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

Übersetzung: Kai Rasmus Nissen Lektorat: Angelika Lueckert Leon

I'd like to introduce you to an emerging area of science,

Ich möchte Ihnen ein aufstrebendes Wissenschaftsgebiet vorstellen,

one that is still speculative but hugely exciting,

das noch spekulativ, aber unglaublich spannend ist

and certainly one that's growing very rapidly.

und stetig an Bedeutung gewinnt.

Quantum biology asks a very simple question:

Die Quantenbiologie stellt die einfache Frage,

Does quantum mechanics --

ob die Quantenmechanik --

that weird and wonderful and powerful theory

diese seltsame, wundervolle und weitreichende Theorie

of the subatomic world of atoms and molecules

über die subatomare Welt der Atome und Moleküle,

that underpins so much of modern physics and chemistry --

auf die sich vieles in der heutigen Physik und Chemie stützt --

also play a role inside the living cell?

auch in lebenden Zellen eine Rolle spielt.

In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena

Anders gefragt: Gibt es Prozesse, Mechanismen oder Phänomene

in living organisms that can only be explained

in lebenden Organismen,

die nur durch Quantenmechanik erklärbar sind?

with a helping hand from quantum mechanics?

Now, quantum biology isn't new;

Quantenbiologie ist nicht neu.

it's been around since the early 1930s.

Es gibt sie seit Anfang der 1930er Jahre.

But it's only in the last decade or so that careful experiments --

Aber erst im letzten Jahrzehnt wurden durch sorgfältige Experimente

in biochemistry labs, using spectroscopy --

in biochemischen Laboren mittels der Spektroskopie

have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms

handfeste Beweise für bestimmte Mechanismen gefunden,

die nur quantenmechanisch zu erklären sind.

that require quantum mechanics to explain them.

Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,

Die Quantenbiologie führt Quantenphysiker, Biochemiker

molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.

und Molekularbiologen zusammen -- sie ist sehr interdisziplinär.

I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.

Ich komme aus der Quantenphysik, bin also Kernphysiker.

I've spent more than three decades

Ich habe über drei Jahrzehnte versucht,

trying to get my head around quantum mechanics.

die Quantenmechanik zu verstehen.

One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,

Niels Bohr, einer ihrer Gründer, sagte:

said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.

"Wenn sie einen nicht staunen lässt, hat man sie nicht verstanden."

So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.

Ich bin froh, dass ich immer noch darüber staune.

That's a good thing.

Das ist ein gutes Zeichen.

But it means I study the very smallest structures in the universe --

Aber es bedeutet, die winzigsten Gebilde des Universums zu untersuchen --

the building blocks of reality.

die Bausteine der Realität.

If we think about the scale of size,

Um deren Größe zu einzuschätzen,

start with an everyday object like the tennis ball,

denken Sie an etwas Alltägliches, wie einen Tennisball,

and just go down orders of magnitude in size --

und gehen zur nächst kleineren Größenordnung:

from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --

Von einem Nadelkopf, zu einer Zelle, zu einem Bakterium, bis zu einem Enzym.

you eventually reach the nano-world.

Bald darauf kommt die Nanowelt.

Now, nanotechnology may be a term you've heard of.

Von Nanotechnologie haben Sie vielleicht gehört.

A nanometer is a billionth of a meter.

Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.

My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.

Mein Gebiet ist der Atomkern -- der winzige Punkt innerhalb des Atoms.

It's even smaller in scale.

Der ist noch eine Stufe kleiner.

This is the domain of quantum mechanics,

Das ist das Gebiet der Quantenmechanik,

and physicists and chemists have had a long time

an das sich Physiker und Chemiker

to try and get used to it.

seit langem heran tasten.

Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.

Die Biologen, andererseits, haben sich in meinen Augen etwas abgewandt.

They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.

Sie sind zufrieden mit ihren Ball-und-Stäbchen-Molekül-Modellen.

(Laughter)

(Lachen)

The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.

Die Bälle sind Atome, die Stäbe deren Verbindungen.

And when they can't build them physically in the lab,

Was sie nicht im Labor nachbauen können,

erledigen heute leistungsstarke Computer,

nowadays, they have very powerful computers

that will simulate a huge molecule.

die riesige Moleküle simulieren können.

