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

번역: Ju Hye Lim 검토: Inseok Song

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

저는 새롭게 부상하는 과학분야를 소개하고자 합니다.

one that is still speculative but hugely exciting,

아직은 이론적이지만 아주 멋지고

and certainly one that's growing very rapidly.

매우 빠르게 성장하고 있는 분야 중 하나입니다.

Quantum biology asks a very simple question:

양자생물학은 아주 간단한 질문을 던집니다.

Does quantum mechanics --

현대 물리학과 화학을 받치고 있는 원자와 분자로 이루어진 아원자 세계의

that weird and wonderful and powerful theory

of the subatomic world of atoms and molecules

이상하지만 멋지고 강력한 이론인

that underpins so much of modern physics and chemistry --

양자역학이 살아있는 세포 안에서도 역할이 있을까요?

also play a role inside the living cell?

In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena

다시 말해서 살아있는 유기체에도

in living organisms that can only be explained

양자역학의 도움으로만 설명 가능한

with a helping hand from quantum mechanics?

과정과 원리와 현상이 존재할까요?

Now, quantum biology isn't new;

양자생물학은 새로운 게 아닙니다.

it's been around since the early 1930s.

1930년대 초부터 존재했습니다.

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

하지만 그 원인을 밝히기 위해서는 양자역학을 필요로 하는

in biochemistry labs, using spectroscopy --

특정한 원리들이 있다는 것을

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

생화학 연구소에서 실행한 분광기를 이용한 실험들이

that require quantum mechanics to explain them.

명확하게 증명한 것은 불과 10년도 되지 않았습니다.

Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,

양자생물학은 양자물리학자, 생화학자,

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

분자생물학자들을 필요로 합니다. 여러 학문이 교류하는 분야죠.

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

저는 양자물리학 분야에 속한 핵물리학자 입니다.

I've spent more than three decades

저는 30년이 넘는 세월을

trying to get my head around quantum mechanics.

양자역학을 이해하는 데 보냈습니다.

One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,

양자역학의 창설자 중 한 명인 닐스 보어가 말하길

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

양자역학을 보고 놀라지 않는다면 이해한 것이 아니라고 했습니다.

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

그래서 저는 아직도 놀라움을 느낄 수 있어 행복합니다. 다행이죠.

That's a good thing.

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

그렇지만 이는 제가 우주에서 가장 작은 구조물을 공부한다는 걸 뜻합니다.

the building blocks of reality.

현실의 기초 구성물들이죠.

If we think about the scale of size,

크기 순으로 줄을 세워서,

start with an everyday object like the tennis ball,

테니스 공 같이 일상적인 물체에서 시작하여

and just go down orders of magnitude in size --

바늘귀에서 세포, 박테리아, 효소로

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

크기 순서대로 따라 내려가보면,

you eventually reach the nano-world.

결국 나노세계에 도달하게 됩니다.

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

나노기술이라는 단어는 들어보셨을지도 모릅니다.

A nanometer is a billionth of a meter.

나노미터는 미터를 10억개로 나눈 것입니다.

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

제 분야는 원자핵인데 원자 안에 있는 작은 점입니다.

It's even smaller in scale.

크기로 보면 매우 작습니다.

This is the domain of quantum mechanics,

이것이 양자역학의 영역입니다.

and physicists and chemists have had a long time

물리학자와 화학자들은 오랜시간동안

to try and get used to it.

여기에 익숙해지려 노력해왔습니다.

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

제가 보기엔 생물학자들에겐 쉽게 다가왔습니다.

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

그들은 공에 막대를 꽂은 분자모델을 상당히 마음에 들어하죠.

(Laughter)

(웃음)

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

공이 원자이고 막대가 원자들 사이의 결합입니다.

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

그리고 모델을 실험실에서 직접 만들 수 없을 때는

요즘에는 컴퓨터가 성능이 매우 좋아서

nowadays, they have very powerful computers

that will simulate a huge molecule.

