1
00:00:01,190 --> 00:00:05,718
میخواهم که به شما یکی از عرصههای
نوظهور علم را معرفی کنم،

2
00:00:05,742 --> 00:00:09,685
عرصه ای که هنوز بر اساس حدس است
ولی بسیار هیجان انگیز،

3
00:00:09,709 --> 00:00:12,338
و بدون شک شاخهای است که 
به سرعت در حال رشد است.

4
00:00:13,448 --> 00:00:17,496
زیست شناسی کوانتومی
یک سوال ساده میپرسد:

5
00:00:17,520 --> 00:00:18,870
آیا مکانیک کوانتومی--

6
00:00:18,894 --> 00:00:22,196
این تئوری عجیب و فوق العاده
و قدرتمندِ

7
00:00:22,220 --> 00:00:24,908
دنیای زیراتمیِ اتمها و مولکولها

8
00:00:24,932 --> 00:00:28,420
که شالوده فیزیک و شیمی نوین است--

9
00:00:28,444 --> 00:00:31,856
نقشی در درون یک سلول زنده ایفا میکند؟

10
00:00:31,880 --> 00:00:35,959
به بیان دیگر: آیا فرایندها، سازوکارها 
و پدیدههایی

11
00:00:35,983 --> 00:00:39,971
در ترکیبات زنده وجود دارند
که تنها توسط

12
00:00:39,995 --> 00:00:42,738
دست یاری رسان مکانیک کوانتومی
قابل توضیح باشند؟

13
00:00:43,546 --> 00:00:45,183
زیست شناسی کوانتومی شاخهای تازه نیست:

14
00:00:45,207 --> 00:00:47,608
از اوایل دهه ۱۹۳۰ وجود داشته است.

15
00:00:47,928 --> 00:00:51,643
ولی تنها دردهه اخیر یا همین حدود بوده
که آزمایشهای دقیقی--

16
00:00:51,667 --> 00:00:55,131
در آزمایشگاه های بیوشیمی
بوسیله طیف سنجی--

17
00:00:55,155 --> 00:01:02,018
شواهد شفاف و قاطعی نشان دادهاند
که سازوکارهای مشخصی وجود دارند

18
00:01:02,042 --> 00:01:04,553
که به مکانیک کوانتومی برای
توضیح دادن آنها احتیاج است.

19
00:01:05,674 --> 00:01:09,003
زیست شناسی کوانتومی 
فیزیکدانان کوانتومی، بیوشیمیدانها،

20
00:01:09,027 --> 00:01:12,668
و زیست شناسان مولکولی را گرد هم می آورد--
این شاخهای بسیار بین رشته ای است.

21
00:01:12,692 --> 00:01:16,621
من از شاخه فیزیک کوانتومی هستم،
من یک فیزیکدان هسته ای هستم.

22
00:01:16,645 --> 00:01:18,910
من بیش از سه دهه صرف کردم

23
00:01:18,934 --> 00:01:21,863
در تلاش برای اینکه از
مکانیک کوانتومی سر در بیاورم.

24
00:01:21,887 --> 00:01:24,380
یکی از بنیانگذاران مکانیک کوانتومی،
نیلز بوهر،

25
00:01:24,404 --> 00:01:27,754
میگوید، اگر از آن شگفت زده نشدهاید 
پس شما آن را نفهمیدهاید.

26
00:01:28,237 --> 00:01:31,080
پس من به نوعی خوشحالم
که هنوز از آن شگفت زده هستم.

27
00:01:31,104 --> 00:01:32,849
این چیز خوبی هست.

28
00:01:32,873 --> 00:01:39,758
اما این یعنی من کوچکترین ساختارهای عالم را
مطالعه میکنم--

29
00:01:39,782 --> 00:01:41,857
سنگ بنای واقعیت.

30
00:01:41,881 --> 00:01:45,096
اگر شما درباره مقیاس اندازه فکر میکنید،

31
00:01:45,120 --> 00:01:48,072
با یک شی روزمره مثل توپ تنیس شروع کنید،

32
00:01:48,096 --> 00:01:50,997
بعد فقط چندین مرتبه دراندازه پایین بروید--

33
00:01:51,021 --> 00:01:56,218
از سوراخ یک سوزن تا یک سلول،
تا یک باکتری، تا یک آنزیم--

34
00:01:56,242 --> 00:01:57,971
بالاخره به جهان نانو میرسید.

35
00:01:57,995 --> 00:02:00,490
اکنون، شاید اصطلاح نانوفناوری را
شنیده باشید.

36
00:02:00,841 --> 00:02:03,694
یک نانومتر یک میلیاردمِ متر است.

