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

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: SUPANUT JAISOM

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

ผมอยากจะแนะนำ ให้คุณรู้จักกับสาขาวิทยาศาสตร์เกิดใหม่

one that is still speculative but hugely exciting,

ที่ยังเป็นไปในเชิงทฤษฎี แต่น่าสนใจเป็นอย่างมาก

and certainly one that's growing very rapidly.

และเป็นสาขาที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

Quantum biology asks a very simple question:

ชีวควอนตัม ถามคำถามง่ายๆ คือ

Does quantum mechanics --

กลศาสตร์ควอนตัม --

that weird and wonderful and powerful theory

ทฤษฎีที่ประหลาดและสวยงามและทรงพลัง

of the subatomic world of atoms and molecules

ของโลกระดับเล็กกว่าอะตอม ของอะตอมและโมเลกุล

that underpins so much of modern physics and chemistry --

ที่เป็นหลักให้ฟิสิกส์และเคมียุคใหม่มากมาย --

also play a role inside the living cell?

ยังมีบทบาทสำคัญในเซลล์ที่มีชีวิตหรือไม่

In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena

หรืออีกนัยหนึ่งคือ มีกระบวนการ กลไก ปรากฏการณ์

in living organisms that can only be explained

ในสิ่งมีชีวิตที่ยังมีชีวิตหรือไม่ ที่สามารถอธิบายได้

with a helping hand from quantum mechanics?

ก็ต่อเมื่อได้รับความช่วยเหลือ จากกลศาสตร์ควอนตัม

Now, quantum biology isn't new;

เอาล่ะ ชีวควอนตัม ไม่ได้ใหม่เลย

it's been around since the early 1930s.

มันมีมาตั้งแต่ราวๆ ต้นยุค 1930

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

แต่มันเพิ่งจะได้ถูกทดลองอย่างละเอียด เมื่อทศวรรษที่ผ่านมานี้เอง

in biochemistry labs, using spectroscopy --

ในห้องทดลองชีวเคมี โดยใช้เครื่องมือตรวจวิเคราะห์สเปกตรัม

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

มันได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน ยืนยันหลักฐาน ว่ามีกลไกจำเพาะบางอย่าง

that require quantum mechanics to explain them.

ที่ต้องการกลศาสตร์ควอนตัมในการอธิบาย

Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,

ชีวควอนตัมเป็นการรวมเข้าด้วยกัน ของนักฟิสิกส์ควอนตัม นักชีวเคมี

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

นักชีวโมเลกุล มันเป็นศาสตร์ที่มีการบูรณาการณ์

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

ผมศึกษาฟิสิกส์ควอนตัม ผมเป็นนักนิวเคลียร์ฟิสิกส์

I've spent more than three decades

ผมใช้เวลาสามทศวรรษ

trying to get my head around quantum mechanics.

พยายามเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม

One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,

หนึ่งในผู้ค้นพบกลศาสตร์ควอนตัม นีล บอร์ (Niels Bohr)

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

บอกว่า ถ้าคุณไม่ทึ่งเพราะมัน แสดงว่าคุณยังไม่เข้าใจมัน

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

ฉะนั้น ผมค่อนข้างจะยินดี ที่ผมยังรู้สึกทึ่งกับมัน

That's a good thing.

นั่นเป็นเรื่องดี

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

แต่นั่นหมายความว่า ผมได้ศึกษา โครงสร้างที่เล็กมากที่สุดของจักรวาล

the building blocks of reality.

องค์ประกอบพื้นฐานของความจริง

If we think about the scale of size,

ถ้าคุณคิดถึงระดับขนาด

start with an everyday object like the tennis ball,

เริ่มจากของในชีวิตประจำวัน เช่นลูกเทนนิส

and just go down orders of magnitude in size --

และเลื่อนลงไปเรื่อยๆ ตามลำดับของขนาด

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

จากรูเข็มลงไปถึงเซลล์ ลงไปยังแบคทีเรีย ถึงเอนไซม์ --

you eventually reach the nano-world.

ในที่สุดคุณจะไปถึงโลกนาโน

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

ทีนี้ เทคโนโลยีนาโนอาจเป็นคำที่คุณเคยได้ยิน

A nanometer is a billionth of a meter.

