식물은 광합성 동안 해독을 방지하기 위해 양자 역학을 사용하여 프로세스가 더 효율적입니다.
2007 년, 미국 시카고 대학교와 워싱턴 대학교의 연구원들과 프라하 찰스 대학교 물리학 연구소로 구성된 연구팀은 식물이 양자 역학을 활용하고 양자 계산을 수행 할 것을 제안했습니다. 연구원들은 많은 사람들이 여전히 공상 과학의 영역을 고려한 양자 역학 (적어도 현재)이 당신의 정원에서 일어나고 있다고 제안했다.
.이것은 처음에 너무 터무니없는 것으로 간주되어 식물에 대한 양자 능력을 주장하는 논문이 출판되었을 때 과학자들은 웃었다. 양자 컴퓨터와 같은 양자 기계는 0 온도 이하의 온도와 같은 특수한 조건 및 원시 진공 청소기가 필요합니다. 이러한 강렬한 조건을 감안할 때, 온도가 섭씨 40도에 도달 할 수 있고 물이나 이산화탄소와 같은 분자가 끊임없이 모든 것을 때릴 수있는 현실 세계에 사는 식물이 불가능한 것처럼 보였습니다.
.그러나 과학자 들이이 말도 안되는 주장을 더 조사했을 때, 식물의 양자 특성에 대한 증거는 강해졌습니다.
그래서 식물은 무엇을 위해 양자 역학을 사용하고 어떻게해야합니까?
광합성에 대한 개요 (사진 크레디트 :Vectormine/Shutstock)
광합성에 사용되는 양자 역학은 어디입니까?
광합성은 우리 지구상의 생명의 후본 중 하나입니다. 공기에서 이산화탄소를 사용하여 산소와 음식을 세계에 공급합니다. 이 모든 것은 태양의 에너지에 의해 구동됩니다.
발색단 (엽록소)이라고하는 분자는 햇빛에 존재하는 광자를 포착합니다.
참고 : 광합성 유기체를 언급하고 싶을 때“식물”을 쓸 것입니다. 그러나 식물만이 광합성을 수행하는 유일한 것은 아니라는 것을 기억하십시오. 조류, 원생 동물 및 일부 박테리아도 그렇게합니다!
광자가 발색단에 부딪히면 에너지를 엽록소 분자의 전자에 전달합니다. 이 전자는 이제 모닝 커피를 마신 성인처럼 활력을 얻습니다. 전자와 결합 된 에너지는 이제 acciton 라고합니다. .
이 흥분은 반응 센터라는 곳으로 향해야합니다. 반응 센터는 엑시톤이 에너지를 퇴적하는 곳으로, 결국 식물이 음식을 만들고 다른 일을하는 데 사용할 수있는 에너지의 형태 인 ATP가 될 것입니다. ATP가 형성되기 전에 다른 많은 프로세스가 발생해야하지만이 기사의 범위를 넘어서야합니다.
반응 센터에 엑시톤을 얻는 것은 간단한 과정이 아닙니다.이 과정은 양자 역학이 그림에 들어오는 곳입니다.
광합성은 해독을 피할 수 있습니다
고전적인 견해는 엑시톤이 반응 센터로가는 길을 찾을 때까지 엑시톤이 하나의 발색품에서 다른 발색단으로 점프 할 수 있다는 것입니다. 이것은 원하는 목적지에 도달 할 때까지 무작위 "호핑"인 "술 취한 산책"으로 널리 알려져 있습니다.
반응 센터에 대한 흥분의 '술 취한 산책'. (사진 크레딧 :CNX OpenStax
/wikimedia commons)
그러나 그 견해와는 달리 과학자들은 흥분이 실제로 잃어버린 적이 없다는 것을 알았습니다. 그것은 결코 다른 곳에서 에너지를 퇴치하고 퇴적하지 않았으며, 거의 항상 반응 센터로가는 길을 찾았습니다. 그것이 "술에 취한 우연한"이라면, 엑시톤은 아마도 한 번에 길을 잃어 버릴 것입니다. 이“잃어버린 것”은 생물학적 시스템에서 발생하므로 왜 여기에 있지 않습니까?
2007 년 논문은 광합성 유기체가 디코 언도라는 것을 방지 할 수 있다고 제안했다.
중첩과 디코 언어 가란 무엇입니까?
