- 1 Był "laptop dla czwartoklasisty" - co zamiast? (83 opinie)
- 2 Co się zmieni na egzaminie ósmoklasisty 2025? (15 opinii)
- 3 Nawet 1000 zł za wyprawkę szkolną dla dziecka (37 opinii)
- 4 Nowy rok szkolny 2024/25 nieco później (85 opinii)
- 5 100 "spadających gwiazd" na godzinę (52 opinie)
- 6 Uczelnia z Pomorza awansuje w rankingu szanghajskim (66 opinii)
Gdański naukowiec zdradza jak niesporczak przeżył splątanie kwantowe
- Eksperyment zajął 2,5 tygodnia. Było kilka takich doświadczeń, każdy z pojedynczym organizmem, przy czym tylko jeden raz udało się przywrócić niesporczaka do stanu aktywnego. Kluczowe jest delikatne ochłodzenie i potem ocieplanie niesporczaka. Mamy do czynienia z ogromną zmianą temperatury i ogromną zmianą ciśnień - wyjaśnia dr hab. Tomasz Paterek z Instytutu Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki Uniwersytetu Gdańskiego, który brał udział w międzynarodowych badaniach nad splątaniem kwantowym niesporczaka.
Dr hab. Tomasz Paterek: - Aby mieć szansę przetrwania w warunkach, w których typowo obserwujemy zjawiska kwantowe (bardzo zimno i wysoka próżnia) potrzeba naprawdę wyjątkowego organizmu. O tym, że niesporczaki mają wyjątkowe cechy związane z ich wytrzymałością, wiemy od dawna. W 2007 r. wysłano je w przestrzeń kosmiczną na niską orbitę okołoziemską i okazało się, że te niewielkie organizmy wielokomórkowe przetrwały w próżni. (Ten sam eksperyment pokazał, że zabójcze okazało się promieniowanie kosmiczne.) W 2019 r. niesporczaki wysłano z kolei na Księżyc na pokładzie izraelskiego lądownika - pojazd rozbił się i niestety nie wiemy jak mają się księżycowe niesporczaki. Naukowcy na Ziemi próbowali symulować tę sytuację, aby zbadać możliwości ich przeżycia.
Wracając do pytania - niesporczaki to złożone, wielokomórkowe organizmy - mają osiem nóg, żyją w wodzie, żywią się m. in. mchami. Ich trik polega na tym, że w niesprzyjających warunkach zwijają swój organizm do formy przetrwalnikowej i ograniczają metabolizm do absolutnego minimum. Naukowcom udało się przywrócić do życia niesporczaka, który był w tym stanie przetrwalnikowym przez 120 lat. Innym badaczom udało się ożywić niesporczaki zamrożone przez 30 lat na Antarktydzie. Morał z tego jest taki, że organizmy są czułe na promieniowanie, natomiast dzięki zamknięciu nie mają większych problemów z bardzo niskimi temperaturami i bardzo niskimi ciśnieniami.
Czytaj też: Rzeźba odkrywa świat kwantów
Dlaczego fizyk zaczyna interesować się organizmami?
Na co dzień zajmuję się mechaniką kwantową i od mniej więcej 10 lat patrzę na możliwość kwantowych efektów u zwierząt. Ta dziedzina nauki nazywa się kwantową biologią. Interesuje mnie np. magnetorecepcja. Jak to się dzieje, że zwierzęta czują pole magnetyczne ziemi? Np. rudziki wykorzystują tę informację podczas wędrówek. W organizmach wielu ptaków znaleziono materiały magnetyczne, można więc domniemywać, że magnetyczne wrażenia zmysłowe pochodzą przynajmniej po części od obrotów małych igieł magnetycznych (fizyka pokazuje, że nawet magnetyczne nanocząsteczki są w stanie zachowywać się jak kompasy w polu magnetycznym ziemi i spokojnie zmieszczą się w komórce). Jednak wątpliwe jest, by wyłącznie nano-kompasy odpowiadały za zmysł magnetyczny. Doświadczenia z rudzikami pokazują, że zmysł magnetyczny zależy również od światła! W ciemności i w świetle czerwonym ptaki się dezorientują. Sugeruje to, że potrzebna jest minimalna energia, żeby wzbudzić tę aktywność. To mnie zainteresowało i zajmuje do dziś.
