1
00:00:01,190 --> 00:00:05,718
Ik wil jullie laten kennismaken
met een opkomend gebied van de wetenschap.

2
00:00:05,742 --> 00:00:09,685
Nog speculatief, maar enorm spannend

3
00:00:09,709 --> 00:00:12,338
en zeker een dat zeer snel groeit.

4
00:00:13,448 --> 00:00:17,496
Kwantumbiologie stelt
een heel simpele vraag:

5
00:00:17,520 --> 00:00:18,930
Speelt de kwantummechanica --

6
00:00:18,974 --> 00:00:22,196
die rare, prachtige en krachtige theorie

7
00:00:22,220 --> 00:00:24,772
van de subatomaire wereld
van atomen en moleculen

8
00:00:24,772 --> 00:00:28,560
en die ten grondslag ligt aan zoveel
van de moderne natuur- en scheikunde --

9
00:00:28,580 --> 00:00:31,856
ook een rol in de levende cel?

10
00:00:31,880 --> 00:00:33,149
Met andere woorden:

11
00:00:33,173 --> 00:00:38,181
zijn er processen, mechanismen, 
verschijnselen in levende organismen

12
00:00:38,205 --> 00:00:42,738
die alleen kunnen worden verklaard
door de kwantummechanica?

13
00:00:43,546 --> 00:00:45,183
Nu is kwantumbiologie niet nieuw.

14
00:00:45,207 --> 00:00:47,608
Ze is er al sinds de vroege jaren 30.

15
00:00:47,928 --> 00:00:51,643
Maar pas in de laatste tien jaar of zo
hebben zorgvuldige experimenten --

16
00:00:51,667 --> 00:00:55,131
in biochemielabs,
met behulp van spectroscopie --

17
00:00:55,155 --> 00:01:02,018
heel duidelijke, harde bewijzen laten zien
dat voor bepaalde specifieke mechanismen

18
00:01:02,042 --> 00:01:04,553
kwantummechanica nodig is
om ze uit te leggen.

19
00:01:05,674 --> 00:01:09,003
Kwantumbiologie brengt
kwantumfysici, biochemici

20
00:01:09,027 --> 00:01:12,668
en moleculair biologen samen
tot een zeer interdisciplinair vakgebied.

21
00:01:12,692 --> 00:01:16,621
Ik kom uit de kwantumfysica,
dus ben ik een kernfysicus.

22
00:01:16,645 --> 00:01:21,350
Ik breek al meer dan drie decennia lang
mijn hoofd over de kwantummechanica.

23
00:01:21,387 --> 00:01:24,380
Een van de ontwerpers
van de kwantummechanica, Niels Bohr,

24
00:01:24,404 --> 00:01:27,754
zei: “Als het je niet verbaast,
dan heb je het niet begrepen.”

25
00:01:28,237 --> 00:01:31,080
Ik ben blij dat het me
nog steeds verbaast.

26
00:01:31,104 --> 00:01:32,849
Dat is goed.

27
00:01:32,873 --> 00:01:39,482
Het betekent dat ik de allerkleinste
structuren in het universum bestudeer,

28
00:01:39,502 --> 00:01:41,857
de bouwstenen van de werkelijkheid.

29
00:01:41,881 --> 00:01:45,096
Om je een idee te geven van de omvang,

30
00:01:45,120 --> 00:01:48,072
begin maar bij een alledaags voorwerp,
zoals een tennisbal,

31
00:01:48,096 --> 00:01:51,097
en ga van daaruit naar een steeds
kleinere orde van grootte:

32
00:01:51,131 --> 00:01:55,602
het oog van een naald, een cel,
een bacterie, een enzym

33
00:01:55,602 --> 00:01:58,171
tot we uiteindelijk
de nanowereld bereiken.

34
00:01:58,171 --> 00:02:00,490
Nanotechnologie zal jullie wel wat zeggen.

35
00:02:00,841 --> 00:02:03,694
Eén nanometer is
één miljardste van een meter.

36
00:02:04,560 --> 00:02:08,930
Mijn gebied is de atoomkern,
dat kleine stipje in het atoom.