큰 분자로 모의실험할 수 있습니다.

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

이것은 10만개로 이루어진 단백질 사진입니다.

설명하기 위해서 양자역학이 그다지 필요하진 않죠.

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

Quantum mechanics was developed in the 1920s.

양자역학은 1920년대에 발전했습니다.

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

양자역학은 매우 작은 것들의 세계를 설명해주는 아름답고도 강력한

수학적 규칙과 발상의 집합입니다.

that explain the world of the very small.

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

이 세계는 1조 개의 원자로 이루어진 우리의 일상적인 세계와는 다릅니다.

made up of trillions of atoms.

It's a world built on probability and chance.

이곳은 확률과 가능성으로 만들어진 세계입니다. 애매한 세계죠.

It's a fuzzy world.

It's a world of phantoms,

입자가 뻗어나간 파동처럼

where particles can also behave like spread-out waves.

행동할 수 있는 유령의 세계입니다.

If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,

우리가 만약 양자 역학과 양자물리학을

as the fundamental foundation of reality itself,

현실를 이루는 근본적 토대라고 가정한다면

then it's not surprising that we say

양자물리학이 유기화학의 토대라고 말하는 것도 놀랄 일은 아닙니다.

quantum physics underpins organic chemistry.

After all, it gives us the rules that tell us

어쨌든 우리에게 어떻게 원자가 결합해

how the atoms fit together to make organic molecules.

생체분자가 되는지 알려주는 규칙을 제시해주니까요.

Organic chemistry, scaled up in complexity,

유기화학이 더 복잡하게 확장되면

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

생명체로 귀결되는 분자생물학이 됩니다.

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

그러니 어떤 면에선 별로 놀라운 것도 아닙니다. 하찮기까지 하죠.

It's almost trivial.

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

여러분은 "당연히 생물은 근본적으론 양자역학에 의지해야지." 라고 하죠.

But so does everything else.

하지만 다른 것도 똑같습니다.

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

1조 개의 원자로 이루어진 모든 무생물도 마찬가지고요.

Ultimately, there's a quantum level

궁극적으로는 양자 수준에서

이 초자연적 성질을 파헤쳐야만 합니다.

where we have to delve into this weirdness.

But in everyday life, we can forget about it.

하지만 일상에서는 신경쓸 필요가 없죠.

Because once you put together trillions of atoms,

1조 개의 원자를 결합하기만 하면

that quantum weirdness just dissolves away.

양자의 초자연적인 성질은 사라지기 때문입니다.

Quantum biology isn't about this.

양자생물학은 이것에 관한 것이 아닙니다.

Quantum biology isn't this obvious.

양자생물학은 이렇게 명백하지 않죠.

Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.

양자역학은 물론 생물에 대한 근거를 분자수준에서 제공합니다.

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

양자생물학은 중요한 것들을 탐색합니다.

the counterintuitive ideas in quantum mechanics --

양자역학의 반직관적인 발상들을 말이죠.

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

그리고 그것들이 정말로 삶의 과정을 설명하는 데

in describing the processes of life.

중요한 역할을 하는지 보는 겁니다.

Here is my perfect example of the counterintuitiveness

양자 세계의 반직관적 성질에 대한 완벽한 예가 바로 이것입니다.

of the quantum world.

This is the quantum skier.

이건 양자 스키선수입니다. 더할 나위 없이 건강해 보이죠.

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

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

그런데 그는 나무의 양쪽을 동시에 지나간 것처럼 보입니다.

Well, if you saw tracks like that

만약 이런 스키 자국을 보신다면

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

여러분은 당연히 일종의 묘기라고 생각하겠죠.

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

하지만 양자 세계에서 이런 일은 항상 일어납니다.

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

입자는 멀티태스킹이 가능해 두 곳에 동시에 있을 수 있습니다.

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

한 번에 한 개 이상의 일을 할 수 있죠.

Particles can behave like spread-out waves.