นาโนเมตร คือหน่วยที่เล็กกว่าเมตรพันล้านเท่า

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

สาขาของผมคือนิวเคลียร์อะตอม ซึ่งเป็นจุดเล็กๆ ในอะตอม

It's even smaller in scale.

ขนาดของมันเล็กเสียยิ่งกว่า

This is the domain of quantum mechanics,

นี่คือส่วนของกลศาสตร์ควอนตัม

and physicists and chemists have had a long time

และนักฟิสิกส์ และนักเคมี ก็ใช้เวลามานานแล้ว

to try and get used to it.

ที่จะพยายามและทำความคุ้นเคยกับมัน

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

แต่ทว่า นักชีววิทยา นั้นต่างออกไปหน่อย สำหรับความคิดผมนะ

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

พวกเขาพอใจมากๆ แล้ว กับโครงสร้างโมเลกุลจากลูกบอลและไม้

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

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

ลูกบอลคืออะตอม และไม้คือพันธะระหว่างอะตอม

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

และเมื่อพวกเขาสร้างมันขึ้น มาจริงๆ ไม่ใช่ในห้องทดลอง

nowadays, they have very powerful computers

ทุกวันนี้ พวกเขามีคอมพิวเตอร์ดีๆ

that will simulate a huge molecule.

ที่จะสร้างแบบจำลองของโมเลกุลใหญ่ๆ

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

นี่คือโปรตีนที่สร้างด้วยอะตอม 100,000 อะตอม

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

มันไม่ต้องการกลศาสตร์ควอนตัม ในการอธิบายมันสักเท่าไร

Quantum mechanics was developed in the 1920s.

กลศาสตร์ควอนตัม ถูกพัฒนาขึ้นในยุค 1920

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

มันกำหนดกฎและความคิดทางคณิตศาสตร์ ที่สวยงามและทรงอิทธิพล

that explain the world of the very small.

ที่อธิบายโลกของเราในระดับที่เล็กมากๆ

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

และมันคือโลกที่ต่างออกไปมาก จากโลกในชีวิตประจำวัน

made up of trillions of atoms.

ที่สร้างด้วยอะตอมหลายล้านล้าน

It's a world built on probability and chance.

มันคือโลกที่สร้างขึ้นบนความน่าจะเป็น และโอกาส

It's a fuzzy world.

มันเป็นโลกที่คลุมเครือ

It's a world of phantoms,

มันเป็นโลกลวงตา

where particles can also behave like spread-out waves.

ที่ซึ่งอนุภาคสามารถที่จะมีพฤติกรรม เหมือนกับคลื่นที่แผ่ขยายออกไป

If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,

ถ้าคุณลองคิดถึงกลศาสตร์ควอนตัม หรือฟิสิกส์กลศาสตร์แล้ว

as the fundamental foundation of reality itself,

โดยหลักพื้นฐานของความจริงของมัน

then it's not surprising that we say

มันไม่น่าประหลาดใจเลยที่จะบอกว่า

quantum physics underpins organic chemistry.

ฟิสิกส์ควอนตัมเป็นหลักให้กับเคมีอินทรีย์

After all, it gives us the rules that tell us

ทั้งนี้ทั้งนั้น มันให้กฎที่บอกว่าเราว่า

how the atoms fit together to make organic molecules.

อะตอมเข้ามาอยู่ด้วยกัน เพื่อสร้างเป็นโมเลกุลอินทรีย์ได้อย่างไร

Organic chemistry, scaled up in complexity,

เคมีอินทรีย์ ศาสตร์ในระดับใหญ่ซับซ้อนกว่า

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

นำมาซึ่งศาสตร์อย่างชีวโมเลกุล ซึ่งแน่นอน มันนำไปสู่ชีวิต

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

ฉะนั้นในแง่มุมหนึ่ง มันก็ไม่น่าประหลาดอะไร

It's almost trivial.

มันเกือบจะเป็นเรื่องธรรมดา

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

คุณบอกว่า "เอ้า แน่ล่ะ ที่สุดแล้วชีวิตก็ต้องพึ่งกลศาสตร์ควอนตัม"

But so does everything else.