37
00:02:08,954 --> 00:02:10,639
Zelfs nog kleiner op schaal.

38
00:02:10,639 --> 00:02:13,158
Dit is het domein van de kwantummechanica.

39
00:02:13,158 --> 00:02:17,208
Fysici en chemici hadden lange tijd nodig
om eraan te wennen.

40
00:02:17,248 --> 00:02:21,705
Biologen hebben er zich volgens mij
nogal gemakkelijk vanaf gemaakt.

41
00:02:22,071 --> 00:02:26,402
Ze waren al tevreden met
hun bal-en-stokmodellen van moleculen.

42
00:02:26,426 --> 00:02:27,508
(Gelach)

43
00:02:27,532 --> 00:02:30,730
De ballen zijn de atomen,
de stokjes de bindingen tussen de atomen.

44
00:02:30,754 --> 00:02:33,248
En als ze ze niet fysiek
in het lab kunnen bouwen,

45
00:02:33,272 --> 00:02:35,664
dan kunnen ze nu
met zeer krachtige computers

46
00:02:35,688 --> 00:02:37,655
grote moleculen simuleren.

47
00:02:37,679 --> 00:02:41,343
Dit is een eiwit met 100.000 atomen.

48
00:02:42,003 --> 00:02:46,338
Je hebt niet veel kwantummechanica nodig
om het te verklaren.

49
00:02:47,695 --> 00:02:50,584
Kwantummechanica werd ontwikkeld
in de jaren 20.

50
00:02:50,965 --> 00:02:57,845
Het is een reeks mooie en krachtige
wiskundige regels en ideeën

51
00:02:57,869 --> 00:03:00,477
om de wereld van het zeer kleine
te verklaren.

52
00:03:00,501 --> 00:03:02,513
Een heel andere wereld

53
00:03:02,537 --> 00:03:05,416
dan onze alledaagse wereld
van biljoenen atomen.

54
00:03:05,440 --> 00:03:08,997
Het is een wereld
gebouwd op kans en toeval.

55
00:03:09,818 --> 00:03:11,120
Het is een wazige wereld.

56
00:03:11,144 --> 00:03:12,874
Het is een wereld van fantomen,

57
00:03:12,898 --> 00:03:16,246
waar de deeltjes zich ook kunnen gedragen
als uitdijende golven.

58
00:03:18,157 --> 00:03:21,019
Als we ons kwantummechanica
of kwantumfysica

59
00:03:21,043 --> 00:03:25,601
als de fundamentele basis
van de werkelijkheid zelf voorstellen,

60
00:03:25,601 --> 00:03:28,011
dan is het niet verwonderlijk
dat we zeggen:

61
00:03:28,035 --> 00:03:30,455
kwantumfysica ondersteunt
de organische chemie.

62
00:03:30,479 --> 00:03:32,553
Ze vertelt ons immers volgens welke regels

63
00:03:32,553 --> 00:03:35,644
de atomen in elkaar passen
om organische moleculen te vormen.

64
00:03:35,644 --> 00:03:38,241
Organische chemie,
opgeschaald in complexiteit,

65
00:03:38,241 --> 00:03:42,143
geeft ons de moleculaire biologie,
wat uiteraard leidt tot leven zelf.

66
00:03:42,174 --> 00:03:43,995
Eigenlijk moet het ons niet verbazen.

67
00:03:43,995 --> 00:03:45,479
Het is bijna vanzelfsprekend.

68
00:03:45,479 --> 00:03:47,731
Je zal zeggen:
"Wel, natuurlijk moet leven

69
00:03:47,731 --> 00:03:50,141
uiteindelijk afhangen
van de kwantummechanica."

70
00:03:50,141 --> 00:03:52,531
Maar dat geldt voor alles.

71
00:03:52,555 --> 00:03:56,170
Alle levenloze materie,
samengesteld uit triljoenen atomen.

72
00:03:56,501 --> 00:04:00,803
Uiteindelijk bereiken we een kwantumniveau

73
00:04:00,803 --> 00:04:03,916
waar we ons wel moeten
verdiepen in deze rariteit.

