Ρίχνοντας κβαντικό φως στα βιολογικά σκοτάδια: Πώς η Κβαντική Βιολογία μπορεί να εξηγήσει τα άλυτα μυστήρια της φύσης

Abstract

Η Κβαντική Φυσική είναι η επιστήμη που εξετάζει τη συμπεριφορά του μικρόκοσμου, δηλαδή των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων. Από την άλλη, η Βιολογία εξετάζει τα φαινόμενα της ζωής, τα οποία συναντώνται σε μεγαλύτερες κλίμακες, από τα αμινοξέα μέχρι τα οικοσυστήματα. Για την κατανόηση των βιολογικών φαινομένων, οι Βιολόγοι χρησιμοποίησαν το σώμα γνώσεων της Κλασικής Φυσικής και Χημείας, το οποίο μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αρκετό και ικανό για μια συνεκτική και συνεπή ερμηνεία του φαινομένου της ζωής. Μόλις τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αρχίσει να αναδύονται έρευνες πάνω σε νέα αλλά και παλαιότερα βιολογικά φαινόμενα, οι οποίες δείχνουν ότι η κλασική επιστήμη αδυνατεί να τα εξηγήσει ικανοποιητικά. Πολλοί επιστήμονες διερωτώνται αν αυτό οφείλεται στο ότι υπεισέρχονται κβαντικά φαινόμενα στα βιολογικά συστήματα, με αποτέλεσμα να έχει αναδυθεί ένας νέος διεπιστημονικός τομέας, αυτός της Κβαντικής Βιολογίας. Η παρούσα εργασία αποσκοπεί στη συγκέντρωση των κυριότερων ανοικτών ζητημάτων που η Κβαντική Βιολογία επιχειρεί να απαντήσει στο πλαίσιο της κβαντομηχανικής θεωρίας. Εξετάζεται η επίδραση του κβαντικού φαινομένου της υπέρθεσης καταστάσεων στη φωτοσύνθεση, το κβαντικό φαινόμενο σήραγγας στην ενζυμική κατάλυση και το φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής στη μαγνητοαντίληψη των πτηνών. Τα αποτελέσματα της μελέτης μας δείχνουν να ενισχύουν την υποψία ότι τα κβαντικά φαινόμενα, όχι μόνο εμφανίζονται στα βιολογικά συστήματα, αλλά πλέον παρέχουν έναν καινοφανή τρόπο ερμηνείας και άλλων θεμελιωδών φαινομένων, όπως οι μεταλλάξεις, η όσφρηση και εσχάτως η συνείδηση.