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

Μετάφραση: Maria K. Επιμέλεια: Victor Carras

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

Θα ήθελα να σας παρουσιάσω έναν ανερχόμενο τομέα της επιστήμης,

one that is still speculative but hugely exciting,

που είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο, αλλά έχει τεράστιο ενδιαφέρον

and certainly one that's growing very rapidly.

και σίγουρα αναπτύσσεται με γρήγορους ρυθμούς.

Quantum biology asks a very simple question:

Η κβαντική βιολογία θέτει ένα πολύ απλό ερώτημα:

Does quantum mechanics --

Παίζει ρόλο η κβαντική μηχανική --

that weird and wonderful and powerful theory

αυτή η περίεργη, υπέροχη και ισχυρή θεωρία

of the subatomic world of atoms and molecules

του υποατομικού κόσμου των ατόμων και των μορίων

that underpins so much of modern physics and chemistry --

που διέπει σε μεγάλο βαθμό τη σύγχρονη φυσική και χημεία --

also play a role inside the living cell?

και μέσα στο ζωντανό κύτταρο;

In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena

Δηλαδή: Υπάρχουν διεργασίες, μηχανισμοί, φαινόμενα

in living organisms that can only be explained

σε ζωντανούς οργανισμούς που μπορούμε να εξηγήσουμε μόνο

with a helping hand from quantum mechanics?

με τη βοήθεια της κβαντικής μηχανικής;

Now, quantum biology isn't new;

Η κβαντική βιολογία δεν είναι κάτι νέο.

it's been around since the early 1930s.

Υπάρχει από τις αρχές της δεκαετίας του '30.

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

Αλλά μόλις την τελευταία δεκαετία περίπου επιμελή πειράματα --

in biochemistry labs, using spectroscopy --

σε εργαστήρια βιοχημείας, με τη χρήση φασματοσκοπίας --

έχουν δώσει σαφείς, απτές αποδείξεις πως υπάρχουν συγκεκριμένοι μηχανισμοί

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

που μπορούμε να εξηγήσουμε με την κβαντική μηχανική.

that require quantum mechanics to explain them.

Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,

Η κβαντική βιολογία ενώνει φυσικούς κβαντικής μηχανικής, βιοχημικούς,

μοριακούς βιολόγους -- είναι πολύ διεπιστημονική.

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

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

Προέρχομαι από την κβαντική φυσική, άρα είμαι πυρηνικός φυσικός.

I've spent more than three decades

Έχω περάσει πάνω από τρεις δεκαετίες

trying to get my head around quantum mechanics.

προσπαθώντας να καταλάβω την κβαντική μηχανική.

One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,

Ο Νιλς Μπορ, από τους πατέρες της κβαντικής μηχανικής,

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

είπε: «Αν δε σας εκπλήσσει, τότε δεν την έχετε καταλάβει».

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

Έτσι, νιώθω χαρούμενος που εξακολουθεί να με εκπλήσσει.

Είναι κάτι καλό.

That's a good thing.

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

Αλλά σημαίνει ότι μελετώ τις μικρότερες δομές στο σύμπαν --

the building blocks of reality.

τα δομικά στοιχεία της πραγματικότητας.

If we think about the scale of size,

Αν σκεφτούμε την κλίμακα μεγέθους,

ξεκινήσουμε με κάτι καθημερινό όπως ένα μπαλάκι του τένις,

start with an everyday object like the tennis ball,

και κατέβουμε τις τάξεις μεγέθους --

and just go down orders of magnitude in size --

από το μάτι μιας βελόνας σε ένα κύτταρο, σε ένα βακτήριο, σε ένα ένζυμο --

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

you eventually reach the nano-world.

τελικά φτάνουμε στον νανόκοσμο.

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

Τον όρο νανοτεχνολογία ίσως τον έχετε ακούσει.

A nanometer is a billionth of a meter.

Ένα νανόμετρο είναι ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου.

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

Ο τομέας μου είναι ο πυρήνας του ατόμου, η μικρή κουκκίδα μέσα στο άτομο.

It's even smaller in scale.

Είναι ακόμα μικρότερη σε κλίμακα.

This is the domain of quantum mechanics,

Είναι ο χώρος της κβαντικής μηχανικής,

and physicists and chemists have had a long time

που φυσικοί και χημικοί έκαναν πολύ καιρό

to try and get used to it.