74
00:04:03,916 --> 00:04:06,326
Maar voor het dagelijks leven
hoeft dat niet.

75
00:04:06,404 --> 00:04:09,603
Want als je eenmaal
biljoenen atomen bij elkaar hebt,

76
00:04:09,627 --> 00:04:12,242
lost die kwantumrariteit
zich vanzelf op.

77
00:04:15,288 --> 00:04:17,857
Daar gaat kwantumbiologie niet over.

78
00:04:17,880 --> 00:04:20,437
Kwantumbiologie is niet
voor de hand liggend.

79
00:04:20,461 --> 00:04:23,314
Natuurlijk onderbouwt
kwantummechanica het leven

80
00:04:23,314 --> 00:04:25,254
op een of ander moleculair niveau.

81
00:04:25,254 --> 00:04:31,258
Kwantumbiologie gaat over het zoeken
naar de niet-triviale,

82
00:04:31,282 --> 00:04:35,758
de contra-intuïtieve ideeën
in de kwantummechanica,

83
00:04:35,782 --> 00:04:38,797
om te zien of ze inderdaad
een belangrijke rol spelen

84
00:04:38,821 --> 00:04:41,273
in de beschrijving
van de processen van het leven.

85
00:04:42,653 --> 00:04:47,873
Hier is mijn perfecte voorbeeld
van de contra-intuïtiviteit

86
00:04:47,897 --> 00:04:50,613
van de kwantumwereld: de kwantumskiër.

87
00:04:50,642 --> 00:04:53,282
Hij lijkt intact en volkomen gezond,

88
00:04:53,306 --> 00:04:54,967
toch lijkt hij tegelijkertijd

89
00:04:54,967 --> 00:04:57,457
rond beide zijden van de boom
te zijn gegaan.

90
00:04:57,457 --> 00:04:59,120
Als je dergelijke sporen zag,

91
00:04:59,144 --> 00:05:01,973
zou je natuurlijk denken
dat het een soort stunt was.

92
00:05:01,973 --> 00:05:04,354
Maar in de kwantumwereld
gebeurt dit constant.

93
00:05:04,354 --> 00:05:07,890
Deeltjes kunnen multitasken,
ze kunnen op twee plaatsen tegelijk zijn.

94
00:05:07,914 --> 00:05:10,242
Ze kunnen meer dan één ding
tegelijkertijd doen.

95
00:05:10,266 --> 00:05:12,909
Deeltjes kunnen zich gedragen
als uitdijende golven.

96
00:05:13,298 --> 00:05:14,897
Het is bijna magie.

97
00:05:15,538 --> 00:05:18,287
Fysici en chemici hadden
bijna een eeuw nodig

98
00:05:18,311 --> 00:05:20,957
om te wennen aan deze rariteit.

99
00:05:21,035 --> 00:05:22,795
Ik verwijt het de biologen niet

100
00:05:22,819 --> 00:05:26,134
dat ze geen kwantummechanica
wilden of hoefden te leren.

101
00:05:26,134 --> 00:05:28,676
Deze rariteit is iets heel delicaats.

102
00:05:28,700 --> 00:05:33,150
Wij natuurkundigen doen ons best
om ze in onze labs te houden.

103
00:05:33,174 --> 00:05:37,378
We koelen ons systeem af tot in de buurt
van het absolute nulpunt,

104
00:05:37,402 --> 00:05:39,897
we doen onze experimenten in een vacuüm,

105
00:05:39,897 --> 00:05:42,898
we proberen alle externe
storingen te vermijden.

106
00:05:43,602 --> 00:05:46,960
Dat is heel anders
in de warme, rommelige,

107
00:05:46,960 --> 00:05:49,960
onrustige omgeving van een levende cel.

108
00:05:49,960 --> 00:05:52,491
De biologie, met name
de moleculaire biologie,

109
00:05:52,491 --> 00:05:54,461
lijkt er goed aan te hebben gedaan

110
00:05:54,461 --> 00:05:58,742
de levensprocessen te beschrijven
in termen van chemische reacties.