แต่อย่างอื่นก็เช่นกัน

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

สสารที่ไม่มีชีวิตอื่นๆ ที่สร้างด้วยอะตอมเป็นล้านล้านก็เช่นกัน

Ultimately, there's a quantum level

ที่สุดแล้ว มันมีระดับควอนตัม

where we have to delve into this weirdness.

ที่ซึ่งเราต้องขุดลึกลงไปในความประหลาดนี้

But in everyday life, we can forget about it.

แต่ในชีวิตประจำวัน เราสามารถลืมมันไปได้

Because once you put together trillions of atoms,

เพราะว่าเมื่อคุณนำอะตอมเป็นล้านล้าน เข้ามาอยู่ด้วยกัน

that quantum weirdness just dissolves away.

ควอนตัมประหลาดนั่นก็จะมลายไป

Quantum biology isn't about this.

ชีวควอนตัมไม่ได้เกี่ยวกับสิ่งนี้

Quantum biology isn't this obvious.

ชีวควอนตัมไม่ได้เห็นเด่นชัดขนาดนี้

Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.

แน่ล่ะ กลศาสตร์ควอนตัม ให้หลักกับชีวิตที่ระดับประมาณโมเลกุล

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

ชีวควอนตัม เกี่ยวกับการมองหา ความคิด --

the counterintuitive ideas in quantum mechanics --

ที่ไม่ธรรมดาแตกต่างจากสัญชาตญาณ ในกลศาสตร์ควอนตัม

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

และดูว่า มันมีบทบาทสำคัญ

in describing the processes of life.

ในการอธิบายกระบวนการของชีวิตหรือไม่

Here is my perfect example of the counterintuitiveness

นี่คือตัวอย่างที่สมบูรณ์ของผม สำหรับความแตกต่างจากสัญชาตญาณ

of the quantum world.

ของโลกควอนตัม

This is the quantum skier.

นี่คือนักสกีควอนตัม

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

เหมือนว่า เขาดูเป็นตัวเป็นตน เหมือนว่า เขาดูครบถ้วนสมบูรณ์ดี

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

ถึงกระนั้นเ ก็เหมือนว่าเขาวิ่งไปวิ่งมา รอบๆ ทั้งสองข้างต้นไม้ในเวลาเดียวกัน

Well, if you saw tracks like that

ครับ ถ้าคุณเห็นทางเป็นแบบนั้น

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

คุณคงเดาว่า มันคงเป็นการกระทำผาดโผน อะไรสักอย่างแน่นอน

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

แต่ในโลกควอนตัม สิ่งนี้เกิดขึ้นตลอดเวลา

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

อนุภาคทำงานหลายอย่าง พวกมันอยู่ได้สองที่ในเวลาเดียวกัน

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

พวกมันทำได้มากกว่าหนึ่งอย่างในเวลาเดียวกัน

Particles can behave like spread-out waves.

อนุภาคสามารถมีพฤติกรรม เหมือนกับคลื่นที่แผ่กระจายออกไป

It's almost like magic.

มันเกือบจะเหมือนกับมายากล

Physicists and chemists have had nearly a century

นักฟิสิกส์และนักเคมี ได้ใช้เวลาเกือบศตวรรษ

of trying to get used to this weirdness.

ที่จะพยายามทำความคุ้นเคย กับความประหลาดนี้

I don't blame the biologists

ผมไม่โทษนักชีววิทยานะ

for not having to or wanting to learn quantum mechanics.

ที่ไม่ได้สนใจ และต้องการเรียนกลศาสตร์ควอนตัม

You see, this weirdness is very delicate;

คุณก็รู้ ความประหลาดนี้มันละเอียดอ่อนมาก

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

และพวกเรานักฟิสิกส์ทำงานกันอย่างหนัก เพื่อรักษามันเอาไว้ในห้องทดลอง

We cool our system down to near absolute zero,

พวกเราทำให้ระบบเย็นจัด จนเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์

we carry out our experiments in vacuums,

เราทำการทดลองในสูญญากาศ

we try and isolate it from any external disturbance.