να συνηθίσουν.

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

Οι βιολόγοι, από την άλλη, φαίνεται ότι το πήραν πιο ελαφρά.

Είναι ικανοποιημένοι με τα μοντέλα μορίων από μπάλες και ξυλάκια.

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

(Laughter)

(Γέλια)

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

Οι μπάλες είναι τα άτομα, τα ξυλάκια είναι οι δεσμοί μεταξύ τους.

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

Όταν δεν μπορούν να τα φτιάξουν στο εργαστήριο,

nowadays, they have very powerful computers

έχουν πλέον πολύ ισχυρούς υπολογιστές

that will simulate a huge molecule.

που θα προσομοιώσουν ένα τεράστιο μόριο.

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

Αυτή είναι μια πρωτεΐνη αποτελούμενη από 100.000 άτομα.

Δεν απαιτεί ιδιαίτερες γνώσεις στην κβαντική μηχανική για να ερμηνευτεί.

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

Quantum mechanics was developed in the 1920s.

Η κβαντική μηχανική αναπτύχθηκε τη δεκαετία του '20.

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

Είναι ένα σύνολο όμορφων και ισχυρών μαθηματικών κανόνων και ιδεών

that explain the world of the very small.

που εξηγούν τον μικρόκοσμο.

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

Είναι ένας κόσμος πολύ διαφορετικός από τον καθημερινό μας κόσμο,

made up of trillions of atoms.

που έχει τρισεκατομύρια άτομα.

It's a world built on probability and chance.

Ένας κόσμος χτισμένος στην πιθανότητα και την τύχη.

It's a fuzzy world.

Είναι ένας ασαφής κόσμος.

Ένας κόσμος φαντασμάτων,

It's a world of phantoms,

where particles can also behave like spread-out waves.

όπου τα σωματίδια συμπεριφέρονται και ως απλωμένα κύματα.

Αν φανταστούμε την κβαντική μηχανική ή την κβαντική φυσική

If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,

ως τη θεμελιώδη βάση της ίδιας της πραγματικότητας,

as the fundamental foundation of reality itself,

then it's not surprising that we say

δε θα ήταν παράδοξο να πούμε ότι

η κβαντική φυσική είναι η βάση της οργανικής χημείας.

quantum physics underpins organic chemistry.

After all, it gives us the rules that tell us

Άλλωστε, μας δίνει τους κανόνες που μας λένε

how the atoms fit together to make organic molecules.

πώς τα άτομα συνδέονται και κάνουν οργανικά μόρια.

Organic chemistry, scaled up in complexity,

Η οργανική χημεία, κλιμακωμένη σε πολυπλοκότητα,

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

μας δίνει τη μοριακή βιολογία, που φυσικά οδηγεί στην ίδια τη ζωή.

Έτσι, δεν προκαλεί έκπληξη.

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

Είναι σχεδόν μηδαμινό.

It's almost trivial.

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

Λένε: «Φυσικά, η ζωή πρέπει τελικά να εξαρτάται από την κβαντική μηχανική».

Αλλά το ίδιο ισχύει για τα πάντα.

But so does everything else.

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

Για όλη την άψυχη ύλη, που απαρτίζεται από τρισεκατομμύρια άτομα.

Ultimately, there's a quantum level

Τελικά, υπάρχει ένα κβαντικό επίπεδο

where we have to delve into this weirdness.

όπου πρέπει να εμβαθύνουμε αυτό το παράδοξο.

But in everyday life, we can forget about it.

Αλλά στην καθημερινότητα, μπορούμε να το ξεχάσουμε.

Because once you put together trillions of atoms,

Γιατί μόλις συγκεντρώσεις τρισεκατομμύρια άτομα,

that quantum weirdness just dissolves away.

αυτό το κβαντικό παράδοξο διαλύεται.

Quantum biology isn't about this.

Η κβαντική βιολογία δεν έχει σχέση με αυτό

Quantum biology isn't this obvious.

Δεν είναι τόσο προφανής.

Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.

Φυσικά η κβαντική μηχανική είναι η βάση της ζωής σε κάποιο μοριακό επίπεδο.

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

Η κβαντική βιολογία έχει να κάνει με την αναζήτηση των μη τετριμμένων,

the counterintuitive ideas in quantum mechanics --

των αντιφατικών ιδεών της κβαντικής μηχανικής

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

και εξετάζει αν πραγματικά παίζει σημαντικό ρόλο

in describing the processes of life.