111
00:05:58,762 --> 00:06:03,612
Het zijn reductionistische, 
deterministische chemische reacties,

112
00:06:03,636 --> 00:06:06,204
wat aantoont dat leven in essentie

113
00:06:06,224 --> 00:06:08,734
is gemaakt van hetzelfde materiaal
als al het andere,

114
00:06:08,774 --> 00:06:11,834
en als we in de macrowereld
de kwantummechanica kunnen vergeten,

115
00:06:11,858 --> 00:06:15,104
dan kan dat toch ook in de biologie, niet?

116
00:06:15,706 --> 00:06:19,070
Iemand ging daar niet mee akkoord:

117
00:06:20,062 --> 00:06:23,185
Erwin Schrödinger,
die van de beroemde Schrödinger kat,

118
00:06:23,185 --> 00:06:24,676
een Oostenrijks natuurkundige.

119
00:06:24,676 --> 00:06:28,519
Hij was een van de ontwerpers
van de kwantummechanica in de jaren 20.

120
00:06:28,663 --> 00:06:31,980
In 1944 schreef hij een boek
met de titel 'Wat is Leven?'.

121
00:06:31,980 --> 00:06:33,570
Het was enorm invloedrijk.

122
00:06:33,594 --> 00:06:36,475
Het beïnvloedde Francis Crick
en James Watson,

123
00:06:36,499 --> 00:06:39,022
de ontdekkers van
de dubbele-helixstructuur van DNA.

124
00:06:39,343 --> 00:06:43,011
Hij zegt bijvoorbeeld ergens:

125
00:06:43,035 --> 00:06:48,821
“Op moleculair niveau hebben
levende organismen een bepaalde orde,

126
00:06:48,845 --> 00:06:52,077
een structuur die heel anders is

127
00:06:52,101 --> 00:06:56,837
dan het willekeurige thermodynamische
getuimel van atomen en moleculen

128
00:06:56,861 --> 00:07:00,567
in levenloze materie
van dezelfde complexiteit.

129
00:07:01,184 --> 00:07:04,222
In feite lijkt levende materie
zich te gedragen

130
00:07:04,222 --> 00:07:06,542
in de orde, in een structuur,

131
00:07:06,542 --> 00:07:10,376
als levenloze materie afgekoeld
tot in de buurt van het absolute nulpunt,

132
00:07:10,400 --> 00:07:13,433
waar de kwantumeffecten
een zeer belangrijke rol spelen.

133
00:07:14,280 --> 00:07:19,930
Er is iets bijzonders aan de structuur
-- de orde -- in een levende cel.

134
00:07:20,048 --> 00:07:21,916
Schrödinger speculeerde dus

135
00:07:21,946 --> 00:07:26,096
dat kwantummechanica
misschien een rol speelt in het leven.

136
00:07:26,096 --> 00:07:29,521
Het is een zeer speculatief, vergaand idee

137
00:07:29,545 --> 00:07:32,418
en het bracht het niet erg ver.

138
00:07:33,016 --> 00:07:35,069
Maar zoals ik in het begin zei,

139
00:07:35,093 --> 00:07:37,892
zijn er in de laatste 10 jaar
proeven geweest

140
00:07:37,916 --> 00:07:41,971
die voor een aantal verschijnselen
in de biologie

141
00:07:41,995 --> 00:07:44,418
kwantummechanica lijken nodig te hebben.

142
00:07:44,418 --> 00:07:47,475
Ik wil een aantal opwindende
daarvan met jullie delen.

143
00:07:48,215 --> 00:07:52,292
Dit is een van de meest bekende
verschijnselen in de kwantumwereld:

144
00:07:52,292 --> 00:07:53,647
kwantumtunneling.

145
00:07:53,671 --> 00:07:58,060
Het vak links toont de golfachtige,
uitwaaierende distributie

146
00:07:58,084 --> 00:08:00,845
van een kwantumentiteit
-- een deeltje, zoals een elektron,

147
00:08:00,869 --> 00:08:04,506
dat niet als een balletje
tegen een muur stuitert.