입자는 뻗어나가는 파동처럼 행동할 수 있습니다. 거의 마술 같죠.

It's almost like magic.

Physicists and chemists have had nearly a century

물리학자와 화학자들은 거의 100년 동안

of trying to get used to this weirdness.

이런 초자연적 성질에 익숙해지려 노력해왔습니다.

I don't blame the biologists

저는 양자역학을 배우지 않는다고 생물학자들을 비난하진 않습니다.

for not having to or wanting to learn quantum mechanics.

You see, this weirdness is very delicate;

초자연적 성질은 매우 섬세해서

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

우리 물리학자들은 실험실에서 그걸 유지하기 위해 엄청 노력합니다.

We cool our system down to near absolute zero,

절대 0도(-273.15℃)로 시스템을 냉각하고

we carry out our experiments in vacuums,

진공상태에서 실험을 실행합니다.

we try and isolate it from any external disturbance.

우리는 어떤 외부 방해요소도 없이 격리하기 위해 노력합니다.

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

살아있는 세포의 따뜻하고 어지럽고 시끄러운 환경과는 매우 다르죠.

Biology itself, if you think of molecular biology,

생물학 자체는, 분자생물학을 생각해 보면,

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

삶의 과정을 잘 그려놓은 것 같습니다.

in terms of chemistry -- chemical reactions.

화학 반응 쪽으론 말이죠.

And these are reductionist, deterministic chemical reactions,

이건 근본적으로 생물이 다른 모든 것과 같은 물질로

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

이루어져 있다는 걸 보여주는 환원적, 결정적 화학반응입니다.

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

거시세계에서 양자역학에 대해 잊는다면

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

생물학에서도 잊어도 되겠죠.

Well, one man begged to differ with this idea.

그런데 전혀 다르게 생각했던 사람이 있었습니다.

Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,

슈뢰딩거의 고양이 실험으로 유명한 에르빈 슈뢰딩거는

was an Austrian physicist.

오스트리아의 물리학자였습니다.

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

1920년대 양자역학의 창설자 중 한 명이었죠.

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

1944년에 "생명이란 무엇인가" 라는 책을 썼습니다.

It was tremendously influential.

매우 영향력이 컸습니다.

It influenced Francis Crick and James Watson,

DNA의 이중 나선 구조를 발견한

the discoverers of the double-helix structure of DNA.

프란시스 크릭과 제임스 왓슨도 영향을 받았습니다.

To paraphrase a description in the book, he says:

책의 표현을 요약하자면, 그는

분자단위에서 생명체는 특정한 질서, 즉 구조를 갖습니다.

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

a structure to them that's very different

원자와 분자가 열역학적으로 무질서하게 다투는 것과는 다르게 말이죠.

from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules

in inanimate matter of the same complexity.

똑같이 복잡하게 이루어진 무생물체 안에서요.

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

사실 생명체는 이런 방식, 구조 안에서 행동하는 걸로 보입니다.

just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,

무생물이 절대 0도 근처에서 냉각되는 것처럼요.

where quantum effects play a very important role.

양자가 매우 중요한 역할을 하는 온도에서 말입니다.

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

살아있는 세포 안의 구조, 즉 질서에는 뭔가 특별한 것이 있습니다.

inside a living cell.

슈뢰딩거는 양자역학이 생물 안에서 역할이 있을 수도 있다고 추측했습니다.

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

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

매우 추론적이고 원대한 생각이죠.

and it didn't really go very far.

그리 멀리 나아가지는 못했습니다.

But as I mentioned at the start,

하지만 제가 처음에 언급했듯이

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

지난 10년간 생물학의 일부 특정 현상들이

showing where some of these certain phenomena in biology

양자역학을 필요로 한다는 것을 보여주는 실험들이 있었습니다.

do seem to require quantum mechanics.

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

저는 그 중 재밌는 것 몇 가지를 알려드리고자 합니다.