เราพยายามและแยกมัน จากการรบกวนภายนอกอื่นๆ

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

มันแตกต่างจากสิ่งแวดล้อมที่อบอุ่น วุ่นวาย และเสียงดังในเซลล์ที่มีชีวิตมาก

Biology itself, if you think of molecular biology,

ถ้าคุณคิดถึงชีวโมเลกุล นักชีววิทยาเอง

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

ก็ทำได้ดีที่เดียวในการอธิบายกระบวนการทั้งหมด ในชีวิต

in terms of chemistry -- chemical reactions.

ในแง่ของเคมี -- ปฏิกิริยาเคมี

And these are reductionist, deterministic chemical reactions,

และนี่คือนักคตินิยมลดทอน ปฏิกิริยาเคมีที่ถูกกำหนด

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

ที่แสดงว่า โดยหลักแล้ว ชีวิตทำมาจากของอย่างเดียวกัน เช่นเดียวกับสิ่งอื่น

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

และถ้าเราสามารถลืมกลศาสตร์ควอนตัม ในโลกเล็กๆ ไปได้แล้ว

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

เราก็ควรที่จะลืมมันไปได้ในชีววิทยาเช่นกัน

Well, one man begged to differ with this idea.

ครับ มีคนคนหนึ่งขอร้องที่จะเห็นต่าง สำหรับความคิดนี้

Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,

เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ (Erwin Schrödinger) แห่งแมวชโรดิงเจอร์อันมีชื่อเสียง

was an Austrian physicist.

เป็นนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย

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

เขาเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้ง กลศาสตร์ควอนตัม ในยุค 1920

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

ในปี ค.ศ. 1944 เขาเขียนหนังสือที่มีชื่อว่า "ชีวิตคืออะไร"

It was tremendously influential.

มันสร้างแรงบันดาลใจอย่างมาก

It influenced Francis Crick and James Watson,

มันเป็นแรงบันดาลใจ ให้กับฟรานซิส คลิก และเจมส์ วัตสัน

the discoverers of the double-helix structure of DNA.

ผู้ค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ

To paraphrase a description in the book, he says:

ในหนังสือ เขาได้พูดไว้ประมาณว่า

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

ที่ระดับโมเลกุล สิ่งมีชีวิตมีระเบียบในระดับหนึ่ง

a structure to them that's very different

มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน

from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules

ตั้งแต่การอัดกันทางเทอร์โมไดนามิกอย่างสุ่ม ของอะตอมและโมเลกุล

in inanimate matter of the same complexity.

ในสิ่งที่ไม่มีชีวิตที่มีความซับซ้อนเหมือนกัน

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

อันที่จริง สิ่งมีชีวิตเหมือนจะมีพฤติกรรม ในระเบียบนี้ ในโครงสร้างนี้

just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,

เหมือนกับสิ่งที่ไม่มีชีวิต ที่ถูกทำให้เย็นเกือบจะศูนย์องศาสัมบูรณ์

where quantum effects play a very important role.

เมื่อปฏิกิริยาควอนตัม มีบทบาทที่สำคัญมากๆ

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

มันมีอะไรพิเศษบางอย่าง เกี่ยวกับโครงสร้างและความเป็นระเบียบ

inside a living cell.

ภายในเซลล์

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

ฉะนั้น ชโรดิงเจอร์ คิดว่า บางทีกลศาสตร์ควอนตัมอาจมีบทบาทสำคัญในชีวิต

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

มันเป็นทฤษฎีมากๆ เป็นแนวคิดที่เข้าถึงได้ยาก

and it didn't really go very far.

และมันไปไหนไม่ได้ไกล

But as I mentioned at the start,

แต่อย่างที่ผมได้บอกไว้ตอนเริ่มต้น

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

ว่าใน 10 ปีที่ผ่านมา มันมีการทดลองเกิดขึ้น

showing where some of these certain phenomena in biology

ที่แสดงว่า ปรากฏการณ์ทางชีววิทยาบางอย่าง

do seem to require quantum mechanics.

ดูเหมือนจะต้องการกลศาสตร์ควอนตัม

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

ผมอยากจะให้พวกคุณชมสักสองสามอย่าง ที่น่าตื่นเต้น

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

นี่คือปรากฎการณ์หนึ่งที่เป็นที่รู้จักกันดีที่สุด ในโลกควอนตัม

quantum tunneling.