148
00:08:04,530 --> 00:08:08,833
Het is een golf die zich 
met een zekere waarschijnlijkheid

149
00:08:08,833 --> 00:08:11,013
door een stevige wand
heen kan verplaatsen,

150
00:08:11,013 --> 00:08:12,723
zoals een spook door een muur.

151
00:08:12,723 --> 00:08:16,821
Je kunt een vage lichtvlek zien
in het rechtervak.

152
00:08:17,803 --> 00:08:19,859
Kwantumtunneling suggereert
dat een deeltje

153
00:08:19,879 --> 00:08:22,389
door een ondoordringbare
barrière kan geraken

154
00:08:22,409 --> 00:08:24,593
en op een of andere manier,
als bij toverslag,

155
00:08:24,593 --> 00:08:27,967
aan de ene kant kan verdwijnen
om aan de andere kant weer op te duiken.

156
00:08:27,967 --> 00:08:31,909
De mooiste manier om het uit te leggen is
als je een bal over een muur wilt gooien,

157
00:08:31,933 --> 00:08:35,510
moet je hem genoeg energie meegeven
om over de muur te geraken.

158
00:08:35,534 --> 00:08:38,592
In de kwantumwereld hoef je hem
niet over de muur te gooien.

159
00:08:38,616 --> 00:08:40,275
Gooi hem maar tegen de muur

160
00:08:40,275 --> 00:08:42,877
en het kan zijn dat hij
aan jouw kant zal verdwijnen

161
00:08:42,877 --> 00:08:45,370
en aan de andere kant weer verschijnen.

162
00:08:45,394 --> 00:08:47,072
Dat zuig ik niet uit mijn duim.

163
00:08:47,096 --> 00:08:50,492
We zijn blij -- nou ja, 'blij'
is nu niet het juiste woord --

164
00:08:50,516 --> 00:08:52,561
(Gelach)

165
00:08:52,585 --> 00:08:54,203
We zijn ermee vertrouwd.

166
00:08:54,227 --> 00:08:56,972
(Gelach)

167
00:08:56,996 --> 00:08:59,290
Kwantumtunneling gebeurt de hele tijd.

168
00:08:59,314 --> 00:09:01,981
Het is in feite de reden
dat de zon schijnt.

169
00:09:02,655 --> 00:09:04,164
De deeltjes fuseren

170
00:09:04,188 --> 00:09:07,886
en de zon zet waterstof om
in helium door kwantumtunneling.

171
00:09:09,464 --> 00:09:13,508
In de jaren 70 en 80 werd ontdekt
dat kwantumtunneling

172
00:09:13,508 --> 00:09:16,250
ook plaats vindt binnen levende cellen.

173
00:09:16,290 --> 00:09:22,556
Enzymen, de werkpaarden van het leven,
de katalysatoren van chemische reacties,

174
00:09:22,580 --> 00:09:26,746
zijn biomoleculen die de snelheid
van chemische reacties in levende cellen

175
00:09:26,770 --> 00:09:28,833
met vele ordes van grootte opdrijven.

176
00:09:28,833 --> 00:09:31,281
Het is nog altijd een raadsel
hoe ze dit doen.

177
00:09:31,370 --> 00:09:37,679
Men ontdekte dat een van de trucs
die enzymen ontwikkelden,

178
00:09:37,739 --> 00:09:41,091
bestond uit het overdragen
van subatomaire deeltjes,

179
00:09:41,091 --> 00:09:42,991
zoals elektronen en protonen,

180
00:09:42,991 --> 00:09:47,652
van één deel van een molecuul
naar een ander, door kwantumtunneling.

181
00:09:48,333 --> 00:09:50,488
Het is efficiënt en snel;

182
00:09:50,488 --> 00:09:54,099
een proton kan op de ene plaats
verdwijnen en ergens anders verschijnen.

183
00:09:54,099 --> 00:09:56,352
Enzymen helpen daarbij.

184
00:09:56,548 --> 00:09:59,231
Dit is onderzoek uit de jaren 80,

185
00:09:59,255 --> 00:10:03,292
met name door een groep
in Berkeley, Judith Klinman.