37
00:02:04,560 --> 00:02:08,930
زمینه کار من هسته اتم است،
که یک نقطه ریز درون یک اتم است.

38
00:02:08,954 --> 00:02:10,886
در مقیاس، این حتی کوچک تر است.

39
00:02:10,910 --> 00:02:12,828
این قلمرو مکانیک کوانتومی است،

40
00:02:12,852 --> 00:02:15,368
و فیزیکدانان و شیمیدانان زمان درازی
صرف کردهاند

41
00:02:15,392 --> 00:02:16,693
تا تلاش کنند و به آن عادت کنند.

42
00:02:17,248 --> 00:02:21,705
در سوی دیگر، زیست شناسان
به نظر من، قسر در رفتهاند.

43
00:02:22,071 --> 00:02:26,402
آنها با مدل مولکولی توپ و میله خودشان
خیلی خوشحال هستند.

44
00:02:26,426 --> 00:02:27,508
(خنده حضار)

45
00:02:27,532 --> 00:02:30,730
توپها، اتمها هستند و میله ها
پیوند بین اتمها هستند.

46
00:02:30,754 --> 00:02:33,248
و وقتی که نمیتوانند از لحاظ فیزیکی
آنها را در آزمایشگاه بسازند،

47
00:02:33,272 --> 00:02:35,664
این روزها، رایانه های بسیار قدرتمندی دارند

48
00:02:35,688 --> 00:02:37,655
که یک مولکول عظیم را شبیه سازی میکنند.

49
00:02:37,679 --> 00:02:41,343
این یک پروتئین متشکل از
صد هزار اتم است.

50
00:02:42,003 --> 00:02:46,338
این واقعا از روش مکانیک کوانتومی
به کار زیاد برای توضیح احتیاج ندارد.

51
00:02:47,695 --> 00:02:50,584
مکانیک کوانتومی در دهه ۱۹۲۰
بسط پیدا کرد.

52
00:02:50,965 --> 00:02:57,845
این یک مجموعه از قوانین ریاضی و 
ایده های زیبا و قدرتمند است که

53
00:02:57,869 --> 00:03:00,477
جهانِ بسیار کوچکها را توضیح می دهد.

54
00:03:00,501 --> 00:03:03,873
و این یک جهان کاملا متفاوت از
جهان روزمره ما است،

55
00:03:03,897 --> 00:03:05,416
تشکیل شده از میلیونها میلیون اتم.

56
00:03:05,440 --> 00:03:08,997
این یک دنیای بنا شده بر احتمالات و
شانس است.

57
00:03:09,818 --> 00:03:11,120
این یک جهان درهم برهم است.

58
00:03:11,144 --> 00:03:12,874
این جهان اشباح است،

59
00:03:12,898 --> 00:03:16,246
که ذرات هم میتوانند مانند امواج گسترده
رفتار کنند.

60
00:03:18,157 --> 00:03:21,019
پس اگر مکانیک کوانتومی یا
فیزیک کوانتومی را

61
00:03:21,043 --> 00:03:26,257
به عنوان بنیان حقیقت تصور کنیم،

62
00:03:26,281 --> 00:03:28,011
بنابراین تعجبی ندارد که بگوییم

63
00:03:28,035 --> 00:03:30,455
فیزیک کوانتومی اساس
شیمی آلی است.

64
00:03:30,479 --> 00:03:32,599
بالاخره، این، قوانینی به ما 
ارائه میدهد که به ما می گوید

65
00:03:32,623 --> 00:03:35,264
اتمها چگونه به هم جفت میشوند
تا مولکولهای آلی را بسازند.

66
00:03:35,288 --> 00:03:38,527
شیمی آلی، وسیع از جنبه پیچیدگی،

67
00:03:38,551 --> 00:03:41,873
به ما زیست شناسی مولکولی را ارائه میکند
که البته به بحث حیات ختم میشود.

68
00:03:42,174 --> 00:03:44,151
پس از یک جنبه، این به نوعی تعجب آور نیست.

69
00:03:44,175 --> 00:03:45,389
این تقریبا بدیهی است.

70
00:03:45,413 --> 00:03:49,633
شما می گویید، "خب، البته حیات نهایتا
باید به مکانیک کوانتومی بستگی داشته باشد".

71
00:03:50,141 --> 00:03:52,531
اما درباره همه چیز همین طور است.

72
00:03:52,555 --> 00:03:56,170
به همچنین هر ماده غیر زنده ای،
متشکل از میلیونها میلیون اتم.

73
00:03:56,501 --> 00:04:01,379
در آخر، سطح کوانتومی وجود دارد

74
00:04:01,403 --> 00:04:03,586
که ما باید در این عجیب بودن
کاوش کنیم.

