BBC The Secrets of Quantum Physics

مرحبا بكم في العالم الجديد والغريب .للطبيعة

تم الاستيلاء عليه من قبل الجسيمات الغريبة دون الذرية

.لفيزياء الكم

كفيزيائي، امضيت حياتي العملية في دراسة

كيف هذه الجسيمات تتصرف .في المختبر

ولكن الآن أنا في طريقي للخروج الى .العالم الطبيعي

أنا في مهمة لإثبات أن فيزياء الكم يمكن أن تحل

.أكبر الأسرار في علم الأحياء

.هذه مغامرة حقيقية بالنسبة لي

أنا بعيد جدا عن منطقتي المريحة احاول تطبيق

الأفكار الدقيقة ذاتها المألوفة لدي في مختبر الفيزياء

.الى العالم الفوضوي للكائنات الحية

أَعتقد ان فيزياء الكمّ .يمكن أَن تحمل العديد من أسرارِ الحياة

،في عمقِ خلايا الحيوانات

جسيمات تنزلق بين الجدران .كالأشباح

ذلك عندما النباتات .... تلتقط أشعة الشمس

خلاياهم التي غزتها موجاتِ .... من الوميض

التي يمكن أن تكون في كل مكان .في نفس الوقت

وأنه حتى حواسنا البشرية

تتناغم مع .إهتزازات الكمّ الغريبة

في العالم الرائع ،لبيولوجيا الكم

،الحياة هي لعبة من الفرص

.لعبت بقواعد الكم

هذا ما أتمنى أن ،اقنعكم به

لأظهر لكم أن ميكانيكا الكم أمر ضروري في شرح

العديد من العمليات الهامة في الحياة، ومن المحتمل ان

ميكانيكا الكم قد تشكل أساس .بقاء الحياة نفسها

"لتكُن هناك حياة"

سعيي يبدأ مع واحدة من .اكثر المشاهد المهيبة في الطبيعة

.الهجرة

كل شتاء، إوز البرنقل يصلون بإيعاز دقيق

.الى نفس النهر الاسكتلندي

نهاية لرحلة ملحمية لمسافة 2،000 ميل (من (سفالبارد

.في اعالي الدائرة القطبية الشمالية

بالطبع، الكثير من الطيور يتوجهون جنوبا لفصل الشتاء

ثمّ يعودون الى الموطن الأصلي .في الصيف

على مدى عقود، بالضبط كيف لهذه الطيور ان تبحر مع مثل هذه الدقة

كان واحداً من أعظم .الأسرار في علم الأحياء

لذلك احدث اكتشاف .تسبب في إحداث ضجة كبيرة

،في السنوات القليلة الماضية

أحد أنواع الطيور قد ساعد .في إنشاء ثورة علمية

كنت واحدا من العديد من الفيزيائيين الذين صعقوا في اكتشاف انهم

يبحرون باستخدام واحدة من أغرب .الحيل في كل العلوم

يستخدمون خاصية ،ميكانيكا الكم

واحدة التي اربكت حتى ،أعظم علماء الفيزياء

(من (ريتشارد فاينمان الى (ألبرت أينشتاين) نفسه

لذلك قد تفاجأ في اكتشاف هوية هذا

.المخلوق الغامض

."قل مرحبا الى "أبو الحناء الكم

.هذا هو أبو الحناء الأوروبي

كل عام، تهاجر من شمال أوروبا

.الى اطراف (اسبانيا) وتعود

،في هذا المختبر في الغابة

(عالم الأحياء (هينريك موريتسين يحاول حلّ اللغزِ

.كيف تفعل ذلك

إلا أنه وجد نفسه في عالمي

العالم الغريب .لميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم توضح سلوك غريب جدا