186
00:10:03,316 --> 00:10:05,521
Andere Britse groepen hebben nu bevestigd

187
00:10:05,545 --> 00:10:06,956
dat enzymen dit echt doen.

188
00:10:09,048 --> 00:10:11,597
Uit onderzoek van mijn groep --

189
00:10:11,621 --> 00:10:14,055
ik zei al dat ik kernfysicus was,

190
00:10:14,079 --> 00:10:19,114
maar ik realiseerde me dat ik deze tools
van de kwantummechanica van atoomkernen

191
00:10:19,114 --> 00:10:23,188
ook op andere gebieden kon toepassen --

192
00:10:23,188 --> 00:10:29,536
Een vraag was of kwantumtunneling
een rol speelt bij mutaties in DNA.

193
00:10:29,843 --> 00:10:33,503
Nogmaals, dit is niet nieuw.
Het gaat terug naar de vroege jaren 60.

194
00:10:33,527 --> 00:10:36,488
De twee strengen van DNA,
de dubbele-helixstructuur,

195
00:10:36,512 --> 00:10:39,895
worden bijeengehouden door sporten,
net een gedraaide ladder.

196
00:10:39,895 --> 00:10:42,866
Die sporten zijn waterstofbruggen:

197
00:10:42,890 --> 00:10:46,680
protonen die de twee strengen
bij elkaar houden.

198
00:10:46,704 --> 00:10:51,454
Ze houden deze grote moleculen,

199
00:10:51,478 --> 00:10:53,085
de nucleotiden, samen.

200
00:10:54,130 --> 00:10:55,280
Zoom nog wat in.

201
00:10:55,304 --> 00:10:57,220
Dit is een computersimulatie.

202
00:10:57,855 --> 00:11:01,031
De twee witte ballen
in het midden zijn protonen.

203
00:11:01,311 --> 00:11:03,810
Je kunt zien dat het
een dubbele waterstofbinding is.

204
00:11:03,810 --> 00:11:07,058
De ene wil aan de ene kant zitten,
de andere aan de andere kant

205
00:11:07,082 --> 00:11:09,410
van de twee strengen van verticale lijnen

206
00:11:09,410 --> 00:11:12,410
die naar beneden lopen
en die je niet kunt zien.

207
00:11:12,410 --> 00:11:15,805
Het kan gebeuren dat deze twee protonen
over kunnen springen.

208
00:11:15,829 --> 00:11:17,695
Kijk naar de twee witte ballen.

209
00:11:17,748 --> 00:11:19,746
Ze kunnen naar de andere kant springen.

210
00:11:20,239 --> 00:11:22,909
Als de twee strengen van DNA
dan uit elkaar gaan,

211
00:11:22,909 --> 00:11:25,909
waardoor het replicatieproces begint,

212
00:11:25,909 --> 00:11:29,108
en de twee protonen
in de verkeerde posities staan,

213
00:11:29,132 --> 00:11:30,895
kan dit leiden tot een mutatie.

214
00:11:31,204 --> 00:11:32,876
Dat weten we al een halve eeuw.

215
00:11:32,900 --> 00:11:35,743
De vraag is: hoe waarschijnlijk
is het dat ze dat doen,

216
00:11:35,763 --> 00:11:38,095
en als ze het doen,
hoe doen ze het dan?

217
00:11:38,115 --> 00:11:40,888
Springen ze over,
net zoals de bal over de muur?

218
00:11:40,912 --> 00:11:44,414
Of kunnen ze kwantumtunnelen,
zelfs als ze niet genoeg energie hebben?

219
00:11:45,089 --> 00:11:49,341
Vroege indicaties suggereren
dat kwantumtunneling een rol kan spelen.

220
00:11:49,365 --> 00:11:51,589
We weten nog steeds niet
hoe belangrijk het is,

221
00:11:51,619 --> 00:11:53,695
het is nog een open vraag.

