillions of atoms,
75
258404
3199
Защото, щом веднъж съберем трилиони атоми,
04:21
that quantum weirdness just dissolves away.
76
261627
2615
квантовата странност просто изчезва.
04:27
Quantum biology isn't about this.
77
267288
2569
Квантовата биология не се занимава с това.
04:29
Quantum biology isn't this obvious.
78
269881
2556
Квантовата биология не е толкова очевидна.
04:32
Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.
79
272461
4229
Разбира се, квантовата механика е основа на живота на някакво молекулярно ниво.
04:37
Quantum biology is about looking for the non-trivial --
80
277254
6004
Квантовата биология търси необикновеното -
04:43
the counterintuitive ideas in quantum mechanics --
81
283282
4476
противоречащите на интуицията идеи на квантовата механика
04:47
and to see if they do, indeed, play an important role
82
287782
3015
и дали те наистина играят важна роля
04:50
in describing the processes of life.
83
290821
2452
при описването на процесите на живота.
04:54
Here is my perfect example of the counterintuitiveness
84
294653
5220
Ето един чудесен пример за това как квантовият свят
04:59
of the quantum world.
85
299897
1446
противоречи на интуицията.
05:01
This is the quantum skier.
86
301367
1251
Това е квантов скиор.
05:02
He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,
87
302642
2640
Изглежда цял и съвсем здрав,
05:05
and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.
88
305306
4127
а все пак е заобиколил това дърво от двете страни едновременно.
05:09
Well, if you saw tracks like that
89
309457
1663
Е, ако видите такива следи,
05:11
you'd guess it was some sort of stunt, of course.
90
311144
2309
разбира се, ще се сетите, че е било някакъв номер.
05:13
But in the quantum world, this happens all the time.
91
313477
2591
Но в квантовия свят това се случва непрекъснато.
05:16
Particles can multitask, they can be in two places at once.
92
316864
3026
Частиците правят много неща наведнъж или са на две места едновременно.
05:19
They can do more than one thing at the same time.
93
319914
2328
Могат да се занимават с повече от едно нещо в същото време.
05:22
Particles can behave like spread-out waves.
94
322266
2643
Частиците могат да се държат като разпростиращи се вълни.
05:25
It's almost like magic.
95
325298
1599
Почти като магия е.
05:27
Physicists and chemists have had nearly a century
96
327538
2749
Физиците и химиците са имали почти век
05:30
of trying to get used to this weirdness.
97
330311
2646
да се опитват да свикнат с тази чудатост.
05:33
I don't blame the biologists
98
333445
1350
Не обвинявам биолозите
05:34
for not having to or wanting to learn quantum mechanics.
99
334819
2635
за това, че не им трябва или пък не искат да учат квантова механика.
05:37
You see, this weirdness is very delicate;
100
337478
3198
Тази чудатост е много деликатна
05:40
and we physicists work very hard to maintain it in our labs.
101
340700
4450
и ние, физиците, работим здраво, за да я поддържаме в лабораториите.
05:45
We cool our system down to near absolute zero,
102
345174
4204
Охлаждаме системите си почти до абсолютната нула,
05:49
we carry out our experiments in vacuums,
103
349402
1945
провеждаме експерименти във вакуум,
05:51
we try and isolate it from any external disturbance.
104
351371
3527
опитваме се да да ги изолираме от всякакви външни смущения.
05:55
That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.
105
355602
5078
Те са много по-различни от топлата, разхвърляна, шумна среда на живата клетка.
06:01
Biology itself, if you think of molecular biology,
106
361960
2787
Биологията, ако имаме предвид молекулярната биология,
06:04
seems to have done very well in describing all the processes of life
107
364771
3457
се е справила много добре с описанието на всички жизнени процеси
06:08
in terms of chemistry -- chemical reactions.
108
368252
2486
от гледна точка на химията – химичните реакции.