للجسيمات دون الذرية

نزولاً الى هذا العالم الصغير جداً

يجب علينا التخلي .عن الحسّ والحدس

بدلا من ذلك، هذا هو العالم حيث .الأجسام يمكن ان تنتشر مثل الموجات

جسيمات الكم يمكن أن تكون في أماكن كثيرة في ذات الوقت

وترسل لبعضها البعض .اتصالات غامضة

شرعت في فهم ،كيف تجد الطيور طريقها

إلا أنه تبين للتو أن البيانات

أكثر وأكثر تحديدا نحو هذا

كالتفسير الوحيد الذي يمكن أن يجلب .جميع النتائج المختلفة معا

(تحقيق (هينريك -لنظرية متواجدة منذ زمن طويل

أن طائر ابو الحناء يبحر بواسطة .المجال المغناطيسي للأرض

مختبره هو .قفص طيور مغناطيسي إِبداعيّ

وهذه المخاريطِ البلاستيكيةِ صففت مع ورقة حساسة للخدش

.لتوفر القياسات الرئيسية

(المجال المغناطيسي الاصطناعي (لهنريك هو مثل في الأرض، إلا أن

يستطيع أَن يشير به في .أي إتجاه يحبّ

داخل مخاريطهم، طائر ابو الحناء ،يستجيب دائماً للمجال

تاركا خدوش في .اتجاه واحد

.السر الكبير هو كيف

المجال المغناطيسي للأرض هو ،ضعيف بشكل لا يصدق

ضعيف جداً بالنسبة لأي .كائن حي ليكتشفه

ولكن (هنريك) وجد فكرة مثيرة للاهتمام

.من خلال إعطاء (روبن الكم) قناع

لدينا غطاء صغير من الجلد ،على غرار ما تضع على الصقر

،كما تعلم ، لكن فقط لطائر ابو الحناء

لديك بعد ذلك ثقب أمام إحدى العينين

.أو ثقب أمام العين الأخرى

وما نستطيع ان نراه هو أنه إذا حجبت العين اليمنى، تَطفئ

معالجة بوصلتهم المغناطيسية في الجزء الأيسر من الدماغ

،إذا حجبت هذه العين

تطفئي البوصلة في .هذا الجزءِ من الدماغِ

البوصلة المغناطيسية لطائر ابو الحنا .يبدو أنها في عينيه

أستطيع ان اظهر لك ماذا .يجري باستخدام عيني

،الآن، نحن نستخدم أعيننا للإبصار

ولكن لدينا أيضا .إليه ثانية للكشف عن الضوء

،إذا أُضئت هذا المصباحِ في عينِي

تستطيع أن ترى أن .بؤبؤة عيني تغلق

انها في الاساس آلية الدفاع .لحماية عيني

عيني تستجيب .لجسيمات الضوء - أو الفوتونات

الطاقة المقدمة من الفوتونات

ومن الواضح بما فيه الكفاية لتنشيط .التفاعلات الكيميائية

بعد كل شيء، هذا ما .يتحكم بعضلات عيني

الضوء يجب أن يكون هو الذي يسبب التفاعلات الكيميائية المماثلة

.في عيون طائر ابو الحناء

في الواقع، انها امدادات الطاقة .... للبوصلة المغناطيسية الفريدة الشكل

..داخل خلاياها...