στην περιγραφή των διαδικασιών της ζωής.

Here is my perfect example of the counterintuitiveness

Αυτό είναι το τέλειο παράδειγμα της αντιφατικότητας

of the quantum world.

του κβαντικού κόσμου.

This is the quantum skier.

Αυτός ο κβαντικός σκιέρ,

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

φαίνεται να είναι καλά, να είναι εντελώς υγιής,

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

αλλά μοιάζει να έχει περάσει και από τις δύο πλευρές του δέντρου ταυτόχρονα.

Well, if you saw tracks like that

Βλέπετε, αν δείτε τέτοια ίχνη

θα πιστέψετε ότι πρόκειται για κάποιο ακροβατικό.

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

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

Αλλά στον κόσμο των κβάντων, αυτό συμβαίνει συνέχεια.

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

Τα σωματίδια μπορούν να είναι σε δύο μέρη ταυτόχρονα.

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

Μπορούν να κάνουν πολλά πράγματα την ίδια στιγμή.

Particles can behave like spread-out waves.

Μπορούν να συμπεριφέρονται σαν απλωμένα κύματα.

It's almost like magic.

Είναι σχεδόν σαν μαγεία.

Physicists and chemists have had nearly a century

Οι φυσικοί και οι χημικοί εδώ και έναν αιώνα περίπου

of trying to get used to this weirdness.

προσπαθούν να συνηθίσουν αυτήν την ιδιομορφία.

I don't blame the biologists

Δε λέω ότι φταίνε οι βιολόγοι

for not having to or wanting to learn quantum mechanics.

που δεν μπορούν ή δε θέλουν να μάθουν κβαντική μηχανική.

You see, this weirdness is very delicate;

Βλέπετε, αυτή η ιδιομορφία είναι πολύ εύθραυστη

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

κι εμείς οι φυσικοί δουλεύουμε πολύ σκληρά για να τη διατηρήσουμε στα εργαστήριά μας.

Ψύχουμε τα συστήματά μας για να φτάσουμε κοντά στο απόλυτο μηδέν,

We cool our system down to near absolute zero,

we carry out our experiments in vacuums,

κάνουμε τα πειράματά μας στο κενό,

we try and isolate it from any external disturbance.

προσπαθούμε να τα απομονώσουμε από οποιαδήποτε εξωτερική διατάραξη.

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

Μεγάλη η διαφορά από το θερμό, ακατάστατο και θορυβώδες περιβάλλον ενός κυττάρου.

Biology itself, if you think of molecular biology,

Η ίδια η βιολογία, αν σκεφτείτε τη μοριακή βιολογία,

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

φαίνεται να εξηγεί καλά την περιγραφή των βιολογικών διεργασιών της ζωής

in terms of chemistry -- chemical reactions.

σε σχέση με τη χημεία -- τις χημικές αντιδράσεις.

And these are reductionist, deterministic chemical reactions,

Πρόκειται για απλουστευτικές, προσδιοριστικές χημικές αντιδράσεις,

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

που δείχνουν ότι η ζωή είναι φτιαγμένη από τα ίδια υλικά που υπάρχουν παντού

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

και αν μπορούμε να ξεχνάμε την κβαντική μηχανική στον μακρόκοσμο

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

τότε θα πρέπει να μπορούμε να την ξεχνάμε και στη βιολογία.

Well, one man begged to differ with this idea.

Κάποιος διαφώνησε με αυτή την ιδέα.

Ο Έρβιν Σρέντινγκερ, γνωστός για τη Γάτα του Σρέντινγκερ,

Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,

was an Austrian physicist.

ήταν Αυστριακός φυσικός.

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

Ήταν από τους ιδρυτές της κβαντικής μηχανικής στη δεκαετία του '20.

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

Το 1944, έγραψε ένα βιβλίο με τίτλο «Τι είναι η ζωή;».

It was tremendously influential.

Το βιβλίο είχε τεράστια επιρροή.

It influenced Francis Crick and James Watson,

Επηρέασε τον Φράνσις Κρικ και τον Τζέιμς Γουότσον,

the discoverers of the double-helix structure of DNA.

που ανακάλυψαν τη διπλή ελικοειδή δομή του DNA.