75
00:04:03,610 --> 00:04:06,026
ولی در زندگی روزمره،
میتوانیم این قضیه را فراموش کنیم.

76
00:04:06,404 --> 00:04:09,603
چون وقتی شما میلیونها میلیون اتم را 
کنار هم گذاشتید،

77
00:04:09,627 --> 00:04:12,242
این عجیب بودن کوانتومی
محو میشود.

78
00:04:15,288 --> 00:04:17,857
زیست شناسی کوانتومی در این باره نیست.

79
00:04:17,881 --> 00:04:20,437
زیست شناسی کوانتومی اینقدر واضح نیست.

80
00:04:20,461 --> 00:04:24,690
البته مکانیک کوانتومی در سطح مولکولی
بنیان حیات است.

81
00:04:25,254 --> 00:04:31,258
زیست شناسی کوانتومی درباره نگریستن به
غیر بدیهیها است--

82
00:04:31,282 --> 00:04:35,758
ایده های بر خلاف انتظار عقل
در مکانیک کوانتومی--

83
00:04:35,782 --> 00:04:38,797
والبته، اینکه ببیند آیا آنها
نقش مهمی در توضیح

84
00:04:38,821 --> 00:04:41,273
فرایندهای حیات بازی میکنند.

85
00:04:42,653 --> 00:04:47,873
اینجا مثال بی نقص من درباره
خلاف انتظار بودنِ

86
00:04:47,897 --> 00:04:49,343
دنیای کوانتومی است.

87
00:04:49,367 --> 00:04:50,618
این اسکی باز کوانتومی است.

88
00:04:50,642 --> 00:04:53,282
او به نظر صدمه نخورده،
او به نظر کاملا سالم است،

89
00:04:53,306 --> 00:04:57,433
با این حال، بنظر میرسد که او
از هر دو سمت درخت همزمان رد شده است.

90
00:04:57,457 --> 00:04:59,120
بسیار خوب، اگر شما ردی
اینچنین میدیدید

91
00:04:59,144 --> 00:05:01,453
می گفتید که البته این یک جور
بدلکاری بوده است.

92
00:05:01,477 --> 00:05:04,068
اما در جهان کوانتومی،
این اتفاق همیشه رخ میدهد.

93
00:05:04,864 --> 00:05:07,890
ذرات میتوانند چند کار همزمان انجام دهند،
آنها میتوانند در یک لحظه در دو جا باشند.

94
00:05:07,914 --> 00:05:10,242
آنها میتوانند در یک زمان
بیش از دو کار انجام دهند.

95
00:05:10,266 --> 00:05:12,909
ذرات میتوانند مانند امواج
گسترده شده رفتار کنند.

96
00:05:13,298 --> 00:05:14,897
این تقریبا مثل جادو است.

97
00:05:15,538 --> 00:05:18,287
فیزیکدانها و شیمیدانها
تقریبا یک قرن فرصت تلاش

98
00:05:18,311 --> 00:05:20,957
برای عادت کردن به این
عجیب بودن را داشته اند.

99
00:05:21,445 --> 00:05:22,795
من زیست شناسان را سرزنش نمیکنم

100
00:05:22,819 --> 00:05:25,454
برای اینکه مجبور نیستند یا نمیخواهند
که مکانیک کوانتومی یاد بگیرند.

101
00:05:25,478 --> 00:05:28,676
میدانید، این عجیب بودن خیلی ظریف است؛

102
00:05:28,700 --> 00:05:33,150
و ما فیزیکدانها سخت تلاش میکنیم
که آن را در آزمایشگاه حفظ کنیم.

103
00:05:33,174 --> 00:05:37,378
ما سیستمهایمان را تا نزدیک
صفر مطلق سرد میکنیم،

104
00:05:37,402 --> 00:05:39,347
آزمایشهایمان را در خلا انجام میدهیم،

105
00:05:39,371 --> 00:05:42,898
ما تلاش میکنیم و آن را از
هر مزاحمت خارجی مجزا میکنیم.

106
00:05:43,602 --> 00:05:48,680
این خیلی متفاوت از محیط گرم،
نامرتب و شلوغ یک سلول زنده است.

107
00:05:49,960 --> 00:05:52,747
اگر به زیست شناسی مولکولی فکر کنید،
زیست شناسی به خودی خود،

108
00:05:52,771 --> 00:05:56,228
بنظر میرسد که در توضیح فرایند حیات
در قالب شیمی--واکنشهای شیمیایی---

109
00:05:56,252 --> 00:05:58,738
خیلی خوب عمل کرده است.