A niesporczaki?
Jeśli chodzi o niesporczaki, dobrze jest zacząć od pewnego doświadczenia z bakteriami z dna wód, które wykształciły światłoczułe anteny - życie tych bakterii zależy bowiem wręcz od pojedynczych fotonów. Naukowcy pokazali, że jeśli umieścimy bakterie w mikroskopowej wnęce, obserwujemy silne oddziaływanie między światłem a antenami bakterii. W pewnych modelach to silne oddziaływanie przekłada się na kwantowe splątanie. W mechanice kwantowej obiekty eksplorują jednocześnie kilka alternatywnych rzeczywistości. Jeśli takie eksplorowanie dotyczy kilku cząstek mówimy o kwantowym splątaniu. W tym wypadku ilość fotonów jest splątana z oscylacjami ładunków elektrycznych w antenach bakterii. Np. dwa fotony powodują, że ładunek oscyluje w jeden sposób, a 10 fotonów, że ładunek oscyluje w inny sposób i te dwie możliwości są eksplorowane naraz. Wykazano również, że podczas doświadczenia bakterie były żywe, co sprawdzono poprzez zastosowanie substancji wnikającej tylko do martwych komórek.
Możliwość obserwacji typowo kwantowych efektów w organizmie żywym jest fascynująca, jednakże światło użyte w tym doświadczeniu nie miało znamion kwantowych, a więc i cały przedstawiony model można zakwestionować. W naszym eksperymencie chcieliśmy użyć układu, który niewątpliwie jest kwantowy i przy okazji wykorzystać organizm znacznie bardziej złożony, wielokomórkowy. Wybór naturalnie padł na niesporczaka.
Mówimy o wprowadzeniu organizmu żywego do miejsca z bardzo niskim ciśnieniem i temperaturą. Czy to nie wymaga nadzwyczajnych środków? Skąd wiadomo, że mamy do czynienia z mechaniką kwantową?
Najprostszy układ niewątpliwie kwantowy to tak zwany kwantowy bit. Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami, które dają możliwości wytworzenia, kontroli i analizy kwantowych bitów. W ich przypadku jest to układ elektryczny składający się z kondensatora i odpowiednio dobranej indukcyjności. Okazuje się, że do opisu urządzenia w niskiej temperaturze (10 milikelwinów) i niskim ciśnieniu (miliard-krotnie niższym od atmosferycznego) wystarczają dwa poziomy energetyczne ("0" i "1") i doświadczalnicy potrafią przygotować jednoczesną eksplorację poziomów "0" i 1". Jedyny sposób wytłumaczenia zachowania takiego układu to sposób kwantowy. Intuicyjnie można myśleć, że poziom "0" odpowiada nienaładowanemu kondensatorowi, a poziom "1" odpowiada ładunkowi elektrycznemu, który oscyluje w układzie. Kwanty wchodzą w momencie jednoczesnej eksploracji tych dwóch możliwości.
Co działo się dokładnie z biednym niesporczakiem?
Niesporczak w formie przetrwalnikowej został umieszczony pomiędzy okładkami kondensatora jednego (górnego) z dwóch kubitów (typowy żargon kwantowy na określenie kwantowego bitu). W eksperymencie nie mamy dostępu do samego niesporczaka, ale kwantowy bit ma pewną szczególną częstość z jaką oscyluje i tę wielkość możemy zmierzyć. Przed umieszczeniem organizmu częstości obu kubitów zostały scharakteryzowane i po wprowadzeniu niesporczaka, zmierzyliśmy częstość łącznego układu górnego i osobno kubitu dolnego. Okazało się, że częstość układu górnego zmalała, zaś kubitu dolnego nie zmieniła się. Świadczy to o oddziaływaniu między niesporczakiem a kubitem. Na tym etapie nie mówimy jeszcze o splątaniu - opisane oddziaływanie nie musi wymagać jednoczesnej eksploracji różnych możliwości. De facto już Faraday pokazał, że w substancjach umieszczonych w polu elektrycznym indukują się ładunku elektryczne, co wpływa na własności kondensatora i w efekcie przekłada się na obserwowaną zmianę częstości.