To paraphrase a description in the book, he says:

Παραφράζοντας μια περιγραφή στο βιβλίο, λέει:

«Στο μοριακό επίπεδο, οι έμβιοι οργανισμοί έχουν συγκεκριμένη τάξη,

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

a structure to them that's very different

μια δομή που είναι πολύ διαφορετική

από την τυχαία θερμοδυναμική διάταξη ατόμων και μορίων

from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules

in inanimate matter of the same complexity.

στην άβια ύλη ίδιας πολυπλοκότητας.

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

Στην ουσία, η έμβια ύλη μοιάζει να συμπεριφέρεται έτσι, με μια δομή

just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,

όπως η άβια ύλη που ψύχεται σχεδόν στο απόλυτο μηδέν,

where quantum effects play a very important role.

όπου τα κβαντικά φαινόμενα παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο.

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

Υπάρχει κάτι ξεχωριστό στη δομή -- η τάξη --

inside a living cell.

μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο».

Άρα, ο Σρέντινγκερ υπέθεσε ότι ίσως η κβαντική μηχανική παίζει ρόλο στη ζωή.

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

Είναι μια πολύ υποθετική, φιλόδοξη ιδέα

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

and it didn't really go very far.

και δεν προχώρησε ιδιαίτερα.

But as I mentioned at the start,

Όμως όπως ανέφερα στην αρχή,

την τελευταία δεκαετία, γίνονται πειράματα,

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

showing where some of these certain phenomena in biology

που δείχνουν πού κάποια από αυτά τα φαινόμενα της βιολογίας φαίνεται

do seem to require quantum mechanics.

όντως να απαιτούν κβαντική μηχανική.

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

Θέλω να μοιραστώ μαζί σας μερικά από τα εξαιρετικά ενδιαφέροντα.

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

Αυτό είναι ένα από τα πλέον γνωστά φαινόμενα στον κβαντικό κόσμο,

quantum tunneling.

η κβαντική σήραγγα.

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

Το κουτί στα αριστερά δείχνει την κυματοειδή, διάσπαρτη κατανομή

μιας κβαντικής οντότητας: ένα σωματίδιο, πχ ένα ηλεκτρόνιο,

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

which is not a little ball bouncing off a wall.

που δεν είναι μια μικρή μπάλα που αναπηδάει από έναν τοίχο.

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

Είναι ένα κύμα που έχει μια πιθανότητα να μπορέσει να διαπεράσει

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

έναν στέρεο τοίχο, σαν ένα φάντασμα που περνάει στην άλλη πλευρά.

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

Μπορείτε να δείτε μια αμυδρή κηλίδα φωτός στο δεξί κουτί.

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

Η κβαντική σήραγγα δείχνει ότι αν ένα σωματίδιο χτυπήσει ένα αδιαπέραστο εμπόδιο

and yet somehow, as though by magic,

μπορεί, ως δια μαγείας,

disappear from one side and reappear on the other.

να χαθεί από μια πλευρά και να εμφανιστεί στην άλλη.

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

Το καλύτερο παράδειγμα είναι όταν θέλετε να πετάξετε μια μπάλα πάνω από έναν τοίχο,

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

πρέπει να της δώσετε αρκετή ενέργεια για να περάσει από πάνω.

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

Στον κβαντικό κόσμο, δε χρειάζεται να την πετάξετε από πάνω,

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

αλλά να την πετάξετε στον τοίχο και υπάρχει μια μη-μηδενική πιθανότητα

να εξαφανιστεί από τη δική σας πλευρά και να εμφανιστεί στην άλλη.

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

This isn't speculation, by the way.

Παρεμπιπτόντως, δεν πρόκειται για υπόθεση.

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

Είμαστε ευτυχείς -- «ευτυχείς» δεν είναι η κατάλληλη λέξη --

(Laughter)

(Γέλια)

we are familiar with this.

που είναι κάτι που γνωρίζουμε.

(Laughter)

(Γέλια)

Quantum tunneling takes place all the time;

Η κβαντική σήραγγα λαμβάνει χώρα συνέχεια.

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

Στην ουσία, είναι ο λόγος που λάμπει ο Ήλιος μας.

The particles fuse together,

Το σωματίδια συγχωνεύονται

and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.

και ο Ήλιος μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο μέσω της κβαντικής σήραγγας.