110
00:05:58,762 --> 00:06:03,612
و اینها فرایندهای شیمیایی
ساده کننده و قطعی هستند که نشان میدهند،

111
00:06:03,636 --> 00:06:08,750
به ضرورت، حیات از همان موادی که دیگر
چیزها از آن تشکیل شدهاند درست شده است،

112
00:06:08,774 --> 00:06:11,834
و اگر ما میتوانیم بیخیال مکانیک کوانتومی
در جهان کلان بشویم،

113
00:06:11,858 --> 00:06:15,104
پس باید قادر باشیم که در زیست شناسی هم
بیخیال آن باشیم.

114
00:06:15,706 --> 00:06:19,070
خوب، یک مرد مودبانه
با این ایده مخالفت کرد.

115
00:06:20,062 --> 00:06:23,531
ِاروین شرودینگر، همان شرودینگرِ
معروفِ گربه شرودینگر

116
00:06:23,555 --> 00:06:24,872
یک فیزیکدان اتریشی بود.

117
00:06:24,896 --> 00:06:28,079
او یکی از بنیانگذاران مکانیک کوانتومی
در سالهای دهه ۱۹۲۰ بود.

118
00:06:28,663 --> 00:06:31,370
در سال ۱۹۴۴، کتابی نوشت به اسم
"حیات چیست؟"

119
00:06:31,839 --> 00:06:33,570
این کتاب بسیار تاثیرگذار بود.

120
00:06:33,594 --> 00:06:36,475
این کتاب بر فرانسیس کریک و
جیمز واتسون تاثیر گذاشت،

121
00:06:36,499 --> 00:06:39,022
کاشفان ساختار مارپیچ دوگانه ی DNA.

122
00:06:39,343 --> 00:06:43,011
برای نقل به مضمون کردن از این کتاب،
او می گوید:

123
00:06:43,035 --> 00:06:48,821
در سطح مولکولی، ساختارهای زنده
یک نظم ویژه دارند،

124
00:06:48,845 --> 00:06:52,077
یک ساختار برای آنها
که بسیار متفاوت است از

125
00:06:52,101 --> 00:06:56,837
تنه زدن های ترمودینامیکیِ
اتمها و مولکولها

126
00:06:56,861 --> 00:07:00,567
در یک ماده غیرزنده با همان پیچیدگی.

127
00:07:01,504 --> 00:07:06,518
در حقیقت ماده زنده به نظر میرسد که
طبق این نظم رفتار کند، طبق یک ساختار

128
00:07:06,542 --> 00:07:10,376
درست مثل یک ماده غیر زنده که تا
نزدیک صفر مطلق سرد شده است،

129
00:07:10,400 --> 00:07:13,433
جایی که اثرات کوانتومی نقش مهمی
بازی میکنند.

130
00:07:14,280 --> 00:07:18,440
یک نکته ویژه درباره ساختار
وجود دارد--نظم--

131
00:07:18,464 --> 00:07:20,024
درون یک سلول زنده.

132
00:07:20,048 --> 00:07:25,341
پس، شرودینگر حدس زد که شاید
مکانیک کوانتومی نقشی در حیات بازی میکند.

133
00:07:26,096 --> 00:07:29,521
این یک ایده منطبق بر حدسیات وسیع بود،

134
00:07:29,545 --> 00:07:32,418
و واقعا دستاورد زیادی نداشت.

135
00:07:33,536 --> 00:07:35,069
اما همانطور که در ابتدا گفتم،

136
00:07:35,093 --> 00:07:37,892
در ده سال گذشته آزمایشهای
نوظهوری بوده اند،

137
00:07:37,916 --> 00:07:41,971
که نشان میدهند کجا تعدادی از 
این پدیدههای خاص زیست شناسی

138
00:07:41,995 --> 00:07:43,758
به نظر به مکانیک کوانتومی احتیاج دارند.

139
00:07:43,782 --> 00:07:46,905
من فقط میخواهم چند نمونه هیجان انگیز
را به شما نشان دهم.

140
00:07:48,215 --> 00:07:51,922
این یکی از شناخته شده ترین پدیده ها
در جهان کوانتومی است،

141
00:07:51,946 --> 00:07:53,647
تونل زنی کوانتومی.

142
00:07:53,671 --> 00:07:58,060
کادر سمت چپ توزیع موجی شکلِ گسترده شده


143
00:07:58,084 --> 00:08:00,845
یک موجود کوانتومی را نشان میدهد--
یک ذره، مانند الکترون،

144
00:08:00,869 --> 00:08:04,506
که یک توپ که از دیوار بر میگردد نیست.

