Jim Al-Khahili, Johnjoe McFadden: Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii

Tajemnice życia w świetle mechaniki kwantowej – o książce „Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii”

Kiedy myślimy o mechanice kwantowej, zazwyczaj wyobrażamy sobie subatomowe cząstki, których zachowanie jest zagadkowe i dalekie od naszego codziennego doświadczenia. Z drugiej strony biologia wydaje się dziedziną, która opiera się na chemii, fizyce klasycznej i dobrze ugruntowanych procesach fizjologicznych. Co by się jednak stało, gdybyśmy połączyli te dwa światy? Odpowiedź na to pytanie znajdziemy w książce „Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii” autorstwa Jima Al-Khaliliego i Johnjoe McFaddena.

Autorzy przedstawiają w niej fascynującą ideę, że zjawiska kwantowe mogą odgrywać kluczową rolę w funkcjonowaniu organizmów żywych. Ta teza, chociaż z początku wydaje się nieprawdopodobna, jest poparta badaniami i przykładami, które zmieniają nasz sposób postrzegania biologii. Książka oferuje szerokie spektrum informacji, zarówno dla laików, jak i dla czytelników zaznajomionych z naukami przyrodniczymi.

Co to jest kwantowa biologia?

Zanim zagłębimy się w szczegóły książki, warto zrozumieć, czym właściwie jest kwantowa biologia. W klasycznym ujęciu biologia dotyczy świata makroskopowego, gdzie prawa fizyki Newtona doskonale opisują zachowanie obiektów. Tymczasem kwantowa biologia sugeruje, że na poziomie mikroskopowym, w procesach kluczowych dla życia, takich jak fotosynteza, wędrówki ptaków czy enzymatyczne reakcje chemiczne, mogą występować efekty kwantowe, takie jak superpozycja czy splątanie.

Al-Khalili i McFadden prezentują przykłady z różnych dziedzin biologii, które mogą być napędzane zjawiskami kwantowymi. Jednym z najbardziej znanych jest proces fotosyntezy, w którym kwantowy tunelowy transfer energii sprawia, że proces ten jest niezwykle wydajny. Innym intrygującym przykładem jest zdolność ptaków, takich jak europejskie rudzik, do nawigacji przy użyciu kwantowych właściwości magnetycznych Ziemi.

Światło na nowe możliwości

Autorzy zadają istotne pytania: Czy życie bez kwantów byłoby możliwe? Jak zjawiska kwantowe wpływają na naszą codzienność, nawet jeśli tego nie zauważamy? Próbując odpowiedzieć na te pytania, Al-Khalili i McFadden prowadzą nas przez granice nauki, na styku fizyki, chemii i biologii. Książka jest próbą zrozumienia, jak te różne dziedziny łączą się w spójny obraz rzeczywistości, w którym życie istnieje dosłownie „na krawędzi” – na granicy między porządkiem a chaosem, makroskopowym a mikroskopowym, klasycznym a kwantowym.

Przystępność i styl

Jednym z atutów „Życia na krawędzi” jest sposób, w jaki autorzy wprowadzają czytelnika w złożone koncepcje fizyki kwantowej. Al-Khalili i McFadden mają dar przekształcania trudnych pojęć w przystępny i zrozumiały język, nie rezygnując przy tym z naukowej precyzji. Książka obfituje w analogie, które pomagają wyobrazić sobie niewyobrażalne – od cząstek przemieszczających się przez przeszkody, po ptaki nawigujące na podstawie kwantowych efektów.

Nowa era nauki

„Życie na krawędzi” to książka, która otwiera oczy na nowy, fascynujący świat nauki. Choć kwantowa biologia jest dziedziną stosunkowo młodą, autorzy sugerują, że jej rozwój może w przyszłości przynieść rewolucyjne zmiany w naszym rozumieniu życia i jego fundamentów. Dla czytelników zainteresowanych nie tylko biologią, ale także tym, jak nauka może wykraczać poza tradycyjne granice, książka ta jest prawdziwą intelektualną ucztą.