222
00:11:54,199 --> 00:11:55,349
Het is speculatief,

223
00:11:55,373 --> 00:11:57,830
maar het is een van die vragen
die zo belangrijk is

224
00:11:57,850 --> 00:12:00,596
omdat als kwantummechanica
een rol speelt bij mutaties

225
00:12:00,616 --> 00:12:03,209
dit zeker grote consequenties heeft

226
00:12:03,209 --> 00:12:05,527
voor het begrijpen van die mutaties.

227
00:12:05,551 --> 00:12:09,307
Misschien zelfs degenen die leiden
tot het ontstaan van kankercellen.

228
00:12:10,803 --> 00:12:16,106
Een ander voorbeeld van kwantummechanica
in de biologie is 'kwantumcoherentie',

229
00:12:16,126 --> 00:12:18,669
in een van de belangrijkste
processen in de biologie,

230
00:12:18,689 --> 00:12:21,688
namelijk de fotosynthese:
hoe planten en bacteriën

231
00:12:21,708 --> 00:12:25,422
de energie van het zonlicht gebruiken
om biomassa aan te maken.

232
00:12:26,215 --> 00:12:30,367
Kwantumcoherentie is het idee
van multitasking door kwantumentiteiten.

233
00:12:30,912 --> 00:12:32,516
Het is de kwantumskiër.

234
00:12:32,540 --> 00:12:35,492
Het is een object
dat zich gedraagt als een golf,

235
00:12:35,516 --> 00:12:38,978
zodat het zich niet alleen beweegt
in de ene of de andere richting,

236
00:12:38,978 --> 00:12:42,172
maar meerdere paden tegelijk kan volgen.

237
00:12:42,708 --> 00:12:46,624
Enkele jaren geleden werd de wereld
van de wetenschap geschokt,

238
00:12:46,648 --> 00:12:50,232
toen een document werd gepubliceerd
met experimenteel bewijs

239
00:12:50,256 --> 00:12:54,032
dat kwantumcoherentie in bacteriën

240
00:12:54,056 --> 00:12:55,742
bij de fotosynthese plaatsvindt.

241
00:12:55,766 --> 00:12:58,830
Het idee is dat het foton,
het lichtdeeltje, het zonlicht,

242
00:12:58,854 --> 00:13:01,972
het lichtkwantum gevangen
door een chlorofylmolecuul,

243
00:13:01,972 --> 00:13:04,657
naar het zogenaamde
reactiecentrum wordt gebracht,

244
00:13:04,657 --> 00:13:06,941
waar het wordt omgezet
in chemische energie.

245
00:13:06,941 --> 00:13:09,573
Daar geraakt het niet
via één enkele route,

246
00:13:09,597 --> 00:13:11,812
maar via meerdere routes tegelijk

247
00:13:11,836 --> 00:13:16,173
om op de meest efficiënte manier
het reactiecentrum te bereiken

248
00:13:16,197 --> 00:13:18,908
zonder als restwarmte te worden afgevoerd.

249
00:13:19,228 --> 00:13:22,537
Kwantumcoherentie vindt plaats
in een levende cel.

250
00:13:22,561 --> 00:13:24,681
Een opmerkelijk idee,

251
00:13:24,705 --> 00:13:30,124
en toch verschijnen bijna wekelijks
nieuwe papers met bewijsmateriaal

252
00:13:30,124 --> 00:13:33,176
die bevestigen dat dit inderdaad gebeurt.

253
00:13:33,555 --> 00:13:38,294
Mijn derde en laatste voorbeeld
is het mooiste, het prachtigste idee.

254
00:13:38,318 --> 00:13:42,381
Ook nog zeer speculatief,
maar ik moet het vertellen.

255
00:13:42,405 --> 00:13:46,460
Het Europese roodborstje
migreert ieder najaar

256
00:13:46,460 --> 00:13:49,700
van Scandinavië naar de Middellandse Zee.

257
00:13:49,700 --> 00:13:53,073
Net als veel zeedieren en zelfs insecten

258
00:13:53,097 --> 00:13:57,397
navigeren ze op basis
van het aardmagnetisch veld.

259
00:13:58,968 --> 00:14:01,395
Dat magnetisch veld is zeer, zeer zwak.