145
00:08:04,530 --> 00:08:09,269
این یک موج هست که احتمال مشخصی دارد
که بتواند درون یک دیوار سخت نفوذ کند

146
00:08:09,293 --> 00:08:12,699
مانند یک شبح که به 
سوی دیگر جست میزند.

147
00:08:12,723 --> 00:08:16,821
شما میتوانید در کادر سمت راست یک
لکه ضعیف نور را ببینید.

148
00:08:17,773 --> 00:08:22,385
تونل زنی کوانتومی اظهار میکند که یک ذره
میتواند به دیواری غیرقابل نفوذ برخورد کند

149
00:08:22,409 --> 00:08:24,869
و با این حال به نوعی ،انگار با شعبده بازی،

150
00:08:24,893 --> 00:08:27,337
از یک سمت ناپدید و در سمت دیگر ظاهر شود.

151
00:08:27,658 --> 00:08:31,909
بهترین راه توضیح این است که اگر شما 
بخواهید توپی را از روی یک دیوار پرتاب کنید

152
00:08:31,933 --> 00:08:35,510
باید به آن انرژی کافی بدهید که 
به بالای دیوار برسد.

153
00:08:35,534 --> 00:08:38,592
در دنیای کوانتومی مجبور نیستید که
آن را از روی دیوار پرتاب کنید،

154
00:08:38,616 --> 00:08:42,023
میتوانید به سمت دیوار پرتابش کنید،
و یک احتمال مشخص غیر صفر وجود دارد

155
00:08:42,047 --> 00:08:45,370
که توپ در سمت شما ناپدید شود و
در سوی دیگر پدیدار شود.

156
00:08:45,394 --> 00:08:47,072
در ضمن، این یک حدس نیست.

157
00:08:47,096 --> 00:08:50,492
ما از این خرسندیم-- خب راستش "خرسند"
لغت مناسبی نیست--

158
00:08:50,516 --> 00:08:52,561
(خنده حضار)

159
00:08:52,585 --> 00:08:54,203
ما با این آشنا هستیم.

160
00:08:54,227 --> 00:08:56,972
(خنده حضار)

161
00:08:56,996 --> 00:08:59,290
تونل زنی کوانتومی همیشه رخ میدهد

162
00:08:59,314 --> 00:09:01,981
در واقع این دلیل تابشِ خورشید ما است.

163
00:09:02,655 --> 00:09:04,164
ذرات به هم جوش میخورند،

164
00:09:04,188 --> 00:09:07,886
و خورشید هیدروژن را از طریق
تونل زنی کوانتومی به هلیوم تبدیل میکند.

165
00:09:09,464 --> 00:09:14,684
در سالهای دهه ۷۰ و ۸۰، کشف شد که
تونل زنی کوانتومی در درون

166
00:09:14,708 --> 00:09:15,900
سلول زنده نیز رخ میدهد.

167
00:09:16,290 --> 00:09:22,556
آنزیم ها، این نیروی کار خستگی ناپذیر
زندگی، کاتالیزورهای واکنشهای شیمیایی--

168
00:09:22,580 --> 00:09:26,746
آنزیم ها زیست مولکولهایی هستند که واکنشهای
شیمیایی درون سلولهای زنده را سرعت میدهند،

169
00:09:26,770 --> 00:09:28,473
به اندازه بارها و بارها در مقدار.

170
00:09:28,497 --> 00:09:31,281
و این همیشه یک راز بوده است که
چگونه این کار را انجام میدهند.

171
00:09:31,650 --> 00:09:32,839
خب، کشف شد

172
00:09:32,863 --> 00:09:37,715
که یکی از ترفندهایی که آنزیمها تکامل
یافتهاند که از آن استفاده کنند،

173
00:09:37,739 --> 00:09:42,967
انتقال ذرات زیراتمی،
مانند الکترونها و البته پروتونها

174
00:09:42,991 --> 00:09:47,652
از یک قسمت از مولکول به قسمت دیگر
از طریق تونل زنی کوانتومی است.

175
00:09:48,333 --> 00:09:51,184
این کارآمد و سریع است و می تواند
ناپدید شود--

176
00:09:51,208 --> 00:09:54,319
یک پروتون از یک مکان ناپدید میشود،
و در مکان دیگر ظاهر میشود.

177
00:09:54,343 --> 00:09:55,972
آنزیم ها کمک میکنند که این
اتفاق رخ دهد.

178
00:09:56,548 --> 00:09:59,231
این تحقیقی است که در سالهای دهه
۱۹۸۰ انجام شده است،

179
00:09:59,255 --> 00:10:03,292
به ویژه توسط یک گروه در برکلی،
جودیت کلینمن.