06:10
And these are reductionist, deterministic chemical reactions,
109
370762
4850
А това са редукционистични, детерминистични химични реакции,
06:15
showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,
110
375636
5114
които показват, че животът се състои основно от същите вещества като всичко останало
06:20
and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,
111
380774
3060
и ако в макро света можем да забравим за квантовата механика,
06:23
then we should be able to forget about it in biology, as well.
112
383858
3246
трябва да можем да забравим за нея и в биологията.
06:27
Well, one man begged to differ with this idea.
113
387706
3364
Е, един мъж си позволил да не се съгласи с тази идея.
06:32
Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,
114
392062
3469
Ервин Шрьодингер, известен с котката на Шрьодингер,
06:35
was an Austrian physicist.
115
395555
1317
е австрийски физик.
06:36
He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.
116
396896
3183
Той е един от създателите на квантовата механика през 20-те години на 20 век.
06:40
In 1944, he wrote a book called "What is Life?"
117
400663
2707
През 1944 написва книга със заглавие "Какво е животът?"
06:43
It was tremendously influential.
118
403839
1731
Тя оказва огромно влияние.
06:45
It influenced Francis Crick and James Watson,
119
405594
2881
Въздейства на Франсис Крик и Джеймс Уотсън,
06:48
the discoverers of the double-helix structure of DNA.
120
408499
2523
откривателите на двойно-спиралната структура на ДНК.
06:51
To paraphrase a description in the book, he says:
121
411343
3668
Ако перифразираме едно описание в книгата, той твърди:
06:55
At the molecular level, living organisms have a certain order,
122
415035
5786
"На молекулярно ниво, живите организми имат някакъв ред,
07:00
a structure to them that's very different
123
420845
3232
структура, която е много по-различна
07:04
from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules
124
424101
4736
от случайната термодинамична блъсканица на атоми и молекули
07:08
in inanimate matter of the same complexity.
125
428861
3706
при неживата материя със същата сложност.
07:13
In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,
126
433504
5014
Всъщност, живата материя се придържа към този ред, тази структура,
07:18
just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,
127
438542
3834
също като неживата материя, охладена почти до абсолютната нула,
07:22
where quantum effects play a very important role.
128
442400
3033
когато квантовите ефекти играят много важна роля.
07:26
There's something special about the structure -- the order --
129
446280
4160
Има нещо особено в структурата или реда
07:30
inside a living cell.
130
450464
1560
в една жива клетка.
07:32
So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.
131
452048
5293
Затова, Шрьодингер предположил, че квантовата механика има значение за живота.
07:38
It's a very speculative, far-reaching idea,
132
458096
3425
Идеята му била много теоретична, всеобхватна
07:41
and it didn't really go very far.
133
461545
2873
и не стигнала много далеч.
07:45
But as I mentioned at the start,
134
465536
1533
Но, както споменах в началото,
07:47
in the last 10 years, there have been experiments emerging,
135
467093
2799
през последните 10 години се появиха експерименти,
07:49
showing where some of these certain phenomena in biology
136
469916
4055
които показват къде някои от явленията в биологията
07:53
do seem to require quantum mechanics.
137
473995
1763
наистина изискват квантова механика.
07:55
I want to share with you just a few of the exciting ones.
138
475782
3123
Искам да споделя с вас само няколко от вълнуващите факти.
08:00
This is one of the best-known phenomena in the quantum world,
139
480215
3707
Това е един от най-известните феномени в квантовия свят -
08:03
quantum tunneling.
140
483946
1701
тунелният преход.
08:05
The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution
141
485671
4389
Кутията отляво показва подобното на вълна разпространение
08:10
of a quantum entity -- a particle, like an electron,
142
490084
2761
на една квантова единица – частица като електрона,
08:12
which is not a little ball bouncing off a wall.
143
492869
3637
която не е малка топка, отскачаща от стената.
08:16
It's a wave that has a certain probability of being able to permeate
144
496530
4739
Тя е вълна, която има някаква вероятност да успее да проникне
08:21
through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.
