La fisica della vita: La nuova scienza della biologia quantistica

«کتاب انقلابی. برای کسانی که به دنبال یک کتاب واقعاً اصلی در زمینه تحقیقاتی کاملاً جدید هستند.»

Financial Times

هیچ کس این کار را نکرده است. بسیار موفق به ایجاد زندگی شده است. تا به امروز، حتی با وجود تمام اعلان‌های غم انگیز «زیست شناسی مصنوعی»، تنها راه برای «ساختن» زندگی، همیشه و فقط زندگی است. بدیهی است که یک عنصر هنوز در حال فرار از ما است، چیزی که پیچیدگی این پدیده حیاتی را توضیح می دهد.

اما، بر اساس آزمایش های دقیق و تکرارپذیر بسیار اخیر، ما شاید در حال شروع به درک آنچه در آنجا اتفاق می افتد هستیم. ، در اعماق سلول های زنده، و ما در نهایت شروع به درک پدیده هایی می کنیم که برای قرن ها غیرقابل توضیح به نظر می رسید، دقیقاً با استفاده از دنیای عجیب و غریب و ضد شهودی کوانتوم.

برای مثال، به نظر می رسد قدرت باورنکردنی فتوسنتز کارایی بی‌نظیر آن را مدیون این واقعیت است که در نقطه‌ای از فرآیند، ذرات زیراتمی درگیر به لطف پدیده‌های کوانتومی به طور همزمان در دو نقطه مجزا یافت می‌شوند. حتی عملکرد آنزیم ها، که اساس زنده بودن ماست، کمال تقریباً معجزه آسای خود را مدیون این واقعیت است که در طی واکنش شیمیایی به نظر می رسد برخی از ذرات از یک نقطه \"ناپدید\" می شوند تا فوراً در جای دیگر \"ماده شوند\". و گنجشک اروپایی که هر ساله از شمال اروپا به شمال آفریقا مهاجرت می کند چطور؟ چگونه راه خود را پیدا می کند؟ فیزیک کوانتومی دوباره به بیرون نگاه می کند: برخورد یک فوتون به سلول تخصصی شبکیه چشم این پرنده کوچک کافی است و گنجشک یک \"قطب نمای کوانتومی\" باورنکردنی در اختیار دارد تا خود را در جهان جهت دهی کند.

تا نه. مدت ها پیش دنیای کوانتومی عجیب و پیچیدگی گریزان زندگی مانند دو حوزه دوردست به نظر می رسید، بدون نقطه تماس. اما \"زیست شناسی کوانتومی\" - این علم کاملاً جدید - شروع به در هم تنیدن چیزها می کند و اسرار باستانی را آشکار می کند که این کتاب برای اولین بار به روشی قابل دسترس توضیح می دهد.

ما قبلاً می دانستیم که کوانتوم ها اساس واقعیت فیزیکی هستند. دوگانگی موج-ذره، درهم تنیدگی و تونل زنی ایده های انتزاعی نیستند: آنها توصیف دقیقی از واقعیت هستند.

آنچه ما نمی دانستیم - و الخلیلی و مک فادن در اینجا به روشی مثال زدنی به ما می گویند - این است که زندگی درست در مرز بین دنیای کلاسیک و دنیای کوانتومی قرار دارد: کشتی‌ای که در میان آب‌های درخشان کوانتا شخم می‌زند و مبهم‌ترین و جذاب‌ترین ویژگی‌های خود را از این‌ها می‌گیرد.

**

«Un libro rivoluzionario. Per chi cerca un libro davvero originale su un campo di ricerca completamente nuovo.»

Financial Times

Nessuno finora è riuscito a creare la vita. A tutt’oggi, pur con tutte le dichiarazioni roboanti della «biologia sintetica», l’unico modo per «costruire» la vita è sempre e solo la vita. È evidente che ci sfugge ancora un ingrediente, qualcosa che spieghi la complessità del fenomeno vitale.

Tuttavia, sulla base di recentissimi esperimenti, rigorosi e ripetibili, stiamo forse cominciando a capire cosa succede laggiù, nel profondo delle cellule viventi, e ci stiamo finalmente avviando a capire fenomeni che per secoli erano parsi inspiegabili, proprio attingendo al bizzarro e controintuitivo mondo dei quanti.

L’incredibile forza della fotosintesi, ad esempio, sembra dovere la sua inarrivabile efficienza al fatto che a un certo punto del processo le particelle subatomiche coinvolte si trovano contemporaneamente in due punti distinti grazie ai fenomeni quantistici. Anche il funzionamento degli enzimi, la base stessa del nostro essere in vita, deve la sua perfezione quasi miracolosa al fatto che nel corso della reazione chimica alcune particelle sembrano «svanire» da un punto per «materializzarsi» istantaneamente da un’altra parte. E che dire del passero europeo, che ogni anno migra dal Nordeuropa al Nordafrica? Come trova la strada? Di nuovo la fisica quantistica fa capolino: basta un singolo fotone che colpisca una cellula specializzata della retina di questo uccellino ed ecco che il passero si trova a disposizione un’incredibile «bussola quantistica» per orientarsi nel mondo.

Fino a poco tempo fa lo strano mondo dei quanti e la complessità sfuggente della vita sembravano due domini distanti, senza alcun punto di contatto. Ma la «biologia quantistica» – questa nuovissima scienza – inizia a intrecciare le cose, svelando antichi misteri, che questo libro spiega per la prima volta in maniera accessibile.

Sapevamo già che i quanti sono alla base della realtà fisica. La dualità onda-particella, l’entanglement e il tunnelling non sono idee astratte: sono descrizioni accurate della realtà.

Quello che non sapevamo – e che Al-Khalili e McFadden ci raccontano qui in maniera esemplare – è che la vita si trova proprio sul confine tra mondo classico e mondo quantistico: una nave che solca le acque spumeggianti dei quanti, traendo proprio da queste le sue caratteristiche più elusive e affascinanti.

**