Drugi etap doświadczenia polegał na użyciu odpowiedniej sekwencji mikrofal, które splątują dolny kubit z układem górnym, a więc z górnym kubitem oraz niesporczakiem. Ta sekwencja jest tak dobrana, by stany obu kubitów były różne. Mamy teraz do czynienia z eksploracją następujących możliwości. Kiedy dolny kubit jest w stanie "1", górny jest w stanie "0", jego kondensator jest nienaładowany i w niesporczaku nie indukują się ładunki elektryczne. Ta możliwość zachodzi jednocześnie z sytuacją, w której dolny kubit jest w stanie "0", górny w stanie "1", jego ładunek elektryczny wytwarza pole, które indukuje ładunki w niesporczaku.
Organizm przeżył?
Eksperyment zajął 2,5 tygodnia. Było kilka takich doświadczeń, każdy z pojedynczym organizmem, przy czym tylko jeden raz udało się przywrócić niesporczaka do stanu aktywnego. Kluczowe jest delikatne ochłodzenie i potem ocieplanie niesporczaka. Mamy do czynienia z ogromną zmianą temperatury i ogromną zmianą ciśnień.
Czy ten niesporczak był żywy podczas eksperymentu, a więc podczas splątania kwantowego?
To jest kluczowe pytanie, na które odpowiedź zależy od naszej definicji czym jest życie. Kiedy zastanawialiśmy się nad nim jako fizycy, przyszedł nam do głowy argument bazujący na ciągłości życia. Wydaje się, że jeśli dorosły osobnik jest żywy dziś, to również był żywy wczoraj i dwa i pół tygodnia temu. Ciągłość życia pokazuje wobec tego, że zwierzę było żywe w trakcie splątania. Oczywiście dyskutowaliśmy również z biologami kwestię definicji życia i pojawiły się dwa główne nurty. W pierwszym organizm jest żywy, jeśli jest aktywny metabolicznie - z tej perspektywy zwierzę w eksperymencie nie było więc żywe. Co więcej, doświadczenie to pokazuje (poprzez tak długą ekspozycję na praktycznie zero absolutne), że stan przetrwalnikowy jest niemetaboliczny. Druga definicja życia opiera się na argumentach ewolucyjnych - coś jest żywe, jeśli może wytworzyć następne pokolenia. Nasz wybudzony niesporczak zachowywał się normalnie i najprawdopodobniej byłby do tego zdolny.
Mam nadzieję na następne doświadczenia tego typu. Idealnie byłoby zmierzyć niesporczaka zupełnie niezależnie od kubitu lub pomyśleć nad układami, w których podczas splątania zwierzę jest metabolicznie aktywne. Wszystko przed nami.
Miejsca
Opinie (61) 4 zablokowane
-
2022-04-17 14:49
Opinia wyróżniona
Cieszy mnie to zainteresowanie.
Cieszy mnie to zainteresowanie, Tomek jest naprawdę tęgim mózgiem. Jednocześnie polecam poszukać dość obszernej dyskusji środowiska fizyków nad tym wynikiem
- 34 4
-
2022-04-18 03:37
Opinia wyróżniona
Biolog i fizyki (1)
Bardzo się cieszę że w Polsce robi się już badania nad zagadnieniami z biologii kwantowej. Jedna i druga dziedzina są mi bliskie. Czekam na kierunek podyplomowy " Biologia kwantowa "
- 3 2
-
2022-04-19 12:52
Zrób go sam. I dodaj "stosowana".
- 0 1
-
2022-04-17 18:46
Opinia wyróżniona
Niesporczak był w stanie przeżyć splątanie kwantowe (6)
... a sporo ludzi ma problem z założeniem maski, uznaniem, że pandemia to wydarzenie prawdziwe, albo głosuje na populistów. Chce być niesporczakiem.
- 39 42
-
2022-04-19 08:22
(2)
sporo plaskoziemcow wierzy ze szmaciana maseczka uchroni ich przed morderczym wirusem. to jest dopiero ciemnogrod
- 5 3
-
2022-04-19 10:42
(1)
Tylko, ze nikt nigdy tego nie powiedzial.