145
501293
3406
през твърда стена, като фантом, прескачащ от другата страна.
08:24
You can see a faint smudge of light in the right-hand box.
146
504723
4098
Виждате едно бледо петно светлина в дясната кутия.
08:29
Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,
147
509773
4612
Тунелният ефект предполага, че частица може да удари непробиваема бариера
08:34
and yet somehow, as though by magic,
148
514409
2460
и някак си, сякаш магически,
08:36
disappear from one side and reappear on the other.
149
516893
2444
да изчезне от тази страна и да се появи от другата.
08:39
The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,
150
519658
4251
Най-добрият начин да го обясним е с топка, която искате да прехвърлите над стена –
08:43
you have to give it enough energy to get over the top of the wall.
151
523933
3577
трябва да ѝ дадете достатъчно енергия, за да успее да прелети отгоре.
08:47
In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,
152
527534
3058
В квантовия свят не трябва да я прехвърляте над стената,
08:50
you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability
153
530616
3407
можете да я хвърлите срещу стената и има вероятност, различна от нула
08:54
that it'll disappear on your side, and reappear on the other.
154
534047
3323
тя да изчезне от вашата страна и да се появи от другата.
08:57
This isn't speculation, by the way.
155
537394
1678
И между впрочем, това не е хипотеза.
08:59
We're happy -- well, "happy" is not the right word --
156
539096
3396
Щастливи сме – е, "щастливи" не е точната дума –
09:02
(Laughter)
157
542516
2045
(Смях)
09:04
we are familiar with this.
158
544585
1618
че това явление ни е познато.
09:06
(Laughter)
159
546227
2745
(Смях)
09:08
Quantum tunneling takes place all the time;
160
548996
2294
Квантовият преход се случва постоянно,
09:11
in fact, it's the reason our Sun shines.
161
551314
2667
всъщност, той е причината нашето Слънце да свети.
09:14
The particles fuse together,
162
554655
1509
Частиците се смесват
09:16
and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.
163
556188
3698
и Слънцето превръща водорода в хелий чрез квантовия ефект.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place
164
561464
5220
През 70-те и 80-те години се установи, че квантов преход се извършва и
09:26
inside living cells.
165
566708
1192
в живата клетка.
09:28
Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --
166
568290
6266
Ензимите, тези работни коне на живота, катализатори на химичните реакции -
09:34
enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,
167
574580
4166
ензимите са биомолекули, които ускоряват химичните реакции в живите клетки
09:38
by many, many orders of magnitude.
168
578770
1703
в много, много голяма степен.
09:40
And it's always been a mystery how they do this.
169
580497
2784
И винаги е било загадка как го правят.
09:43
Well, it was discovered
170
583650
1189
Установи се, че
09:44
that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,
171
584863
4852
един от фокусите, които ензимите са се научили да използват
09:49
is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,
172
589739
5228
е прехвърлянето на субатомни частици, като електрони и дори протони,
09:54
from one part of a molecule to another via quantum tunneling.
173
594991
4661
от една част на молекулата в друга чрез квантов преход.
10:00
It's efficient, it's fast, it can disappear --
174
600333
2851
Резултатно е, бързо е, може да изчезне -
10:03
a proton can disappear from one place, and reappear on the other.
175
603208
3111
един протон може да изчезне от едно място и да се появи на друго.
10:06
Enzymes help this take place.
176
606343
1629
Ензимите помагат това да се случи.
10:08
This is research that's been carried out back in the 80s,
177
608548
2683
Това е проучване, направено през 80-те години,
10:11
particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.
178
611255
4037
най-вече от една група в Бъркли, Джудит Клинман.
10:15
Other groups in the UK have now also confirmed
179
615316
2205
Други групи във Великобритания също потвърдиха
10:17
that enzymes really do this.
180
617545
1411
това за ензимите.