클래식 물리학에서 커피 숍에서 줄을 서서 동시에 직장이나 자동차 운전을 할 수는 없습니다. 한 번에 한 곳에있을 수 있습니다.
양자 입자의 경우에는 그렇지 않습니다. 양자 입자라면 다른 확률이있을 것입니다 커피 숍, 직장 또는 차에 있으시면
과학자들이 당신을 어디에서 알기를 원할 때, 양자 입자를 찾을 수있을 때, 그들은 측정해야합니다. 그들이 그렇게 할 때, 그들은 당신이 한 곳에 있도록 강요합니다. 그러나 그들이 당신이 어디에 있는지 정확히 측정 할 때까지, 당신은 동시에 커피 숍, 자동차, 직장에 있습니다.
한 번에 여러 곳에있는 행위는 중첩이라고합니다.
엑시톤은 반응 센터를 향한 모든 문을 동시에 확인합니다
이것은 광합성 과정이 반응 센터에 엑시톤을 가져 오는 데 사용할 수있는 것입니다.
양자 입자 인 엑시톤은 동시에 여러 곳에있을 수 있으므로 모든 경로를 동시에 반응 센터로 가져갈 수 있습니다. 마치 미로에 갇힌 것처럼이 과정을 상상해보십시오. 여러 버전의 자신의 다양한 버전으로 나누고 모든 경로를 동시에 탐색 할 수 있다면 미로에서 벗어나는 데 시간이 걸리는 시간이 걸릴 것입니다.
엑시톤은 미로에 있으며 반응 센터에 도달해야하므로 양자 특성이 구조에 와서 한 번에 어디에나있게되므로 반응 센터로가는 가장 빠른 경로를 찾습니다.
.그러나 양자 입자를 측정하는 것이 한 곳에있을 것이라고 어떻게 말했는지 기억하십니까? 그 측정은 실제로 양자 입자에 닿는 광자로 구성됩니다 (이는 실험실에서 양자 일이 일어나게하는 데 진공이 매우 중요합니다). 멋진 양자 용어로, 광자는 "파도 함수 붕괴"를 만들고 양자 입자는 한 번에 한 곳에 위치한 지루한 고전 입자처럼 작용하기 시작합니다.
.양자에서 고전으로의 이러한 변화를 디코 언도라고합니다. 양자 입자가 여전히 파동과 입자로 작용하고 매우 이상한 양자 일을 할 때 반대의 일관성이 일관성입니다.
광합성 유기체는 탈구를 피하는 것으로 보인다
이제 인생은 지저분하고 뜨겁고 너무 많은 분자로 가득 차 있습니다. 비가 내리는 햇빛의 광자는 말할 것도 없이이 튀는 분자들 모두가 흥분을 해독 할 것이라고 합리적으로 기대할 것입니다.
그러나 2007 년 논문과 분야의 후속 작업이 믿어 져야한다면, 광합성 조류와 박테리아는 해독을 피할 수 있습니다. 정확하게 그들이 어떻게 이것을하는지에 대한 질문으로 남아 있습니다. 메커니즘에 관한이 질문은 생명이 양자 역학을 전혀 사용할 수 있는지 의심하게 만들었습니다!
광합성의 양자 역학은 과장된 것입니다.
더 이상 양자를 피할 수 없다고 생각합니다
그러나 새롭고 대담한 주장과 마찬가지로 회의론과 논쟁이옵니다. 주요 분쟁은 실험에서 증거를 해석하는 방법에 대한 것입니다. 2007 년 논문은 실험을 통해 발견 된 특정“비트”를 양자 일관성에 대한 증거로 해석했습니다. 2013 년 콜로라도 대학교 (University of Colorado)의 연구원들은이“비트”가 실제로 양자 활동의 증거가 아니라고 주장했다. 대신, 그것들은 크로마토 포르의 진동 에너지에 지나지 않았다. 모든 분자에는 일정량의 에너지가있어 고유 한 주파수로 진동합니다. 고전적 대 양자 해석은이 논쟁의 핵심입니다.
그럼에도 불구하고 생물학적 과정은 거의 흑백이 아닙니다. 진동 에너지가 지배적이지만 메커니즘의 일부는 양자 영역의 일부일 수 있습니다.
결국, 식물이 에너지를 어떻게 전달하는지 정확하게 이해하면 태양 광 발전과 같은 새로운 최첨단 기술이 더욱 효율적으로 설계 될 수 있습니다.