- 2 2
-
2022-04-19 10:49
nikt nie powiedzial, kazali nosic, barany nosza nawet dzisiaj
- 2 2
-
2022-04-18 19:22
czytajmy dzieciom
czytajmy dzieciom, bo potem wierzą tylko w telewizję i nic nie czytają, jak widać
- 3 1
-
2022-04-17 21:58
(1)
A, no to by wiele wyjaśniało. Uznawanie tych bzdur za prawdę, to poziom, nomen omen, niesporczaka.
- 16 8
-
2022-04-17 22:43
nie odwracaj niesporczaka ogonem, nie wyszło ci
- 10 3
Wszystkie opinie
-
2022-04-17 09:04
(7)
Mnie zastanawia tylko jedno.Kiedy odkryją lek na raka,kiedy zbudują wehikuł czasu i czy faktycznie jest jakies inne życie na odległych planetach?
- 17 10
-
2022-04-17 09:28
Życie na innych planetach? Chyba oszalałeś
To życie na Ziemi jest wyjątkowe, stworzone przez Boga, trzeba było słuchać Jezusa to byś wiedział. Nie pisałbyś takich dyrdymałów, zwłaszcza dzisiaj!
- 6 17
-
2022-04-17 10:00
A mnie zastanawia, kiedy błaźnie znikniesz z tego forum
- 10 5
-
2022-04-17 10:04
Bardziej interesujące jest, że dzięki fizyce kwantowej wiemy, że obserwator wpływa na przedmiot (2)
Obserwowany, poprzez sam fakt, że go obserwuje. Pytanie, czy rzeczywistość w ogóle istnieje, gdy jej nie obswrwujemy? A o ile istnieje, to jaka jest, bo na pewno nie taka, jak w momencie obserwacji.
- 20 1
-
2022-04-17 21:58
Obserwacja to nie tylko obserwacja wprost (1)
...ale również oddziaływanie z innymi elementami. Więc wszystko istnieje bez względu czy na to patrzysz czy nie, bo wszystko oddziałuje ze wszystkim nawet jak masz zamknięte oczy
- 3 0
-
2022-04-19 15:37
dokładnie tak, tu chodzi o oddziaływanie
natomiast takie rzeczy można zauważać tylko w przypadkach pojedynczych cząsteczek. Organizmy bardziej złożone jak np. człowiek mają tak skomplikowane oddziaływania że nie zależą od pojedynczego splątania. W obserwowanej przez nas rzeczywistości efekty kwantowe są istotne tylko w mikro skali. Tylko wtedy można snuć domysły jak to możliwe że coś jednocześnie jest tu i tam albo istnieje i nie istnieje. Niesporczak cały czas istniał, ale jako że potrafił się wybudzić tylko od jednego kwantu energii to mógł być jednocześnie w formie wybudzonej i niewybudzonej.
- 0 0
-
2022-04-17 14:26
Wehikuł czasu? Ależ wymyślił
- 1 0
-
2022-04-19 08:46
To trzy- nie jedno...
- 1 0
-
2022-04-17 09:10
W sam raz na święta artykuł. (1)
- 28 1
-
2022-04-18 23:47
wskrzeszenie gościa co zamienia wodę w wino jest najważniejszym świętem dla każdego !
- 1 0
-
2022-04-17 10:11
Pasjonujące (1)
- 20 1
-
2022-04-17 12:33
Bardzo, kolejny nienormalny
Co wynalezie jakaś zarazę
- 1 10
-
2022-04-17 11:00
Był splątany czyli był teraz i nigdy? Był i go nie było jednocześnie (9)
Dobrze to rozumiem?
- 16 2
-
2022-04-17 11:01
Czas dla niego przestał istnieć? (7)
- 8 1
-
2022-04-17 11:07
Czas jest względny. Już Einstein to mówił (6)
A nieszporek jednocześnie istniał i nie istniał.