180
00:10:03,316 --> 00:10:05,521
گروههای دیگر هم در بریتانیا
اکنون تایید کردهاند که

181
00:10:05,545 --> 00:10:06,956
آنزیم ها واقعا این کار را انجام میدهند.

182
00:10:09,048 --> 00:10:11,597
مطالعهای که توسط گروه من انجام شد--

183
00:10:11,621 --> 00:10:14,055
همانطور که گفتم،
من یک فیزیکدان هسته ای هستم،

184
00:10:14,079 --> 00:10:17,134
اما متوجه شدم که این وسائل استفاده
از مکانیک کوانتومی را

185
00:10:17,158 --> 00:10:22,243
در هسته اتم دارم پس میتوانم آن ابزار
را در شاخه های دیگر هم استفاده کنم.

186
00:10:23,404 --> 00:10:25,214
یک سوال که ما پرسیدیم این است که

187
00:10:25,238 --> 00:10:29,536
آیا تونل زنی کوانتومی در جهش DNA
نقشی بازی می کند؟

188
00:10:29,843 --> 00:10:33,503
دوباره تاکید میکنم، این یک ایده جدید نیست
این بر می گردد به ابتدای دهه ۶۰.

189
00:10:33,527 --> 00:10:36,488
دو شاخه DNA، ساختار مارپیچ دوگانه،

190
00:10:36,512 --> 00:10:39,335
توسط پله های نردبان به هم وصل شدهاند 
این مثل یک نردبان تاب خورده است.

191
00:10:39,359 --> 00:10:42,866
و آن پله های نردبان 
پیوندهای هیدروژنی هستند--

192
00:10:42,890 --> 00:10:46,680
پروتونها، که می توانند مثل چسب
بین دو شاخه عمل کنند.

193
00:10:46,704 --> 00:10:51,454
پس اگر بزرگنمایی کنید، کاری که آنها انجام
میدهند نگه داشتن این مولکول های بزرگ--

194
00:10:51,478 --> 00:10:53,085
نوکلئوتایدها-- به یکدیگر است.

195
00:10:54,130 --> 00:10:55,280
کمی بیشتر بزرگنمایی انجام دهید.

196
00:10:55,304 --> 00:10:57,220
این یک شبیه سازی رایانهای است.

197
00:10:57,855 --> 00:11:01,397
دو تا توپ سفید در وسط پروتونها هستند،

198
00:11:01,421 --> 00:11:03,720
و می توانید بینید که این یک
پیوند هیدروژنی دوگانه است.

199
00:11:03,744 --> 00:11:07,058
یکی تمایل دارد که در یک سمت بنشیند
دیگری در سمت دیگرِ دو شاخه (DNA)

200
00:11:07,082 --> 00:11:11,640
دو خط عمودی که پایین می روند
و شما نمیتوانید ببینید.

201
00:11:12,410 --> 00:11:15,805
میتواند اتفاق بیافتد که این
دو پروتون بپرند.

202
00:11:15,829 --> 00:11:17,265
به دو توپ سفید نگاه کنید.

203
00:11:17,748 --> 00:11:19,746
آنها می توانند به سمت دیگر بپرند.

204
00:11:20,239 --> 00:11:25,885
اگر سپس دو شاخه DNA جدا شوند،
که منجر به فرایند تولید همسان می گردد،

205
00:11:25,909 --> 00:11:29,108
و دو پروتون در مکان اشتباه قرار دارند،

206
00:11:29,132 --> 00:11:30,895
این می تواند به جهش منجر شود.

207
00:11:31,204 --> 00:11:33,076
نیم قرن است که این شناخته شده است.

208
00:11:33,100 --> 00:11:35,443
سوال این است که: چقدر احتمال دارد
که آنها این کار را انجام دهند،

209
00:11:35,467 --> 00:11:37,845
و اگر انجام می دهند، چگونه
این کار را می کنند؟

210
00:11:37,869 --> 00:11:40,888
آیا می پرند، مثل
توپ که از روی دیوار می پرد؟

211
00:11:40,912 --> 00:11:44,414
یا آنها می توانند تونل زنی کوانتومی انجام
دهند، حتی اگر انرژی کافی نداشته باشند؟

212
00:11:45,089 --> 00:11:49,341
شواهد اولیه نشان میدهند که
تونل زنی کوانتومی میتواند نقش ایفا کند.

213
00:11:49,365 --> 00:11:51,489
هنوز نمی دانیم که این چقدر مهم است

214
00:11:51,513 --> 00:11:53,305
این هنوز یک سوال بی پاسخ است.