This is a protein made up of 100,000 atoms.

Das ist ein Protein, das aus 100 000 Atomen besteht.

It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.

Man braucht keine Quantenmechanik, um es zu erklären.

Quantum mechanics was developed in the 1920s.

Die Quantenmechanik wurde in den 1920ern entwickelt,

It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas

als eine Reihe schöner und mächtiger mathematischer Regeln und Konzepte,

that explain the world of the very small.

die die Welt im ganz Kleinen erklären.

And it's a world that's very different from our everyday world,

Sie unterscheidet sich sehr von unserer alltäglichen Welt,

made up of trillions of atoms.

mit ihren Billionen von Atomen.

It's a world built on probability and chance.

Es ist eine Welt, die auf Wahrscheinlichkeit und Zufall basiert --

It's a fuzzy world.

verschwommen und voller Phantome.

It's a world of phantoms,

where particles can also behave like spread-out waves.

In ihr können sich Teilchen wie sich ausbreitende Wellen verhalten.

If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,

Wenn wir Quantenmechanik oder Quantenphysik

as the fundamental foundation of reality itself,

als Grundlage der Realität verstehen,

then it's not surprising that we say

liegt die Behauptung nahe,

quantum physics underpins organic chemistry.

die organische Chemie fuße auf der Quantenphysik,

After all, it gives us the rules that tell us

weil sie die Regeln vorgibt,

how the atoms fit together to make organic molecules.

nach denen sich Atome zu organischen Molekülen formen.

Organic chemistry, scaled up in complexity,

Organische Chemie ergibt, um einige Stufen komplexer

gives us molecular biology, which of course leads to life itself.

die Molekularbiologie, die zum Leben selbst führt.

So in a way, it's sort of not surprising.

So gesehen liegt die Behauptung nahe.

It's almost trivial.

You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."

Sie sagen: "Okay, letztlich basiert das Leben auf Quantenmechanik."

But so does everything else.

Aber alles andere tut das auch.

So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.

Auch die unbewegte Materie, die aus Billionen von Atomen besteht.

Ultimately, there's a quantum level

Letztlich stößt man auf die Quantenebene,

wo man in diese Eigenartigkeit eintauchen muss.

where we have to delve into this weirdness.

But in everyday life, we can forget about it.

Aber im Alltag können wir das vernachlässigen,

Because once you put together trillions of atoms,

denn sobald man Billionen von Atomen zusammensetzt,

that quantum weirdness just dissolves away.

verliert sich diese Quanten-Eigenart.

Quantum biology isn't about this.

Darum geht es in der Quantenbiologie nicht.

Quantum biology isn't this obvious.

Sie ist nicht so offensichtlich.

Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.

Gewiss fußt das Leben im molekularen Bereich auf Quantenmechanik.

Quantum biology is about looking for the non-trivial --

In der Quantenbiologie sucht man nach Auffälligkeiten,

the counterintuitive ideas in quantum mechanics --

nach ungeahnten Konzepten in der Quantenmechanik,

and to see if they do, indeed, play an important role

um zu sehen, ob sie wirklich eine bedeutende Rolle

in describing the processes of life.

für die Darstellung der Lebensabläufe spielen.

Here is my perfect example of the counterintuitiveness

Hier ist ein perfektes Beispiel dafür,

wie ungeahnt sich die Quantenwelt verhält:

of the quantum world.

This is the quantum skier.

der Quanten-Skifahrer.

He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,

Er scheint intakt und bei bester Gesundheit,

and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.

obwohl er scheinbar auf beiden Seiten des Baumes vorbeigefahren ist.

Well, if you saw tracks like that

Beim Anblick einer solchen Spur

you'd guess it was some sort of stunt, of course.

denkt man wahrscheinlich an einen Stunt.

But in the quantum world, this happens all the time.

Aber in der Quantenwelt passiert das ständig.

Particles can multitask, they can be in two places at once.

Teilchen können mehrere Dinge gleichzeitig tun

They can do more than one thing at the same time.

und an zwei Orten gleichzeitig sein.

Particles can behave like spread-out waves.

Sie können sich wie sich ausbreitende Wellen verhalten.