이건 양자 세계에서 가장 잘 알려진 현상 중 하나인 터널 효과입니다.

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

quantum tunneling.

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

왼쪽의 상자에 보이는 것은 파동처럼 확산되는

양자역학적 실체입니다. 전자와 같은 입자로

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

which is not a little ball bouncing off a wall.

통통 튀는 작은 공과는 다르죠.

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

이 파동은 특정 확률로 고체인 벽을 투과하는 것이 가능합니다.

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

마치 유령이 반대편으로 건너가는 것처럼요.

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

오른쪽 상자에서 희미하게 빛이 번져있는 걸 볼 수 있습니다.

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

터널 효과는 입자가 관통할 수 없는 장벽에 부딪혔을 때

and yet somehow, as though by magic,

어떻겐가, 마치 마술을 부리는 것처럼

disappear from one side and reappear on the other.

한 쪽에서 사라져 다른 쪽에 나타날 수 있다고 합니다.

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

가장 잘 설명하자면, 공을 벽 너머로 던지고 싶다면

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

벽 위를 넘을 수 있도록 충분한 힘을 가해야 하지만

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

양자 세계에서는 벽 너머로 던질 필요가 없습니다.

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

벽에다 던져도 여러분 쪽 공간에서 사라져

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

벽 뒤 쪽에 나타날 확률이 어느정도 있습니다.

This isn't speculation, by the way.

참고로 이건 추측이 아닙니다.

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

우리는 행복합니다. 이게 적절한 표현은 아니네요.

(Laughter)

(웃음)

we are familiar with this.

우리는 이것에 익숙합니다.

(Laughter)

(웃음)

Quantum tunneling takes place all the time;

터널 현상은 항상 일어납니다.

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

사실 태양이 빛나는 이유죠.

The particles fuse together,

입자가 융합되고 태양은 터널현상을 이용해 수소를 헬륨으로 바꿉니다.

and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.

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

70년대와 80년대에는 터널현상이

살아있는 세포 안에서도 일어난다는 게 밝혀졌습니다.

inside living cells.

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

생물의 일꾼이자 화학 반응의 촉매인 효소는

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

대규모로 살아있는 세포 내의 화학 반응을

by many, many orders of magnitude.

촉진시키는 생체분자입니다.

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

이걸 어떻게 하는지는 항상 미스터리였지만 이제 밝혀졌습니다.

Well, it was discovered

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

효소가 발달시킨 유용한 수법 중 하나가

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

양성자는 물론이고 전자같은 아원자 입자를 양자터널을 통해

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

분자의 한 부분에서 다른 부분으로 이동시키는 겁니다.

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

효율적이고, 빠르고, 사라질 수 있죠.

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

양성자는 한 곳에서 사라져 다른 곳에 나타날 수 있습니다.

효소가 이것을 돕는 겁니다.

Enzymes help this take place.

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

이 연구는 80년대에 실행되었습니다.

particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.

버클리의 주디스 클린만 단체에 의해서 말이죠.

Other groups in the UK have now also confirmed

이제는 영국의 다른 단체도 효소가 정말 이것을 한다는 걸 입증했습니다.

that enzymes really do this.

Research carried out by my group --

우리 단체에서 수행했던 연구는,

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

말씀드렸듯이 저는 핵물리학자입니다.

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

저는 양자역학을 원자핵 안에서 쓸 수 있는 도구를 갖고 있어서

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

이 도구들을 다른 분야에도 적용할 수 있다는 걸 깨달았습니다.

One question we asked

우리가 물었던 질문 하나는

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

터널 현상이 DNA 변이에 원인으로 작용하는지 였습니다.

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

다시 말씀드리지만, 60년대 초기부터 있던 발상이었습니다.

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

이중 나선 구조의 두 줄의 DNA는

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

배배 꼬인 사다리같이 가로대로 결합돼 있습니다.

And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --

사다리의 가로대는 수소 결합입니다.

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

두 줄 사이의 딱풀 역할을 하는 양성자죠.