ควอนตัม ทันเนอลิง (quantum tunnelling)

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

กล่องทางซ้ายแสดงให้เห็น การแผ่กระจายออก แบบคลื่น

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

ของตัวควอนตัม -- อนุภาค เช่นเดียวกับ อิเล็กตรอน

which is not a little ball bouncing off a wall.

ซึ่งมันไม่ใช่ลูกบอลเล็กๆ ที่กระเด้งเมื่อชนกำแพง

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

มันเป็นคลื่นที่มีบางคุณสมบัติ ที่สามารถแทรกผ่าน

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

กำแพงแข็งๆ ได้อย่างกับผีทะลุกำแพง

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

คุณสามารถเห็นรอยเปรอะของแสง ในทางขวาของกล่อง

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

ควอนตัม ทันเนอลิง อธิบายว่า อนุภาคสามารถกระทบกับสิ่งกีดขวางที่ผ่านไม่ได้

and yet somehow, as though by magic,

และไม่ว่าด้วยอะไรก็ดี

disappear from one side and reappear on the other.

มันล่องหนจากด้านหนึ่ง และไปโผล่อีกด้านหนึ่ง ราวกับโดยมายากล

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

วิธีที่ดีที่สุดที่จะอธิบายก็คือ ถ้าคุณต้องการขว้างบอลข้ามกำแพง

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

คุณต้องให้พลังงานมันมากพอ เพื่อให้มันข้ามจุดสูงสุดของกำแพงไป

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

ในโลกควอนตัม คุณไม่ต้องขว้างมันข้ามกำแพง

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

คุณขว้างมันไปที่กำแพงเลย แล้วมันจะมีความน่าจะเป็นที่ไม่ใช่ศูนย์แน่นอน

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

ที่มันจะหายไปจากด้านของคุณ และปรากฏขึ้นที่อีกด้านหนึ่ง

This isn't speculation, by the way.

สิ่งนี้ไม่อาจสังเกตุได้นะครับ

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

เราค่อนข้างพอใจ -- อ่า "พอใจ" ไม่ค่อยจะเป็นคำที่เหมาะเท่าไรเลย

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

we are familiar with this.

เราคุ้นเคยกับมัน

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

Quantum tunneling takes place all the time;

ควอนตัม ทันเนอลิง เกิดขึ้นตลอดเวลา

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

อันที่จริง มันเป็นเหตุผล ว่าทำไมพระอาทิตย์จึงส่องสว่าง

The particles fuse together,

และอนุภาคหลอมรวมกัน

and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.

และดวงอาทิตย์เปลี่ยนไฮโดรเจน ไปเป็นฮีเลียมผ่านควอนตัน ทันเนอลิง

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

ย้อนกลับไปในยุค 70 และ 80 มีการค้นพบว่า ควอนตัม ทันเนอลิง ยังเกิดขึ้น

inside living cells.

ภายในเซลล์สิ่งมีชีวิต

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

เอนไซม์ แรงม้าของชีวิต ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี --

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

เอนไซม์คือชีวโมเลกุลที่เร่งความเร็ว ของปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ที่มีชีวิต

by many, many orders of magnitude.

ให้เร็วกว่าลำดับความเร็วปกติมากๆ

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

และมันก็เป็นปริศนามาตลอดว่า พวกมันทำอย่างนั้นได้อย่างไร

Well, it was discovered

ครับ มันถูกค้นพบ

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

ว่าหนึ่งในกลเม็ดที่เอนไซม์ที่มีวิวัฒนาการ พัฒนาเพื่อมาดำเนินการ

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

ก็คือการถ่ายโอนอนุภาคระดับเล็กกว่าอะตอม เช่น อิเล็กตรอน และแน่นอน โปรตอน

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

จากหนึ่งส่วนของโมเลกุล และอื่นๆ ผ่านควอนตัม โฟตอน

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

มันมีประสิทธิภาพ มันรวดเร็ว มันล่องหนได้ --

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

โปรตอนสามารถล่องหนจากที่หนึ่ง และไปปรากฏอีกที่หนึ่ง

Enzymes help this take place.

เอนไซม์ช่วยทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้น

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

นี่คืองานวิจัยในช่วงยุค 80

particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.