260
00:14:01,419 --> 00:14:03,929
Wel 100 keer zwakker
dan een koelkastmagneet,

261
00:14:03,929 --> 00:14:06,932
en toch is het op de een
of andere manier van invloed

262
00:14:06,932 --> 00:14:09,932
op de chemie in een levend organisme.

263
00:14:09,932 --> 00:14:13,738
Daarover bestaat geen twijfel
- een Duits echtpaar van ornithologen,

264
00:14:13,762 --> 00:14:18,022
Wolfgang en Roswitha Wiltschko
bevestigden in de jaren 70

265
00:14:18,046 --> 00:14:22,023
dat het roodborstje zijn weg vindt
door het aardmagnetisch veld te voelen.

266
00:14:22,047 --> 00:14:25,374
Het krijgt richtingsinformatie
met een ingebouwd kompas.

267
00:14:25,398 --> 00:14:27,647
Maar: hoe werkt het?

268
00:14:29,671 --> 00:14:31,325
De enige theorie die we hebben --

269
00:14:31,355 --> 00:14:34,235
we weten niet of het juist is,
maar we hebben niets anders --

270
00:14:34,255 --> 00:14:38,339
is dat dat gaat door wat we noemen
kwantumverstrengeling.

271
00:14:38,567 --> 00:14:40,735
In het netvlies van het roodborstje --

272
00:14:40,735 --> 00:14:42,261
ik hou je niet voor de gek --

273
00:14:42,261 --> 00:14:45,511
in het netvlies van het roodborstje
zit het eiwit cryptochroom,

274
00:14:45,511 --> 00:14:46,601
dat lichtgevoelig is.

275
00:14:46,625 --> 00:14:50,564
In cryptochroom zijn een paar elektronen
kwantumverstrengeld.

276
00:14:50,588 --> 00:14:53,820
Kwantumverstrengeling betekent
dat twee deeltjes ver uit elkaar,

277
00:14:53,844 --> 00:14:56,678
toch ergens in contact met elkaar blijven.

278
00:14:56,711 --> 00:14:58,437
Zelfs Einstein haatte dit idee.

279
00:14:58,461 --> 00:15:00,960
Hij noemde het
‘spookachtige actie op afstand’.

280
00:15:00,960 --> 00:15:02,099
(Gelach)

281
00:15:02,099 --> 00:15:04,199
Als Einstein het al niet leuk vond,

282
00:15:04,219 --> 00:15:05,896
hoe zit het dan met ons?

283
00:15:05,896 --> 00:15:08,749
Twee kwantumverstrengelde elektronen
in één enkel molecuul

284
00:15:08,773 --> 00:15:10,244
dansen een delicate dans

285
00:15:10,268 --> 00:15:13,239
die zeer gevoelig is voor de richting
waarin de vogel vliegt

286
00:15:13,239 --> 00:15:14,964
in het aardmagnetisch veld.

287
00:15:14,964 --> 00:15:17,458
We weten niet
of het de juiste verklaring is,

288
00:15:17,482 --> 00:15:20,069
maar zou het niet spannend zijn

289
00:15:20,069 --> 00:15:23,069
als kwantummechanica
vogels hielp navigeren?

290
00:15:23,069 --> 00:15:25,790
Kwantumbiologie
staat nog in de kinderschoenen.

291
00:15:25,814 --> 00:15:29,298
Ze is nog steeds speculatief.

292
00:15:29,742 --> 00:15:33,591
Maar ik denk dat ze gebouwd is
op solide wetenschap.

293
00:15:33,917 --> 00:15:37,726
Ik denk ook dat we
in de komende tien jaar of zo

294
00:15:37,750 --> 00:15:42,591
gaan inzien dat ze
het hele leven doordringt,

295
00:15:42,615 --> 00:15:47,211
dat het leven trucs heeft ontwikkeld
die gebruik maken van de kwantumwereld.

296
00:15:48,026 --> 00:15:49,454
Hou het in de gaten.

297
00:15:49,478 --> 00:15:50,635
Dankjewel.

298
00:15:50,659 --> 00:15:52,861
(Applaus)