- 10 0
-
2022-04-17 11:43
Chodzi mi o to że na przykład fotony można spłatać, mogą być oddzielone od siebie na odległość miliardów lat świetlnych (1)
Zmieniając stan jednego fotony, stan drugiego zmieni się w tym samym momencie bez względu na wielką odległość czyli czas tak jakby nie obowiązuje splatania. Czyli niesporczak był tak jakby poza czasem jednocześnie W innym wymiarze czy innej rzeczywistości
- 7 1
-
2022-04-17 14:45
zasadniczo tak,w sumie to one stamtąd pochodzą
- 4 0
-
2022-04-17 11:46
Idąc dalej, w takim wypadku niesporczak był i go nie było ale był gdzieś czyli przebył jakiś dystans? (3)
- 2 2
-
2022-04-17 13:13
(2)
Był, ale nie istniejąc w czasie, który był czasem rzeczywistym, ale nim nie będąc, po za czasem był w przestrzeni międzyczasów. To tak jak jakby napełnić szklankę mlekiem, wrzucić do niej 1/3 banana, 1/2 kiwi, szczyptę soli, a potem napić się kawy lub magnezu rozpuszczalnego w wodzie, ale nie pijąc nich wcale, lub wypijając wszystko na przemian, lub co dwie godziny i odwrotnie. Chyba niczego nie przekręciłem.
- 7 3
-
2022-04-17 14:33
aha
- 2 0
-
2022-04-19 22:20
nonsens, tu nie chodzi w ogóle o czas tylko o to że w skończonej jego ilości czyli w chwili obserwacji stwierdzamy dopiero czy niesporczak się wybudził czy nie. Przed aktem pomiaru niesporczak jest w superpozycji stanów dozwolonych czyli w każdym możliwym stanie wybudzenia (czyli dwóch de facto). Do jego wybudzenia wystarczył przecież tylko kwant energii.
- 0 0
-
2022-04-19 15:31
był splątany czyli jednocześnie był aktywny i nie był
a nie czy istniał. Indukowanie ładunku sprawiło że się uaktywnił, a jednocześnie nie był aktywny. Coś jak z kotem Schrodingera tylko tamto było filozoficzne a tu mamy eksperyment naukowy.
- 0 0
-
2022-04-17 13:11
Fajny , pocieszny taki niesporczak :) (4)
Gdzie je można kupić?
- 14 4
-
2022-04-17 22:45
Magda zapraszam do mnie.
- 1 0
-
2022-04-18 23:15
Można je złapać chyba
Jak mendy :P
- 0 0
-
2022-04-19 12:55
Są wszędzie.
- 1 0
-
2022-04-19 15:31
mogę ci sprzedać po 10 w paczce
tylko ich nie widać bo są małe, ale możesz mi wierzyć na słowo, mam wiele pozytywów na alegro
- 0 0
-
2022-04-17 13:23
Moze ktos powinien wytkumaczyc panu naukowcowi, (1)
ze albo w kosmos, albo niska orbita ziemi.
- 5 10
-
2022-04-19 22:22
granica jest bardzo płynna
a on tłumaczy językiem zrozumiałym dla wszystkich. Informacje które przekazał są wystarczające
- 0 0
-
2022-04-17 13:27
A co na to obrońcy zwierząt?! (1)
- 16 0
-
2022-04-19 12:56
jak zobaczę takiego bez kagańca to mu pokażę
- 0 0
-
2022-04-17 13:27
Nie przed śniadaniem Kolasa, nie przed śniadaniem! (1)
- 7 1
-
2022-04-19 18:37
Spirytus, jaki spirytus panie naczelniku, ja jestem zupełnie trzeźwy.
- 0 0
-
2022-04-17 14:00
(1)
No dobra ale jak się pozbyć słoików bo ich nie rusza ani inflacja ani ceny paliw ani v gazy ani bomba atomowa
- 6 2
-
2022-04-17 14:28
Wystarczy oddać je do skupu materiałów ze szkła. Takie słoiki mogą służyć na lata nie trzeba ich wyrzucać
- 6 1
-
2022-04-17 14:15
swietne zwierzeta
mam fermę niesporczaków,moje hodowlane dochodzą do 5kg, nawet Państwo nie wieci jakie to inteligentne i miłe stworzenia.
- 9 2
Portal trojmiasto.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść opinii.