10:21
Research carried out by my group --
181
621048
2549
Проучване, направено от моята група -
10:23
so as I mentioned, I'm a nuclear physicist,
182
623621
2434
както споменах, аз съм ядрен физик,
10:26
but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics
183
626079
3055
но разбрах, че мога да използвам инструментите
10:29
in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.
184
629158
5085
на квантовата механика в атомното ядро, както и в други области.
10:35
One question we asked
185
635404
1810
Един от въпросите, които зададохме
10:37
is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.
186
637238
4298
бе дали квантовият ефект има нещо общо с мутациите в ДНК.
10:41
Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.
187
641843
3660
И пак - това не е нова идея, датира от началото на 60-те години.
10:45
The two strands of DNA, the double-helix structure,
188
645527
2961
Двете нишки на ДНК, двойно-спиралната структура,
10:48
are held together by rungs; it's like a twisted ladder.
189
648512
2823
са съединени от напречни връзки подобно на усукана стълба.
10:51
And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --
190
651359
3507
А стъпалата на стълбата са водородни връзки -
10:54
protons, that act as the glue between the two strands.
191
654890
3790
протони, които служат за лепило между двете нишки.
10:58
So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --
192
658704
4750
Ако погледнем отблизо, те съединяват тези големи молекули -
11:03
nucleotides -- together.
193
663478
1607
нуклеотидите.
11:06
Zoom in a bit more.
194
666130
1150
Поглеждаме още по-близо.
11:07
So, this a computer simulation.
195
667304
1916
Това е компютърна симулация.
11:09
The two white balls in the middle are protons,
196
669855
3542
Двете бели топки по средата са протони
11:13
and you can see that it's a double hydrogen bond.
197
673421
2299
и виждате, че водородната връзка е двойна.
11:15
One prefers to sit on one side; the other, on the other side
198
675744
3314
Единият е избрал да стои от едната, а другият - от другата страна
11:19
of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.
199
679082
4558
на двете нишки, двете вертикални линии, които не можете да видите.
11:24
It can happen that these two protons can hop over.
200
684410
3395
Може да се случи тези два протона да прескочат.
11:27
Watch the two white balls.
201
687829
1436
Наблюдавайте двете бели топки.
11:29
They can jump over to the other side.
202
689748
1998
Те могат да отскочат до другата страна.
11:32
If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,
203
692239
5646
Ако тогава двете нишки ДНК се разделят, водейки до процеса репликация
11:37
and the two protons are in the wrong positions,
204
697909
3199
и двата протона са в грешни позиции,
11:41
this can lead to a mutation.
205
701132
1763
може да се стигне до мутация.
11:43
This has been known for half a century.
206
703204
1872
Това е известно от половин век.
11:45
The question is: How likely are they to do that,
207
705100
2343
Въпросът е колко е вероятно да го направят
11:47
and if they do, how do they do it?
208
707467
2378
и ако го направят, как точно става?
11:49
Do they jump across, like the ball going over the wall?
209
709869
3019
Дали прескачат подобно на топката, която прехвърля стената?
11:52
Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?
210
712912
3502
Или пък правят квантов преход, дори да нямат достатъчно енергия?
11:57
Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.
211
717089
4252
Ранните резултати внушават, че квантовият преход може да играе роля тук.
12:01
We still don't know yet how important it is;
212
721365
2124
Все още не знаем колко важен е той,
12:03
this is still an open question.
213
723513
1792
въпросът още е открит.
12:06
It's speculative,
214
726199
1150
Теоретичен е,
12:07
but it's one of those questions that is so important
215
727373
2643
но е един от онези въпроси, които са толкова важни,
12:10
that if quantum mechanics plays a role in mutations,
216
730040
2446
защото ако квантовата механика участва в мутациите,
12:12
surely this must have big implications,
217
732510
2299
със сигурност това ще има големи последици
12:14
to understand certain types of mutations,
218
734833
2694
за разбирането на някои видове мутации,
12:17
possibly even those that lead to turning a cell cancerous.