It's almost like magic.

Es ist beinahe magisch.

Physicists and chemists have had nearly a century

Physiker und Chemiker haben sich fast ein Jahrhundert

of trying to get used to this weirdness.

an dieser Eigenartigkeit versucht.

I don't blame the biologists

Ich halte den Biologen nicht vor,

for not having to or wanting to learn quantum mechanics.

dass sie sich die Quantenmechanik nicht aneignen wollten oder mussten;

You see, this weirdness is very delicate;

denn diese Eigenartigkeit ist sehr heikel.

and we physicists work very hard to maintain it in our labs.

Wir Physiker tun alles, um sie in Laboren aufrecht zu erhalten:

We cool our system down to near absolute zero,

Wir kühlen unsere Systeme fast auf den absoluten Nullpunkt,

we carry out our experiments in vacuums,

machen Experimente im Vakuum

we try and isolate it from any external disturbance.

und versuchen, jede äußere Störung auszuschließen.

That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.

Das warme, chaotische und laute Milieu einer lebenden Zelle ist ganz anders.

Biology itself, if you think of molecular biology,

Die Molekularbiologie hat die Lebensprozesse

seems to have done very well in describing all the processes of life

im Hinblick auf chemische Reaktionen scheinbar sehr gut beschrieben;

in terms of chemistry -- chemical reactions.

And these are reductionist, deterministic chemical reactions,

reduktionistische, deterministische chemische Reaktionen,

showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,

die zeigen, dass das Lebendige aus dem selben Stoff wie alles andere ist.

and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,

Und wenn Quantenmechanik in der Makro-Welt unwichtig ist,

then we should be able to forget about it in biology, as well.

dann auch in der Biologie.

Well, one man begged to differ with this idea.

Es gab einen Mann, der anderer Meinung war:

Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,

Erwin Schrödinger, bekannt durch Schrödingers Katze,

was an Austrian physicist.

ein österreichischer Wissenschaftler und Mitgründer der Quantenmechanik

He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.

in den 1920ern.

In 1944, he wrote a book called "What is Life?"

1944 schrieb er das Buch "Was ist Leben?",

It was tremendously influential.

das enorm einflussreich war.

It influenced Francis Crick and James Watson,

Es beeinflusste Francis Crick und James Watson,

die Entdecker der Doppelhelix-Struktur der DNS.

the discoverers of the double-helix structure of DNA.

To paraphrase a description in the book, he says:

In seinem Buch schreibt er:

At the molecular level, living organisms have a certain order,

"Auf molekularer Ebene haben lebende Organismen

eine bestimmte Struktur, die ganz anders ist

a structure to them that's very different

from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules

als das thermodynamische Gerangel von Atomen und Molekülen

in inanimate matter of the same complexity.

in unbelebter Materie von gleicher Komplexität.

In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,

Lebendige Materie scheint sich nach einem Prinzip zu verhalten,

just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,

so wie unbelebte Materie sich auf beinahe 0 herunterkühlt,

where quantum effects play a very important role.

wenn Quanteneffekte eine wichtige Rolle spielen.

There's something special about the structure -- the order --

Die Struktur in einer lebendigen Zelle

inside a living cell.

hat etwas Besonderes."

So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.

Also spekulierte Schrödinger, dass die Quantenmechanik

für das Leben eine Rolle spielen könnte.

It's a very speculative, far-reaching idea,

Das ist ein sehr spekulativer, weitreichender Gedanke,

and it didn't really go very far.

den er nicht sehr weit ausgeführt hat.

But as I mentioned at the start,

Doch wie gesagt:

Es gab in den letzten zehn Jahren vermehrt Experimente,

in the last 10 years, there have been experiments emerging,

showing where some of these certain phenomena in biology

die nahelegen, dass bestimmte Phänomene in der Biologie

do seem to require quantum mechanics.

auf Quantenmechanik fußen.

I want to share with you just a few of the exciting ones.

Ich zeige Ihnen nur die spannendsten.

This is one of the best-known phenomena in the quantum world,

Der Tunneleffekt ist eines der bekanntesten Phänomene der Quantenwelt.

quantum tunneling.