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

그래서 가까이 들여다보면,

그들은 커다란 분자인 뉴클레오티드를 결합하고 있습니다.

nucleotides -- together.

더 가까이서 봅시다. 이건 컴퓨터로 한 모의실험입니다.

Zoom in a bit more.

So, this a computer simulation.

The two white balls in the middle are protons,

가운데에 있는 두 개의 흰 공이 양성자입니다.

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

보시다시피 수소결합이 두 배로 되어있습니다.

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

여러분은 볼 수 없지만 아래로 내려가는 수직으로 된 두 개의 줄 중에

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

하나는 한 쪽에 있는 걸 선호하고 다른 하나는 다른 쪽을 선호합니다.

It can happen that these two protons can hop over.

두 양성자는 뛰어넘어갈 수 있습니다.

Watch the two white balls.

두 개의 흰 공을 잘 보십시오.

They can jump over to the other side.

다른 쪽으로 뛰어넘어갈 수 있습니다.

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

두 가닥의 DNA가 분리되어 복제가 일어날 때

and the two protons are in the wrong positions,

두 양성자가 틀린 위치에 있다면

this can lead to a mutation.

변이가 일어날 수 있습니다.

This has been known for half a century.

50년 전부터 알려져 있던 사실입니다,

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

문제는 그 확률이 얼마나 되는지입니다.

and if they do, how do they do it?

그들은 어떻게 이동했을까요?

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

벽을 넘어가는 공처럼 뛰어넘을까요?

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

아니면 충분한 에너지가 없어도 양자 터널 효과로 건너갈까요?

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

초기의 표시들은은 양자 터널의 역할이 있음을 암시합니다.

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

우린 그게 얼마나 중요한지 아직 모릅니다.

this is still an open question.

여전히 미결된 질문입니다. 추측단계죠.

It's speculative,

하지만 굉장히 중요한 질문 중 하나입니다.

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

만약 양자역학이 변이의 원인을 제공한다면

that if quantum mechanics plays a role in mutations,

surely this must have big implications,

특정 유형의 변이를 이해하는 데 큰 도움을 줄 것입니다.

to understand certain types of mutations,

possibly even those that lead to turning a cell cancerous.

심지어 암세포를 만드는 변이까지도요.

Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,

생물학 속 양자역학의 또 다른 예는

생물학에서 가장 중요한 과정 중 하나인 광합성 안의 양자결맺음입니다.

in one of the most important processes in biology,

photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,

광합성은 식물과 박테리아가 햇빛을 받아

and using that energy to create biomass.

그 에너지를 바이오매스를 만드는 데 쓰는 겁니다.

Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.

양자결맺음은 양자 개체가 멀티태스킹을 한다는 것입니다.

It's the quantum skier.

양자 스키선수 같은거죠.

It's an object that behaves like a wave,

파동처럼 행동하여 한 방향으로만 움직이는 것이 아니라

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

but can follow multiple pathways at the same time.

동시에 여러 경로를 갈 수 있는 물체입니다.

Some years ago, the world of science was shocked

몇 년 전 과학계는 양자결맞음이

when a paper was published showing experimental evidence

박테리아 안에서 광합성을 하면서 일어난다는 걸

that quantum coherence takes place inside bacteria,

실험적으로 증명한 논문이 출판됐을 때 충격을 받았습니다.

carrying out photosynthesis.

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

엽록소에 갇힌 광자, 그러니까 빛의 입자,

the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,

햇빛의 입자인 광양자가 반응중심이란 곳으로 운반되어

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

where it can be turned into chemical energy.

화학적 에너지로 바뀐다는 겁니다.

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

여기까지 오는 데 한 길을 따라 오는 건 아닙니다.

it follows multiple pathways at once,

한 번에 여러 개의 길을 따라오죠.

to optimize the most efficient way of reaching the reaction center

폐열로 낭비되지 않으면서 반응중심에 도달하는 데

without dissipating as waste heat.