โดยเฉพาะจากกลุ่มที่เบิร์กลี ของ จูดิท คลินแมน

Other groups in the UK have now also confirmed

กลุ่มอื่นๆ ในสหราชอาณาจักร ยังได้ยืนยัน

that enzymes really do this.

ว่าเอนไซม์ทำแบบนั้นจริงๆ

Research carried out by my group --

งานวิจัยที่ทำโดยกลุ่มของผม --

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

อย่างที่ผมได้บอก ผมเป็นนักฟิสิกส์นิวเคลียร์

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

แต่ผมรู้ว่า ผมมีเครื่องมือเหล่านี้ ในการใช้กลศาสตร์ควอนตัม

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

ในนิวเคลียร์อะตอม และผมสามารถ ใช้เครื่องมือเหล่านี้กับศาสตร์ด้านอื่นได้เช่นกัน

One question we asked

คำถามหนึ่งที่เราถาม

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

คือว่าควอนตัม ทันเนอลิง มีบทบาทสำคัญ ในการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอหรือไม่

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

อีกครั้ง ที่นี่ไม่ใช่แนวคิดใหม่เลย มันย้อนกลับไปได้ถึงต้นยุค 60

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

สองสายของดีเอ็นเอ โครงสร้างเกลียวคู่

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

ถูกยึดอยู่ด้วยกันโดยขั้นบันได มันมีหน้าตาเหมือนบันไดเวียน

And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --

และขั้นบันไดเหล่านั้นคือพันธะไฮโดรเจน --

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

โปรตอน ที่ทำหน้าที่เป็นกาวระหว่างสองสาย

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

ฉะนั้น ถ้าคุณมองเข้าไปจะเห็นว่า พวกมันกำลังยึดโมเลกุลใหญ่ๆ เหล่านี้ --

nucleotides -- together.

นิวคลีโอไทด์ -- เอาไว้ด้วยกัน

Zoom in a bit more.

มองลึกเข้าไปอีก

So, this a computer simulation.

นี่คือภาพจำลองคอมพิวเตอร์

The two white balls in the middle are protons,

ลูกบอลสีขาวสองลูกตรงกลางคือโปรตอน

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

และคุณเห็นได้ว่ามันเป็นพันธะไฮโดรเจนคู่

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

ตัวหนึ่งชอบที่จะอยู่ทางด้านหนึ่ง และอีกตัวอยู่อีกด้านหนึ่ง

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

ของสองสายที่ขนานกันลงไปตามยาว ซึ่งคุณมองไม่เห็น

It can happen that these two protons can hop over.

มันเกิดขึ้นได้ ที่ทั้งสองโปรตอนจะกระโดดข้าม

Watch the two white balls.

ดูที่บอลขาวสองลูก

They can jump over to the other side.

พวกมันกระโดดข้ามไปยังอีกด้าน

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

ถ้าสองสายของดีเอ็นเอแยกออกจากกัน ซึ่งนำไปสู่กระบวนการกรทำซ้ำ

and the two protons are in the wrong positions,

และโปรตอนทั้งสองอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง

this can lead to a mutation.

มันอาจนำไปสู่การกลายพันธุ์

This has been known for half a century.

สิ่งนี้เป็นที่รู้กันมาครึ่งศตวรรษแล้ว

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

คำถามก็คือ เป็นไปได้มากน้อยแค่ไหนที่มันจะทำอย่างนั้น

and if they do, how do they do it?

และถ้าพวกมันเป็นอย่างนั้น พวกมันทำอย่างนั้นได้อย่างไร

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

มันกระโดดข้ามเหมือนลูกบอลที่ข้ามกำแพง

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

หรือพวกมันควอนตัม ทันเนล ผ่านไป แม้ว่าพวกมันจะมีพลังงานไม่พอ

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

คำอธิบายล่าสุดกล่าวว่า ควอนตัม ทันเนอลิง สามารถมีบทบาทสำคัญตรงนี้

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

เรายังไม่รู้แน่ว่ามันมีความสำคัญอย่างไร

this is still an open question.