Książka Al-Khaliliego i McFaddena nie tylko zmusza nas do myślenia o tym, jak funkcjonuje życie, ale także inspiruje do zastanowienia się nad przyszłością nauki. Zrozumienie, że kwantowe zjawiska mogą leżeć u podstaw procesów życiowych, to nie tylko ciekawostka, ale potencjalna rewolucja w biologii, która może przynieść niewyobrażalne korzyści technologiczne i medyczne.

Życie na krawędzi – z recenzji w „Nowych Książkach”

Fizyka klasyczna doskonale objaśnia świat, do którego jesteśmy przyzwyczajeni i który postrzegamy jako naturalny, logiczny, możliwy do zrozumienia. Tymczasem naprawdę to świat wyjątkowo subiektywny, w całości wykreowany przez nasz umysł, misterny zlepek przetworzonych i zintegrowanych sygnałów dostarczanych przez zmysły. Jego struktura czy właściwości są skrojone ściśle pod nasze potrzeby. Ewolucja zadbała, by zmysły nie rejestrowały sygnałów mających niewielkie znaczenie dla przetrwania. To dlatego nie widzimy w dalekiej podczerwieni ani w nadfiolecie, nie słyszymy ultradźwięków, nie wyczuwamy kierunku pola magnetycznego i nie odbieramy fal radiowych.

Nasze wyobrażenie rzeczywistości powoduje, że odczuwamy jako intuicyjnie zrozumiałe zjawiska i wymiary dopasowane do znanej nam skali.

Naturalnie, mamy pewną umiejętność ekstrapolacji, na przykład nie sprawia nam kłopotu wyobrażenie sobie, że Układ Słoneczny jest naprawdę bardzo duży, a średnice orbit planetarnych należy podawać w milionach kilometrów. Tym bardziej że wszystkie właściwości tego oraz innych znanych nam z obserwacji układów dają się wyjaśnić za pomocą nietrudnych do zrozumienia praw wspomnianej wyżej fizyki klasycznej. Co więcej, te prawa w zupełności wystarczają również do projektowania czy wytwarzania większości otaczających nas produktów i konstrukcji technologicznych, od samochodów, lodówek po podmorskie tunele, mosty i drapacze chmur. A zatem może świat naprawdę jest logiczny i dzięki temu zrozumiały?

Na co dzień na ogół tylko fizycy zdają sobie sprawę, jak złudne jest to wrażenie. Na przełomie XIX i XX wieku ich narzędzia badawcze osiągnęły poziom zaawansowania, który umożliwił odkrycie zjawisk niemożliwych do wyjaśnienia na gruncie fizyki klasycznej, co więcej – w świetle jej praw nielogicznych i sprzecznych ze zdrowym rozsądkiem.

Rezultatem owego impasu były dwie rewolucyjne idee: teoria względności dotycząca zjawisk w makroskali wszechświata oraz mechanika kwantowa – zbiór pojęć umożliwiający opis i próbę objaśnienia najbardziej podstawowej subatomowej natury materii. Obie są trudne do intuicyjnego zrozumienia, dotyczą bowiem zjawisk i bytów, z którymi ludzki umysł nigdy się nie stykał. Mechanika kwantowa jest szczególnie pełna paradoksów. Jak się o niej wyraził wybitny nieżyjący fizyk Richard Feynman: „Ukazuje Naturę taką, jaka ona naprawdę jest – absurdalną”.

Andrzej Jerzmanowski, Nic w biologii nie ma sensu bez kwantów? , „Nowe Książki” 10/2016

Autorzy: Jim Al-Khahili, Johnjoe McFadden
Tytuł: Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii
Tytuł oryginału: Life on the Edge
Przekład: Tomasz Krzysztoń
Wydawnictwo: Prószyński Media
Miejsce i data wydania: Warszawa 2016
Wymiary: 145x215x42
Oprawa: Miękka Liczba stron: 368
ISBN: 978-83-8069-326-5