가장 효율적인 방법을 최대한 이용하기 위해서요.

Quantum coherence taking place inside a living cell.

양자 결맞음이 세포 안에서 일어난다니 정말 놀라운 발상입니다.

A remarkable idea,

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

그렇지만 이것이 실제로 일어난다는 새 논문들이 나오면서

confirming that this does indeed take place.

증거가 거의 매 주 강화되고 있습니다.

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

마지막으로 세 번째 예는 가장 아름답고 멋진 생각입니다.

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

아직 추측단계이지만 여러분께 꼭 알려드리고 싶습니다.

The European robin migrates from Scandinavia

유럽울새는 가을마다 스칸디나비아 반도에서

down to the Mediterranean, every autumn,

지중해로 내려옵니다.

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

그리고 다른 해양동물들이나 심지어는 곤충들처럼

they navigate by sensing the Earth's magnetic field.

지구의 자기장을 감지해 길을 찾습니다.

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

지구의 자기장은 매우 매우 약합니다.

it's 100 times weaker than a fridge magnet,

냉장고 자석보다 백 배 더 약하죠.

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

그런데도 생물 안의 화학적 성질에 영향을 줍니다.

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

이건 의심할 여지가 없습니다. 독일의 조류학자 부부인

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

볼프강과 로스비타 윌치코 부부가 1970년에 증명했기 때문입니다.

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

울새는 어떻게 인지는 모르지만 나침반이 내장된 것처럼 자기장을 감지해

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

방향에 대한 정보를 얻어 길을 찾는다는 것을 입증했습니다.

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

문제는 어떻게 하는지를 모른다는 겁니다.

Well, the only theory in town --

학계의 유일한 이론은, 맞는지는 모르지만 유일한 이론인데요,

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

울새가 양자얽힘이라는 것을 통해 길을 찾는다는 겁니다.

is that it does it via something called quantum entanglement.

Inside the robin's retina --

울새의 망막 안에는, 장난 하는 것이 아닙니다.

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

울새의 망막 안에 크립토크롬이라는 단백질이 있습니다. 빛에 민감하죠.

which is light-sensitive.

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

크립토크롬 안에는 양자가 얽힌 한 쌍의 전자가 있습니다.

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

양자얽힘이란 두 개의 양자가 멀리 떨어져 있으면서도

and yet somehow remain in contact with each other.

어떻게인진 몰라도 여전히 연결되어 있는 것을 뜻합니다.

Even Einstein hated this idea;

아인슈타인도 이 개념을 싫어해서 "유령같은 원격작용"이라고 불렀죠.

he called it "spooky action at a distance."

(Laughter)

(웃음)

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

아인슈타인이 싫어할 정도니 우리에게도 이 개념은 불편할 수 있습니다.

Two quantum-entangled electrons within a single molecule

한 분자 안에 있는 양자가 얽힌 두 개의 전자는

dance a delicate dance

지구 자기장에서 새가 날고 있는 방향에

that is very sensitive to the direction the bird flies

매우 민감해지도록 정교한 춤을 춥니다.

in the Earth's magnetic field.

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

이게 정확한 설명인진 모르겠지만

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

양자역학이 새들이 방향 찾는 걸 도와준다면 신나는 일 아닐까요?

Quantum biology is still in it infancy.

양자생물학은 아직 발전 초기입니다.

It's still speculative.

아직 추즉에 근거한 것입니다.

But I believe it's built on solid science.

하지만 전 탄탄한 과학 위에 지어졌다고 믿습니다.

I also think that in the coming decade or so,

그리고 저는 향후 10년 동안 우리가

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

양자생물학이 삶에 널리 퍼지는 것을 보기 시작할거라 믿습니다.

that life has evolved tricks that utilize the quantum world.

양자 세계를 활용하는 기술을 발달시켜온 그 삶에 말입니다.

Watch this space.

이 우주를 잘 보십시오.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)