มันยังเป็นคำถามปลายเปิด

It's speculative,

มันยังเป็นทฤษฎี

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

แต่นี่เป็นคำถามหนึ่ง ที่สำคัญมากๆ

that if quantum mechanics plays a role in mutations,

ว่าถ้ากลศาสตร์ควอนตัม มีบทบาทสำคัญกับการกลายพันธุ์

surely this must have big implications,

แน่ล่ะว่านี่จะต้องเป็นการสื่อความที่สำคัญ

to understand certain types of mutations,

ที่จะทำให้เข้าใจการกลายพันธุ์บางชนิด

possibly even those that lead to turning a cell cancerous.

บางที ชนิดเหล่านั้น อาจนำไปสู่การเปลี่ยนเซลล์มะเร็ง

Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,

อีกตัวอย่างหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม ในชีววิทยา คือความสัมพันธ์ควอนตัม

in one of the most important processes in biology,

หนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดของชีววิทยา

photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,

การสังเคราะห์แสง พืชและแบคทีเรียรับแสงแดด

and using that energy to create biomass.

และใช้พลังงานนั้นในการสร้างมวลชีวภาพ

Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.

ความสัมพันธ์ควอนตัม เป็นศาสตร์ของตัวควอนตัมที่ทำหลากหน้าที่

It's the quantum skier.

มันเป็นนักเล่นสกีควอนตัม

It's an object that behaves like a wave,

มันเป็นวัตถุที่ทำหน้าที่เหมือนกับคลื่น

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

ฉะนั้น มันจึงไม่ใช่แค่เคลื่อน ไปในทางใดทางหนึ่ง

but can follow multiple pathways at the same time.

แต่ยังไปตามทางได้หลายทางในเวลาเดียวกัน

Some years ago, the world of science was shocked

หลายปีก่อน วงการวิทยาศาสตร์โลกถึงกับช๊อค

when a paper was published showing experimental evidence

เมื่อเอกสารวิชาการถูกตีพิมพ์ แสดงหลักฐานการทดลอง

that quantum coherence takes place inside bacteria,

ว่าความสัมพันธ์ควอนตัม เกิดขึ้นในแบคทีเรีย

carrying out photosynthesis.

ที่มีกระบวนการสังเคราห์ด้วยแสง

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

แนวคิดก็คือ โฟตอน อนุภาคของแสง แสงอาทิตย์

the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,

ควอนตัมของแสดง ที่ถูกจับไว้โดยโมเลกุลคลอโรฟิล

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

ถูกส่งต่อไปยังสิ่งที่เรียกว่าศูนย์ปฏิกิริยา

where it can be turned into chemical energy.

ที่ซึ่งมันสามารถถูกเปลี่ยนไป เป็นพลังงานเคมี

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

และเพื่อจะไปให้ถึงตรงนั้น มันไม่ได้แค่ตามทางเพียงทางเดียว

it follows multiple pathways at once,

มันตามหลายช่องทางในเวลาเดียวกัน

to optimize the most efficient way of reaching the reaction center

เพื่อที่จะปรับหาวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด เพื่อให้ไปถึงศูนย์กลางปฏิกิริยา

without dissipating as waste heat.

โดยปราศจากการค่อยๆ สูญเสียพลังงาน ในรูปความร้อน

Quantum coherence taking place inside a living cell.

ความสัมพันธ์เชิงควอนตัม เกิดขึ้นภายในเซลล์ที่มีชีวิต

A remarkable idea,

เป็นความคิดที่ยอดเยี่ยม

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

และแน่ล่ะ หลักฐานก็เพิ่มขึ้นเกือบทุกสัปดาห์

confirming that this does indeed take place.

ยื่นยันว่ามันจะต้องเกิดขึ้น

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

ตัวอย่างที่สาม และเป็นตัวอย่างสุดท้ายของผม เป็นแนวคิดที่สวยงามที่สุด

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

มันยังเป็นทฤษฎีอยู่ แต่ผมจะต้องเล่าให้คุณฟัง

The European robin migrates from Scandinavia

นกโรบินยุโรปอพยพจากสแกนดิเนเวีย

down to the Mediterranean, every autumn,

ลงมายังเมนิเตอเรเนียนทุกๆ ฤดูใบไม้ร่วง

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

และเช่นเดียวกับสัตว์และแมลงอพยพอื่นๆ

they navigate by sensing the Earth's magnetic field.