The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution

Im linken Kasten sieht man die wellenartige Ausbreitung

einer Quanten-Erscheinung; eines Teilchens wie ein Elektron.

of a quantum entity -- a particle, like an electron,

which is not a little ball bouncing off a wall.

Das ist kein Ball, der gegen eine Wand prallt,

It's a wave that has a certain probability of being able to permeate

sondern eine Welle, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit,

wie ein Geist eine feste Wand passiert und gegenüber auftaucht.

through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.

You can see a faint smudge of light in the right-hand box.

Man sieht einen blassen Lichtfleck im rechten Kasten.

Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,

Der Tunneleffekt beschreibt, dass ein Teilchen auf eine feste Wand stoßen kann

and yet somehow, as though by magic,

und wie durch Magie

disappear from one side and reappear on the other.

auf einer Seite verschwindet und gegenüber auftaucht.

The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,

Um einen Ball über eine Mauer zu werfen,

you have to give it enough energy to get over the top of the wall.

muss man genug Kraft investieren, damit er darüber fliegt.

In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,

In der Quanten-Welt reicht es, ihn dagegen zu werfen

you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability

und er verschwindet mit einer Chance, die größer als Null ist, auf der einen Seite

that it'll disappear on your side, and reappear on the other.

und erscheint auf der anderen.

This isn't speculation, by the way.

Das ist keine Spekulation.

We're happy -- well, "happy" is not the right word --

Wir sind froh ... Nein, "froh" trifft es nicht ganz.

(Laughter)

(Lachen)

we are familiar with this.

Es ist uns vertraut.

(Laughter)

(Lachen)

Quantum tunneling takes place all the time;

Tunneleffekte passieren ständig.

in fact, it's the reason our Sun shines.

Sie sind der Grund, dass die Sonne scheint.

The particles fuse together,

Teilchen verschmelzen

and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.

und die Sonne verwandelt durch den Tunneleffekt Wasserstoff in Helium.

Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place

In den 70er und 80er Jahren beobachtete man den Tunneleffekt

inside living cells.

auch in lebenden Zellen.

Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --

Enzyme sind Arbeitstiere des Lebens, Katalysatoren chemischer Reaktionen;

enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,

Biomoleküle, die chemische Reaktionen in lebenden Zellen beschleunigen --

by many, many orders of magnitude.

um viele Größenordnungen.

And it's always been a mystery how they do this.

Es war immer ein Mysterium, wie sie das tun.

Well, it was discovered

Man fand heraus,

that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,

dass einer der von Enzymen entwickelten Tricks ist,

is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,

subatomare Teilchen wie Elektronen und sogar Protonen

from one part of a molecule to another via quantum tunneling.

per Tunneleffekt von einem Teil des Moleküls zum anderen zu bringen.

It's efficient, it's fast, it can disappear --

Das ist effizient, schnell und es kann verschwinden ...

a proton can disappear from one place, and reappear on the other.

Ein Proton kann kann hier verschwinden und dort auftauchen;

Enzymes help this take place.

Enzyme helfen dabei.

This is research that's been carried out back in the 80s,

Das wurde in den 80ern erforscht,

particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.

insbesondere von einer Gruppe um Judith Klinman in Berkeley.

Other groups in the UK have now also confirmed

Andere Gruppen in Großbritannien haben nun bestätigt,

that enzymes really do this.

dass Enzyme das wirklich tun.

Research carried out by my group --

Die Forschung meiner Gruppe ...

so as I mentioned, I'm a nuclear physicist,

Ich bin, wie gesagt, Kernphysiker

but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics

und fand heraus, dass ich das nötige Werkzeug habe,

in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.

um Quantenmechanik auf Atomkerne anzuwenden,

und sie auch in anderen Bereichen einsetzen kann.

One question we asked

Wir fragten uns,

is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.

ob der Tunneleffekt bei DNS-Mutationen eine Rolle spielt.

Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.

Diese Frage ist nicht neu, sie geht auf Anfang der 60er Jahre zurück.

The two strands of DNA, the double-helix structure,

Die beiden Stränge der DNS, die Doppelhelix-Struktur,

are held together by rungs; it's like a twisted ladder.

sind durch Sprossen verbunden -- wie eine verdrehte Leiter.