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

Τις δεκαετίες του '70 και '80, ανακαλύφθηκε ότι η κβαντική σήραγγα συμβαίνει επίσης

inside living cells.

μέσα στα ζωντανά κύτταρα.

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

Τα ένζυμα, αυτοί οι εργάτες της ζωής, οι καταλύτες των χημικών αντιδράσεων --

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

βιομόρια που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις στα ζωντανά κύτταρα,

by many, many orders of magnitude.

κατά πάρα πολλές τάξεις μεγέθους.

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

Και πάντα ήταν ένα μυστήριο το πώς το κάνουν αυτό.

Well, it was discovered

Ανακαλύφθηκε, λοιπόν,

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

ότι ένα από τα κόλπα που έφτασαν να χρησιμοποιούν τα ένζυμα

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

είναι η μεταφορά υποατομικών σωματιδίων όπως ηλεκτρόνια και πρωτόνια,

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

από ένα μέρος του μορίου στο άλλο μέσω της κβαντικής σήραγγας.

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

Είναι αποτελεσματικό και γρήγορο, μπορεί να εξαφανιστεί --

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

το πρωτόνιο εξαφανίζεται από ένα μέρος και εμφανίζεται σε άλλο.

Enzymes help this take place.

Τα ένζυμα βοηθούν σε αυτό.

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

Πρόκειται για έρευνα που διεξήχθη τη δεκαετία του '80,

particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.

ειδικότερα, από μια ομάδα στο Μπέρκλεϊ, της Τζούντιθ Κλίνμαν.

Other groups in the UK have now also confirmed

Άλλες ομάδες στη Μ. Βρετανία έχουν επιβεβαιώσει

that enzymes really do this.

ότι τα ένζυμα το κάνουν αυτό.

Έρευνα έγινε και από την ομάδα μου --

Research carried out by my group --

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

όπως σας ανέφερα είμαι πυρηνικός φυσικός,

αλλά συνειδητοποίησα ότι αυτά τα εργαλεία της κβαντικής μηχανικής

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

στους πυρήνες των ατόμων, μπορώ να τα εφαρμόζω και αλλού.

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

One question we asked

Ένα ερώτημα που θέσαμε

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

είναι αν η κβαντική σήραγγα παίζει ρόλο στις μεταλλάξεις του DNA.

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

Και πάλι, αυτή δεν είναι καινούρια ιδέα. Ξεκίνησε τη δεκαετία του '60.

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

Τα δύο στελέχη του DNA, η δομή της διπλής έλικας,

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

είναι ενωμένα με σκαλοπάτια. Είναι σαν περιστρεφόμενη σκάλα.

And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --

Και αυτά τα σκαλοπάτια της σκάλας είναι οι δεσμοί υδρογόνου --

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

πρωτόνια, που ενεργούν ως η κόλλα ανάμεσα στις δύο έλικες.

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

Οπότε αν κάνεις ζουμ, αυτό που κάνουν κρατάει αυτά τα μεγάλα μόρια --

nucleotides -- together.

νουκλεοτίδια -- ενωμένα.

Κάνε ζουμ πιο πολύ.

Zoom in a bit more.

So, this a computer simulation.

Αυτή είναι μια προσομοίωση υπολογιστή.

The two white balls in the middle are protons,

Οι δύο λευκές μπάλες στη μέση είναι τα πρωτόνια

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

και βλέπετε ότι είναι διπλός δεσμός υδρογόνου.

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

Ο ένας προτιμά να κάθεται στη μία πλευρά, ο άλλος, στην άλλη πλευρά

των δύο ελίκων των κάθετων γραμμών που πάνε κάτω, το οποίο δε βλέπετε.

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

It can happen that these two protons can hop over.

Μπορεί να συμβεί αυτά τα δύο πρωτόνια να πηδήξουν πάνω.

Watch the two white balls.

Δείτε τις δύο άσπρες μπάλες.

They can jump over to the other side.

Μπορούν να πηδήξουν πάνω στην άλλη πλευρά.

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

Αν οι δύο έλικες του DNA τότε χωριστούν, κάτι που οδηγεί στην αντιγραφή

and the two protons are in the wrong positions,

και τα δύο πρωτόνια είναι σε λάθος θέσεις,

αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μετάλλαξη.

this can lead to a mutation.

This has been known for half a century.

Είναι κάτι γνωστό εδώ και μισό αιώνα.