มันเดินทางโดยอาศัยการสัมผัส สนามแม่เหล็กโลก

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

ทีนี้ สนามแม่เหล็กโลกมีแรงอ่อนมากๆ

it's 100 times weaker than a fridge magnet,

มันอ่อนกว่าแม่เหล็กติดตู้เย็น 100 เท่า

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

แต่อย่างไรก็ดี ยังส่งผลต่อสารเคมี ในร่างกายสิ่งมีชีวิต

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

ฉะนั้น ไม่น่าแปลกใจเลย -- นักปักษีวิทยาสองสามีภรรยาชาวเยอรมัน

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

โวฟกัง และโรสวิต้า วิลทส์ชโค ในยุค 1970 ยืนยันว่า

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

นกโรบินหาทางได้ ไม่ว่าด้วยกระบวนการใด ที่ทำให้สามารถสัมผัสได้ถึงพลังสนามแม่เหล็กโลก

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

เพื่อบอกข้อมูลทิศทาง เข็มทิศที่ฝังเอาไว้ในการทำงาน

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

ปริศนา ความลึกลับคือ มันทำอย่างนั้นได้อย่างไร

Well, the only theory in town --

ครับ นั่นก็เป็นแค่ทฤษฎี --

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

เราไม่รู้ว่ามันเป็นทฤษฎีที่ถูกต้องหรือเปล่า แต่มันเป็นเพียงทฤษฎีเดียวที่เรามี --

is that it does it via something called quantum entanglement.

มันทำให้เกิดสิ่งนั้นขึ้นผ่านอะไรบางอย่าง ที่เรียกว่า ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์

Inside the robin's retina --

ภายในจอตาของนกโรบิน --

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

ผมไม่ได้ล้อเล่นนะ -- ในจอตาของนกโรบิน มีโปรตีนที่เรียกว่า คริปโตโครม

which is light-sensitive.

ซึ่งไวต่อแสง

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

ภายในคริปโตโครม คู่ของอิเล็กตรอนเป็น ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์ (quantum-entangled)

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

ที่นี้ ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์ คือเมื่ออนุภาคทั้งสองอยู่ห่างกัน

and yet somehow remain in contact with each other.

แต่ว่าด้วยเหตุใดก็ตามที ยังสัมพันธ์ต่อกันและกันอยู่

Even Einstein hated this idea;

แม้แต่ไอสไตน์ก็เกลียดความคิดนี้

he called it "spooky action at a distance."

เขาเรียกมันว่า "การกระทำทางไกลอันน่าขนลุก"

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

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

แล้วถ้าไอสไตน์ไม่ชอบมัน ฉะนั้นเราทุกคนก็คงไม่สบายใจ

Two quantum-entangled electrons within a single molecule

อิเล็กตรอนควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์ทั้งสอง ภายในโมเลกุลเดี่ยว

dance a delicate dance

เต้นรำอย่างอ่อนช้อย

that is very sensitive to the direction the bird flies

ซึ่งมันอ่อนไหวมาก ต่อทิศทางที่นกบิน

in the Earth's magnetic field.

ในสนามแม่เหล็กโลก

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

เราไม่รู้ว่ามันเป็นคำอธิบายที่ถูกต้องหรือไม่

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

แต่ ว้าว มันจะไม่น่าตื่นเต้นหรอกหรือ ถ้ากลศาสตร์ควอนตัมช่วยนำทางนก

Quantum biology is still in it infancy.

ชีวควอนตัมนั้นยังแบเบาะอยู่

It's still speculative.

มันยังเป็นเพียงทฤษฎี

But I believe it's built on solid science.

แต่ผมเชื่อว่า มันมีรากฐานมาจากวิทยาศาสตร์แท้ๆ

I also think that in the coming decade or so,

ผมยังคิดว่า ในอีกประมาณทศวรรษที่กำลังมาถึงนี้

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

เรากำลังจะเริ่มเห็นมันจริงๆ มันแพร่กระจายชีวิต --

that life has evolved tricks that utilize the quantum world.

ชีวิตได้วิวัฒนาการกลเม็ด ที่ใช้โลกควอนตัม

Watch this space.

จับตามองมันไว้ให้ดี

Thank you.

ขอบคุณครับ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)