And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --

Diese Leitersprossen sind Wasserstoffbrücken,

protons, that act as the glue between the two strands.

Protonen, die beide Stränge wie Leim zusammenhalten.

So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --

Bei näherem Hinsehen zeigt sich,

dass sie die großen Moleküle, die Nukleotide, zusammenhalten.

nucleotides -- together.

Gehen wir noch näher heran.

Zoom in a bit more.

So, this a computer simulation.

Dies ist eine Computersimulation.

The two white balls in the middle are protons,

Die beiden weißen Bälle in der Mitte sind Protonen,

and you can see that it's a double hydrogen bond.

die eine doppelte Wasserstoffbrücke bilden.

One prefers to sit on one side; the other, on the other side

Eines bevorzugt die eine, eines die andere Seite der Stränge;

of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.

der beiden vertikalen Linien, die gerade nicht sichtbar sind.

It can happen that these two protons can hop over.

Manchmal springen Protonen über.

Watch the two white balls.

Beachten Sie die weißen Bälle.

They can jump over to the other side.

Sie können die Seite wechseln.

If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,

Wenn die DNS-Stränge sich trennen und replizieren,

and the two protons are in the wrong positions,

und die beiden Protonen am falschen Platz sitzen,

this can lead to a mutation.

kann das zu einer Mutation führen.

This has been known for half a century.

Das weiß man seit etwa 50 Jahren.

The question is: How likely are they to do that,

Aber wie wahrscheinlich ist dieser Vorgang

and if they do, how do they do it?

und was geht dabei vor sich?

Do they jump across, like the ball going over the wall?

Springen die beiden drüber, wie der Ball über die Mauer?

Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?

Oder nutzen sie den Tunneleffekt, selbst ohne genügend Energie?

Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.

Erste Anzeichen lassen den Tunneleffekt möglich erscheinen.

We still don't know yet how important it is;

Wir wissen nicht, wie wichtig er ist.

this is still an open question.

Diese Frage ist noch offen.

It's speculative,

Sie ist spekulativ,

but it's one of those questions that is so important

aber von enormer Tragweite.

Denn falls die Quantenmechanik bei Mutationen mitwirkt,

that if quantum mechanics plays a role in mutations,

surely this must have big implications,

bedeutet das sehr viel

to understand certain types of mutations,

für das Verständnis bestimmter Mutationstypen,

possibly even those that lead to turning a cell cancerous.

vielleicht sogar derer, die in einer Zelle Krebs auslösen.

Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,

Ein anderes Beispiel für Quantenmechanik in der Biologie ist die Quantenkohärenz

in one of the most important processes in biology,

in einem der wichtigsten biologischen Prozesse:

photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,

Photosynthese -- Pflanzen und Bakterien nehmen Sonnenlicht auf,

and using that energy to create biomass.

um mit dieser Energie, Biomasse zu bilden.

Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.

Mit der Quantenkohärenz nimmt man an,

dass Quantenobjekte mehrere Dinge zugleich tun.

It's the quantum skier.

Wie der Quanten-Skifahrer:

It's an object that behaves like a wave,

ein Objekt, das sich wie eine Welle verhält,

so that it doesn't just move in one direction or the other,

sich also nicht einfach nach da oder dort bewegt,

but can follow multiple pathways at the same time.

sondern mehreren Wegen gleichzeitig folgen kann.

Some years ago, the world of science was shocked

Vor einigen Jahren war die Wissenschaft geschockt,

when a paper was published showing experimental evidence

als eine Arbeit veröffentlicht wurde, die experimentell nachwies,

that quantum coherence takes place inside bacteria,

dass Quantenkohärenz in lebenden Bakterien vorkommt,

carrying out photosynthesis.

wo sie Photosynthese bewirkt.

The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,

Danach wird das Photon, das Lichtteilchen, das Sonnenlicht,

the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,

das von einem Chlorophyll-Molekül eingefangene Quantum Licht,

is then delivered to what's called the reaction center,

in ein Reaktionszentrum weitergeleitet,

where it can be turned into chemical energy.

zur Umwandlung in chemische Energie.