Ερώτηση: Πόσο πιθανό είναι να το κάνουν αυτό

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

and if they do, how do they do it?

και αν το κάνουν, πώς το κάνουν;

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

Πηδάνε όπως η μπάλα που πάει πάνω από την τοίχο;

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

Ή χρησιμοποιούν την κβαντική σήραγγα ακόμη κι αν δεν έχουν πολλή ενέργεια;

Οι πρώτες εκτιμήσεις εκτιμούν ότι η κβαντική σήραγγα παίζει ρόλο εδώ.

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

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

Ακόμα δεν ξέρουμε όμως πόσο σημαντικός είναι.

this is still an open question.

Είναι ένα ανοιχτό ζήτημα.

It's speculative,

Είναι θεωρητικό,

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

αλλά είναι ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα

και αν η κβαντική μηχανική επηρεάζει τις μεταλλάξεις

that if quantum mechanics plays a role in mutations,

surely this must have big implications,

σίγουρα αυτό θα έχει μεγάλες επιπτώσεις

to understand certain types of mutations,

στην κατανόηση συγκεκριμένων τύπων μεταλλάξεων,

possibly even those that lead to turning a cell cancerous.

ίσως ακόμα και αυτών που μετατρέπουν ένα κύτταρο σε καρκινογόνο.

Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,

Άλλο παράδειγμα της κβαντικής μηχανικής στη βιολογία είναι η κβαντική συνοχή,

σε μία από τις πιο σπουδαίες εργασίες στη βιολογία

in one of the most important processes in biology,

photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,

τη φωτοσύνθεση: τα φυτά και τα βακτήρια παίρνουν το φως του ήλιου

and using that energy to create biomass.

και χρησιμοποιούν την ενέργεια αυτή για να φτιάξουν βιομάζα.

Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.

Η κβαντική συνοχή είναι η ιδέα της πολλαπλότητας των κβαντικών οντοτήτων.

It's the quantum skier.

Είναι ο κβαντικός σκιέρ.

It's an object that behaves like a wave,

Είναι ένα αντικείμενο που συμπεριφέρεται σαν κύμα

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

έτσι ώστε να μην κινείται απλά σε μία ή έτερη κατεύθυνση,

but can follow multiple pathways at the same time.

αλλά να μπορεί να ακολουθεί πολλαπλές διαδρομές την ίδια στιγμή.

Some years ago, the world of science was shocked

Κάποια χρόνια πριν, ο κόσμος της επιστήμης σοκαρίστηκε

when a paper was published showing experimental evidence

όταν δημοσιεύθηκε ένα κείμενο, το οποίο έδειχνε πειραματική απόδειξη

that quantum coherence takes place inside bacteria,

ότι η κβαντική συνοχή λαμβάνει χώρα μέσα στα βακτήρια,

πραγματοποιώντας τη φωτοσύνθεση.

carrying out photosynthesis.

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

Έτσι, το φωτόνιο, το σωματίδιο φωτός, το φως του ήλιου,

the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,

το κβάντο φωτός που δέχεται ένα μόριο χλωροφύλλης,

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

μεταφέρεται μετά στο ονομαζόμενο ως κέντρο αντίδρασης,

where it can be turned into chemical energy.

όπου μετατρέπεται σε χημική ενέργεια.

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

Και για να πάει εκεί, δεν ακολουθεί μόνο ένα μονοπάτι.

it follows multiple pathways at once,

Ακολουθεί πολλαπλές διαδρομές ταυτόχρονα,

to optimize the most efficient way of reaching the reaction center

για να βελτιστοποιήσει το δρόμο για να φτάσει το κέντρο αντίδρασης

without dissipating as waste heat.

μη διαχεόμενο ως θερμότητα αποβλήτων.

Quantum coherence taking place inside a living cell.

Η κβαντική συνοχή λαμβάνει χώρα μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο.

A remarkable idea,

Μια αξιοσημείωτη ιδέα,

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

ακόμη και απόδειξη που γίνεται όλο και πιο γνωστή,

confirming that this does indeed take place.

που επιβεβαιώνει ότι αυτό πράγματι συμβαίνει.

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

Το τρίτο μου και τελευταίο παράδειγμα είναι η πιο όμορφη, υπέροχη ιδέα.

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

Είναι επίσης ακόμα πολύ θεωρητικό, αλλά πρέπει να το μοιραστώ μαζί σας.