219
737551
3756
вероятно дори онези, които превръщат клетката в канцерогенна.
12:22
Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,
220
742803
5299
Друг пример за квантова механика в биологията е квантовата кохерентност
12:28
in one of the most important processes in biology,
221
748126
2353
при един от най-важните процеси в биологията –
12:30
photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,
222
750503
3941
фотосинтезата: растения и бактерии получават слънчева светлина
12:34
and using that energy to create biomass.
223
754468
2954
и използват енергията ѝ, за да създадат биомаса.
12:38
Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.
224
758215
4152
Квантова кохерентност е идеята квантови обекти да правят много неща едновременно.
12:42
It's the quantum skier.
225
762912
1604
Например квантовият скиор.
12:44
It's an object that behaves like a wave,
226
764540
2952
Той е обект, който се държи като вълна,
12:47
so that it doesn't just move in one direction or the other,
227
767516
2902
така че не просто се движи в едната посока или в другата,
12:50
but can follow multiple pathways at the same time.
228
770442
3320
а следва множество пътища в един и същи момент.
12:54
Some years ago, the world of science was shocked
229
774708
3916
Преди няколко години научният свят бе шокиран,
12:58
when a paper was published showing experimental evidence
230
778648
3584
когато бе публикуванa теза с експериментални доказателства,
13:02
that quantum coherence takes place inside bacteria,
231
782256
3776
че квантова кохерентност протича в бактериите, които
13:06
carrying out photosynthesis.
232
786056
1686
фотосинтезират.
13:07
The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,
233
787766
3064
Идеята е, че фотонът, частицата на светлината, слънчевата светлина,
13:10
the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,
234
790854
3344
квантът на светлината, уловен от хлорофилна молекула,
13:14
is then delivered to what's called the reaction center,
235
794222
2591
после се предава на нещо, наречено център за реагиране,
13:16
where it can be turned into chemical energy.
236
796837
2064
където може да бъде превърнат в химическа енергия.
13:18
And in getting there, it doesn't just follow one route;
237
798925
2648
И докато стигне дотам, не следва само един път,
13:21
it follows multiple pathways at once,
238
801597
2215
той следва множество пътища едновременно,
13:23
to optimize the most efficient way of reaching the reaction center
239
803836
4337
за да оптимизира най-ефективния начин за достигане на центъра за реагиране
13:28
without dissipating as waste heat.
240
808197
1721
без да се разсее като ненужна топлина.
13:31
Quantum coherence taking place inside a living cell.
241
811228
3309
В жива клетка се случва квантова кохерентност.
13:34
A remarkable idea,
242
814561
2120
Забележителна идея
13:36
and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,
243
816705
6235
и данните се трупат едва ли не седмично, с новите доклади, които излизат,
13:42
confirming that this does indeed take place.
244
822964
2212
потвърждавайки, че това наистина се случва.
13:45
My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.
245
825555
4739
Третият ми и последен пример е най-красивата, прекрасна идея.
13:50
It's also still very speculative, but I have to share it with you.
246
830318
4063
Тя също още е доста спорна, но трябва да я споделя с вас.
13:54
The European robin migrates from Scandinavia
247
834405
4612
Европейската червеношийка мигрира от Скандинавия
13:59
down to the Mediterranean, every autumn,
248
839041
2635
в Средиземноморието всяка есен
14:01
and like a lot of other marine animals and even insects,
249
841700
3373
и подобно на много други морски животни и дори насекоми,
14:05
they navigate by sensing the Earth's magnetic field.
250
845097
4300
тя се ориентира като усеща магнитното поле на Земята.
14:10
Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;
251
850968
2427
Магнитното поле на Земята е много, много слабо,
14:13
it's 100 times weaker than a fridge magnet,
252
853419
2080
то е 100 пъти по-слабо от това на магнит на хладилника
14:15
and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.
253
855523
5601
и все пак то някак влияе на химията в един жив организъм.