And in getting there, it doesn't just follow one route;

Dahin gelangt es nicht nur auf einem Weg,

it follows multiple pathways at once,

sondern auf mehreren gleichzeitig,

to optimize the most efficient way of reaching the reaction center

um das Reaktionszentrum möglichst effizient zu erreichen,

without dissipating as waste heat.

ohne etwa Wärme zu vergeuden.

Quantum coherence taking place inside a living cell.

Quantenkohärenz in einer lebenden Zelle --

A remarkable idea,

eine außerordentliche Vorstellung,

and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,

und dennoch erscheinen fast wöchentlich neue Arbeiten,

confirming that this does indeed take place.

die belegen, dass dem wirklich so ist.

My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.

Mein drittes und letztes Beispiel ist eine wunderschöne Vorstellung;

It's also still very speculative, but I have to share it with you.

auch noch sehr spekulativ, aber ich muss es Ihnen einfach erzählen.

The European robin migrates from Scandinavia

Das Rotkehlchen zieht jeden Herbst

down to the Mediterranean, every autumn,

von Skandinavien in den Mittelmeerraum.

and like a lot of other marine animals and even insects,

Wie viele Meerestiere und sogar Insekten

they navigate by sensing the Earth's magnetic field.

orientiert es sich dabei am Magnetfeld der Erde.

Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;

Dieses Magnetfeld ist sehr schwach:

it's 100 times weaker than a fridge magnet,

100-mal schwächer als ein Kühlschrankmagnet.

and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.

Und dennoch beeinflusst es die Chemie eines Lebewesens.

That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,

Das steht außer Frage.

Ein deutsches Paar von Ornithologen,

Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,

Wolfgang und Roswitha Wiltscko, bestätigten in den 70er Jahren,

dass sich das Rotkehlchen wirklich auf das Erdmagnetfeld

the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,

als Richtungsweiser verlässt -- ein eingebauter Kompass.

to give it directional information -- a built-in compass.

The puzzle, the mystery was: How does it do it?

Nur wusste man nicht, wie das geschah.

Well, the only theory in town --

Wir haben nur eine einzige Theorie --

we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --

wir wissen nicht, ob sie richtig ist --

is that it does it via something called quantum entanglement.

die besagt, dass es durch die sogenannte Quantenverschränkung passiert.

Inside the robin's retina --

In der Netzhaut des Rotkehlchens --

I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,

das ist kein Witz -- in seiner Netzhaut gibt es ein Protein namens Cryptochrom,

which is light-sensitive.

das lichtsensibel ist,

Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.

und in dem es ein quantenmechanisch verschränktes Elektronenpaar gibt.

Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,

Bei einer Quantenverschränkung sind zwei Teilchen weit auseinander

and yet somehow remain in contact with each other.

und doch miteinander verbunden.

Even Einstein hated this idea;

Sogar Einstein gefiel das nicht.

he called it "spooky action at a distance."

Er nannte es "spukhafte Fernwirkung".

(Laughter)

(Lachen)

So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.

Wenn Einstein sich dabei unwohl fühlte, dürfen wir das auch.

Two quantum-entangled electrons within a single molecule

Zwei verschränkte Elektronen in einem Molekül

dance a delicate dance

tanzen einen grazilen Tanz,

that is very sensitive to the direction the bird flies

der den Ausschlag gibt,

in the Earth's magnetic field.

wohin der Vogel im Erdmagnetfeld fliegt.

We don't know if it's the correct explanation,

Wir wissen nicht, ob die Erklärung richtig ist,

but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?

aber wäre es nicht spannend,

wenn die Quantenmechanik den Vögeln beim Navigieren hilft?

Quantum biology is still in it infancy.

Die Quantenbiologie steckt noch in den Kinderschuhen.

It's still speculative.

Sie ist immer noch spekulativ,

But I believe it's built on solid science.

aber ich glaube, dass sie auf stichhaltiger Wissenschaft basiert.

I also think that in the coming decade or so,

Ich glaube auch, dass wir im kommenden Jahrzehnt

we're going to start to see that actually, it pervades life --

mehr und mehr entdecken werden, dass sie das Leben durchdringt;

that life has evolved tricks that utilize the quantum world.

dass das Leben Tricks entwickelt hat, die die Quantenwelt nutzt.

Watch this space.

Haben Sie ein Auge darauf.

Thank you.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)