The European robin migrates from Scandinavia

Ο κοκκινολαίμης μεταναστεύει από τη Σκανδιναβία

στη Μεσόγειο, κάθε φθινόπωρο

down to the Mediterranean, every autumn,

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

και όπως πολλά άλλα θαλάσσια ζώα, ακόμα και έντομα,

καθοδηγούνται με την αίσθηση του μαγνητικού πεδίου της Γης.

they navigate by sensing the Earth's magnetic field.

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

Τώρα, το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι πολύ αδύναμο.

it's 100 times weaker than a fridge magnet,

Είναι 100 φορές πιο αδύναμο από ένα μαγνητάκι ψυγείου,

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

αλλά επηρεάζει τη χημεία -- με κάποιον τρόπο -- ενός οργανισμού.

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

Δεν υπάρχει αμφιβολία για αυτό -- ένα ζευγάρι Γερμανών ορνιθολόγων,

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

ο Βόλφγκανγκ και η Ροσβίθα Βίλτσκο, τη δεκαετία του '70, επιβεβαίωσαν ότι

ο κοκκινολαίμης βρίσκει το δρόμο του με την αίσθηση του μαγνητικού πεδίου,

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

δίνοντάς του κατευθυντήριες πληροφορίες -- μια ενσωματωμένη πυξίδα.

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

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

Το αίνιγμα, το μυστήριο ήταν: Πώς το κάνει;

Well, the only theory in town --

Λοιπόν, η μόνη θεωρία που υπήρχε --

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

δεν ξέρουμε αν είναι η σωστή, αλλά η μόνη --

is that it does it via something called quantum entanglement.

είναι ότι το κάνει μέσω της κβαντικής διεμπλοκής.

Inside the robin's retina --

Μέσα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του κοκκινολαίμη

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

-- δεν αστειεύομαι -- υπάρχει μια πρωτεΐνη που ονομάζεται κρυπτοχρωμίνη,

which is light-sensitive.

η οποία έχει φωτο-ευαισθησία.

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

Μέσα στην κρυπτοχρωμίνη, ένα ζεύγος ηλεκτρονίων είναι κβαντικά ενωμένα.

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

Τώρα η κβαντική διεμπλοκή είναι όταν 2 σωματίδια είναι απομακρυσμένα,

and yet somehow remain in contact with each other.

αλλά κατά κάποιον τρόπο παραμένουν σε επαφή.

Even Einstein hated this idea;

Ο Αϊνστάιν μισούσε την ιδέα.

he called it "spooky action at a distance."

Την αποκαλούσε «αλλόκοτη δράση από απόσταση».

(Laughter)

(Γέλια)

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

Οπότε αν δεν αρέσει στον Αϊνστάιν, μπορούμε να μην είμαστε άνετα με αυτό.

Two quantum-entangled electrons within a single molecule

Δύο κβαντικά διεμπλεκόμμενα ηλεκτρόνια, μέσα σε ένα μόριο,

dance a delicate dance

χορεύουν έναν ντελικάτο χορό

that is very sensitive to the direction the bird flies

που είναι ευαίσθητος στη διεύθυνση που πετάει το πτηνό

in the Earth's magnetic field.

στο μαγνητικό πεδίο της Γης.

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

Δεν ξέρουμε αν αυτή είναι η σωστή εξήγηση,

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

αλλά δε θα ήταν συναρπαστικό αν η κβαντική μηχανική βοηθούσε τα πτηνά;

Η κβαντική βιολογία βρίσκεται ακόμα σε νηπιακή ηλικία.

Quantum biology is still in it infancy.

It's still speculative.

Είναι ακόμη θεωρητική.

But I believe it's built on solid science.

Αλλά πιστεύω ότι είναι χτισμένη σε στέρεη επιστήμη.

I also think that in the coming decade or so,

Επίσης πιστεύω ότι από την επόμενη δεκαετία,

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

θα αρχίσουμε να βλέπουμε ότι πραγματικά διαποτίζει τη ζωή --

that life has evolved tricks that utilize the quantum world.

ότι η ζωή έχει εξελίξει τρικ που χρησιμοποιούν τον κβαντικό κόσμο.

Παρακολουθήστε αυτόν τον χώρο.

Watch this space.

Thank you.

Σας ευχαριστώ.

(Applause)

(Χειροκρότημα)