14:21
That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,
254
861932
3806
Това не подлежи на съмнение – двойка немски орнитолози,
14:25
Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,
255
865762
4260
Волфганг и Росуита Уилтчко, през 70-те потвърдиха, че наистина,
14:30
the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,
256
870046
3977
червеношийката намира пътя, като някак си усеща магнитното поле на Земята,
14:34
to give it directional information -- a built-in compass.
257
874047
3327
за да й даде информация за посоката - вграден компас.
14:37
The puzzle, the mystery was: How does it do it?
258
877398
2249
Загадката, тайната бе как го прави.
14:40
Well, the only theory in town --
259
880351
3030
Единствената теория -
14:43
we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --
260
883405
3436
не знаем дали е вярната, но друга няма -
14:46
is that it does it via something called quantum entanglement.
261
886865
2984
е, че го прави чрез нещо, наречено квантово вплитане.
14:50
Inside the robin's retina --
262
890567
2374
В ретината на червеношийката -
14:52
I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,
263
892965
4232
не ви поднасям - в нейната ретина има един протеин, наречен криптохром,
14:57
which is light-sensitive.
264
897221
1380
който е светлочувствителен.
14:58
Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.
265
898625
3939
В криптохрома двойка електрони са квантово вплетени.
15:02
Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,
266
902588
3232
Имаме квантово вплитане, когато две частици са далеч една от друга
15:05
and yet somehow remain in contact with each other.
267
905844
2834
и все пак, някак си остават в контакт една с друга.
15:08
Even Einstein hated this idea;
268
908991
1446
И Айнщайн е мразел тази идея,
15:10
he called it "spooky action at a distance."
269
910461
2039
наричайки я "призрачно действие от разстояние".
15:12
(Laughter)
270
912524
1881
(Смях)
15:14
So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.
271
914429
3443
И щом като Айнщайн не я харесва, можем всички да се чувстваме неудобно.
15:17
Two quantum-entangled electrons within a single molecule
272
917896
2853
Два квантово вплетени електрона в една молекула
15:20
dance a delicate dance
273
920773
1471
танцуват нежен танц,
15:22
that is very sensitive to the direction the bird flies
274
922268
2541
много чувствителен към посоката на летене на птицата
15:24
in the Earth's magnetic field.
275
924833
1531
в магнитното поле на Земята.
15:26
We don't know if it's the correct explanation,
276
926848
2610
Не знаем дали това е вярното обяснение,
15:29
but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?
277
929482
4544
но еха, не е ли вълнуващо, ако квантовата механика помага на птиците за ориентиране?
15:35
Quantum biology is still in it infancy.
278
935069
2721
Квантовата биология е още съвсем млада.
15:37
It's still speculative.
279
937814
3484
Все още е теоретична.
15:41
But I believe it's built on solid science.
280
941742
3849
Но аз вярвам, че основата ѝ е солидна наука.
15:45
I also think that in the coming decade or so,
281
945917
3809
Мисля също, че през идното десетилетие
15:49
we're going to start to see that actually, it pervades life --
282
949750
4841
ще започнем да разбираме, че всъщност, тя е навсякъде в живота,
15:54
that life has evolved tricks that utilize the quantum world.
283
954615
4596
че животът е създал трикове, които използват квантовия свят.
16:00
Watch this space.
284
960026
1428
Следете какво се случва при нас.
16:01
Thank you.
285
961478
1157
Благодаря ви.
16:02
(Applause)
286
962659
2202
(Аплодисменти)
Относно този уебсайт

Този сайт ще ви запознае с видеоклипове в YouTube, които са полезни за изучаване на английски език. Ще видите уроци по английски език, преподавани от първокласни учители от цял свят. Кликнете два пъти върху английските субтитри, показани на всяка страница с видеоклипове, за да възпроизведете видеото оттам. Субтитрите се превъртат в синхрон с възпроизвеждането на видеото. Ако имате някакви коментари или искания, моля, свържете се с нас, като използвате тази форма за контакт.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7