215
00:11:54,199 --> 00:11:55,349
این بر اساس حدسیات است،

216
00:11:55,373 --> 00:11:58,016
ولی این یکی از آن سوال هایی است
که انقدر مهم است

217
00:11:58,040 --> 00:12:00,486
که اگر مکانیک کوانتومی در جهش نقش دارد،

218
00:12:00,510 --> 00:12:02,809
قطعا باید نتایج بزرگی داشته باشد،

219
00:12:02,833 --> 00:12:05,527
برای دانستن انواع خاصی از جهش،

220
00:12:05,551 --> 00:12:09,307
احتمالا حتی آنهایی که منجر به
سرطانی شدن یک سلول می شود.

221
00:12:10,803 --> 00:12:16,102
مثال دیگر مکانیک کوانتومی در
زیست شناسی، انسجام کوانتومی است،

222
00:12:16,126 --> 00:12:18,479
در یکی از مهمترین فرایندها در زیست شناسی،

223
00:12:18,503 --> 00:12:22,444
فتوسنتز: گیاهان و باکتری ها
نور خورشید را میگیرند،

224
00:12:22,468 --> 00:12:25,422
و از آن انرژی برای تولید
زیست توده استفاده میکنند.

225
00:12:26,215 --> 00:12:30,367
انسجام کوانتومی ایده انجام همزمان چند کار
توسط موجودات کوانتومی است.

226
00:12:30,912 --> 00:12:32,516
این اسکی باز کوانتومی است.

227
00:12:32,540 --> 00:12:35,492
این یک شی است که مثل 
یک موج عمل میکند،

228
00:12:35,516 --> 00:12:38,418
پس در یک جهت و یا
جهت دیگر حرکت نمیکند،

229
00:12:38,442 --> 00:12:41,762
ولی میتواند چند مسیر را
در یک زمان دنبال کند.

230
00:12:42,708 --> 00:12:46,624
چند سال پیش، دنیای علم
شوکه شد

231
00:12:46,648 --> 00:12:50,232
زمانی که مقاله ای چاپ شد که
شواهد علمیای ارائه می داد که

232
00:12:50,256 --> 00:12:54,032
انسجام کوانتومی درون
یک باکتری اتفاق میافتد،

233
00:12:54,056 --> 00:12:55,742
که فتوسنتز را انجام میدهد.

234
00:12:55,766 --> 00:12:58,830
ایده این است که فوتون، ذره نور،
نور خورشید،

235
00:12:58,854 --> 00:13:02,198
کوانتومِ نور که توسط یک مولکولِ
کلوروفیل جذب می شود،

236
00:13:02,222 --> 00:13:04,813
سپس به چیزی که مرکز برهمکنش
نام دارد تحویل می شود،

237
00:13:04,837 --> 00:13:06,901
جایی که می تواند به انرژی شیمیایی
تبدیل می شود.

238
00:13:06,925 --> 00:13:09,573
و در رسیدن به آنجا،
فقط یک مسیر را دنبال نمی کند

239
00:13:09,597 --> 00:13:11,812
در یک زمان چندین مسیر را دنبال می کند،

240
00:13:11,836 --> 00:13:16,173
برای بهینه کردن موثرترین راهِ
رسیدن به مرکز برهمکنش

241
00:13:16,197 --> 00:13:17,918
بدون منهدم شدن بصورت اتلاف گرمایی.

242
00:13:19,228 --> 00:13:22,537
انسجام کوانتومی درون یک سلول
زنده رخ می دهد.

243
00:13:22,561 --> 00:13:24,681
یک ایده قابل توجه،

244
00:13:24,705 --> 00:13:30,940
و هنوز شواهد تقریبا هفتگی در حال افزایش
هستند، مقالههای جدیدی که بیرون میآیند،

245
00:13:30,964 --> 00:13:33,176
تایید می کنند که این پدیده
قطعا رخ میدهد.

246
00:13:33,555 --> 00:13:38,294
مثال سوم و نهایی من زیباترین و
عالی ترین ایده است.

247
00:13:38,318 --> 00:13:42,381
این هنوز خیلی بر مبنای حدسیات است،
اما باید آن را با شما به اشتراک بگذارم.

248
00:13:42,405 --> 00:13:47,017
سینه سرخ اروپایی از اسکاندیناوی
مهاجرت می کند

249
00:13:47,041 --> 00:13:49,676
به سمت پایین تا مدیترانه، هر پاییز،

250
00:13:49,700 --> 00:13:53,073
و مثل خیلی دیگر از حیوانات دریایی
و حتی حشرات،

251
00:13:53,097 --> 00:13:57,397
با حس کردن میدان مغناطیسی زمین
مسیریابی می کنند.

252
00:13:58,968 --> 00:14:01,395
حال، میدان مغناطیسی زمین
خیلی خیلی ضعیف است

253
00:14:01,419 --> 00:14:03,499
۱۰۰ بار ضعیف تر از 
آهنربایِ روی در یخچال،

254
00:14:03,523 --> 00:14:09,124
و با این حال -- به نوعی--بر شیمیِ
درون یک ارگانیسم زنده اثر می کند.

255
00:14:09,932 --> 00:14:13,738
در این شکی نیست-- یک زوج
پرنده شناس آلمانی

256
00:14:13,762 --> 00:14:18,022
ولفگانگ و رزویتا ویلتشکو
در دهه ۱۹۷۰ آن را تایید کردند،

257
00:14:18,046 --> 00:14:22,023
سینه سرخ راهش را به نوعی از طریق حس کردن
میدان مغناطیسی زمین پیدا می کند،

258
00:14:22,047 --> 00:14:25,374
که به او اطلاعاتِ جهت بدهد--
یک قطب نمای درونی.

259
00:14:25,398 --> 00:14:27,647
معما و راز این بود:
چگونه این کار را انجام می دهد؟

260
00:14:28,351 --> 00:14:31,381
خب تنها تئوری ارزشمند موجود--

261
00:14:31,405 --> 00:14:34,841
نمیدانیم که این تئوری صحیح است،
ولی تنها تئوری ارزشمند موجود است--

262
00:14:34,865 --> 00:14:37,849
این است که او اینکار را از طریق چیزی که
جفت شدگی کوانتومی نام دارد انجام می دهد.

263
00:14:38,567 --> 00:14:40,941
در شبکیه سینه سرخ--

264
00:14:40,965 --> 00:14:45,197
باهاتون شوخی نمی کنم-- درون شبکیه سینه سرخ
پروتئینی هست به نام کریپتوکروم،

265
00:14:45,221 --> 00:14:46,601
که به نور حساس است.

266
00:14:46,625 --> 00:14:50,564
درون کریپتوکروم، یک جفت الکترون،
جفت شده کوانتومی هستند.

267
00:14:50,588 --> 00:14:53,820
حال، جفت شدگی کوانتومی زمانی است
که دو ذره خیلی از هم دور هستند،

268
00:14:53,844 --> 00:14:56,678
با این وجود به نوعی با 
یکدیگر در تماس می مانند.

269
00:14:56,991 --> 00:14:58,437
حتی اینشتین از این ایده متنفر بود;

270
00:14:58,461 --> 00:15:00,500
به آن می گفت: "عمل شبح وار از راه دور"

271
00:15:00,524 --> 00:15:02,405
(خنده حضار)

272
00:15:02,429 --> 00:15:05,872
پس اگر اینشتین از آن خوشش نمیآید،
پس ما همه می توانیم با آن راحت نباشیم.

273
00:15:05,896 --> 00:15:08,749
دو الکترونِ جفت شده کوانتومی
درون یک مولکول

274
00:15:08,773 --> 00:15:10,244
یک رقص ظریف می کنند

275
00:15:10,268 --> 00:15:12,809
که به جهتی که پرنده در 
میدان مغناطیسی زمین

276
00:15:12,833 --> 00:15:14,364
پرواز می کند خیلی حساسیت دارد.

277
00:15:14,848 --> 00:15:17,458
نمی دانیم که آیا این
توضیح صحیح است،

278
00:15:17,482 --> 00:15:22,026
ولی وای! جالب نیست که مکانیک کوانتومی
به پرندگان کمک کند که مسیریابی کنند؟

279
00:15:23,069 --> 00:15:25,790
زیست شناسی کوانتومی هنوز در
دوران اولیه تکامل خود است.

280
00:15:25,814 --> 00:15:29,298
هنوز بر مبنای حدس است.

281
00:15:29,742 --> 00:15:33,591
ولی من باور دارم که بر روی
علمی محکم بنا شده است.

282
00:15:33,917 --> 00:15:37,726
همینطور فکر می کنم که در
دهه پیش رو یا همین حدود،

283
00:15:37,750 --> 00:15:42,591
خواهیم دید که در واقع،
در زندگی شایع است--

284
00:15:42,615 --> 00:15:47,211
که زندگی ترفندهایی را تکامل داده است
که از جهان کوانتومی بهره می برند.

285
00:15:48,026 --> 00:15:49,454
منتظر خبرهای بعدی باشید.

286
00:15:49,478 --> 00:15:50,635
متشکرم.

287
00:15:50,659 --> 00:15:52,861
(تشویق حضار)