في العالم الغريب.. ...للجسيمات دون الذرية

المكان حيث.. فيزياء الكم فقط

.يمكن أن تفسر ما يحدث

لمعرفة السبب، تخيل إستجابة المادة الكيميائية في عين ابو الحناء

تحدث في جبالِ .ووديان من الطاقة

،للحصول على رد فعل للبدء

يجب عليك دفع الجزيئات .إلى أعلى الجبل

،)بفضل تجارب (هنريك

نحن نعلم الآن أن الضوء يقوم .بمعظم العمل الشاق

،ولكن عندما يصل إلى ذروته

يصبح الجزيء .حساس الى اللمس بشكل لا يصدق

النقطة الأساسية هنا هي أن بوصلة ابو الحناء الكيميائية الآن

توازن ذروة الطاقة .بين اثنين من الوديان

الذهاب في إتجاه واحد تنتج -مجموعة واحدة من المنتجات الكيماوية

.إتجاه آخر، مجموعة مختلفة

الآن، حتى تغير طفيف في المجال المغناطيسي للأرض يمكن تحرف الجزيء

من على القمة، ولكن الطريقة التي يحدث بها هذا تتحدى المنطق السليم

الجزء الأخير من اللغز

يعتمد على واحدة بصدق

اذهلت الأفكار في الفيزياء

لكن لا تقلق إذا وجدتها

صعبة للفهم

(حتى (ألبرت اينشتاين

."اطلق عليها اسم "شبحية

الفكرة تسمى .تشابك الكم

تتضمّن جزيئات التي ،يبدو أنها تتواصل بشكل أسرع

.من سرعة الضوء

في عام 1935، نشر أينشتاين ورقة مشهورة

.معتبرا ذلك أنه من المستحيل

.ولكن (اينشتاين) كان مخطئا

في السنوات الأخيرة، أظهرت تجارب حساسة للغاية أن

الجسيمات دون الذرية .متشابكة حقاً

وهذا يعني انه يمكنهم بمهارة

و فوراً التأثير على بعضهم البعض .عبر الفضاء

و الآن يبدو أن الشيء نفسه .يحدث داخل عين ابو الحناء

عندما يدخل فوتون ،عين ابو الحناء

أنه يخلق ما يسمى .الزوج المتشابك من الإلكترونات

وإليك كيف يعمل. كل إلكترون .يمتلك اثنين من الحالات الممكنة

من اجل التبسيط، أنا افضل .ان اسميهم الأحمر والأخضر

.الآن، هنا هو الشيء الغريب

،حتى اقيسه ،انه ليس هذا ولا ذاك

.ولكن كلاهما في نفس الوقت

فكر في الإلكترونات كأقراص .تدور

أنهم في وقت واحد .أحمر أخضر

.... ولكن من خلال إطلاق سهم

يمكنني إجبار الإلكترون الأول.. .ليكون واحد أو آخر

.وحتى الآن، انها مجرد لعبة حظ

أنا لا أعرف ما سأحصل عليه .حتى احاول

إذا انا اعرف ان أول الإلكترون .لي هو أحمر

لنفترض الآن أنا اقيس .الإلكترون الثاني

ستعتقد أن لدي فرصة 50/50 .للحصول على اللون الأحمر أو الأخضر

بعد كل شيء، هذا ما كنت ستتوقع .في العالم الطبيعي، والحياة اليومية

.ولكن ستكون مخطىء

،في تشابك الكم .الإلكترونات ترتبط في ظروف غامضة

،على سبيل المثال .... إذا حصلت على الأحمر في الأول

أنا دائما احصل على الأحمر.. .في الثاني

.أنها ليست لعبة حظ بعد الآن

إنه كما لو ان الإلكترون الأول .يقول للثاني ماذا يفعل

(لِهذا السبب سماه (آينشتاين .الشبحي

الإلكترونات يبدو أنها تدرك انه ،يجب أن يكون لديها في نفس اللون

.لا يهم كم هم متباعدين

الجزء المهم حقا هو أن

الألكترونان ليس من الضروري أَن يكُونا .نفس اللون

يُمكن أَن يشابكوا على نحوٍ مختلف

لذا إذا كان الإلكترون الأول ...أحمر

.الثاني دائماً اخضر..

ويبدو أن هذا الاتصال الغامض هو السر النهائي

... لبوصلة الكم لأبو الحناء

لأن اتجاه.. المجال المغناطيسي للأرض

.يمكن أن يؤثر على النتائج

،بالقرب من خط الاستواء .من المرجح أن يكونوا أحمر أحمر

،ولكن بالقرب من القطب .من المرجح أن يكونوا أحمر أخضر

وهذا هو العامل الحيوي الذي يرجح كفة على أخرى

لبوصلة ابو الحناء الكيميائية

اختلافات صغيرة في المجال المغناطيسي لكوكب الأرض تغيير طريقة

الإلكترونات في عين ابو الحناء ،المتشابكة

وهذا يكفي .لتحريك بوصلتها

الآن، أخيرا، يمكننا أن نرى كيف شيء ضعيف مثل المجال المغناطيسي الأرض

.يمكن ان يرجح كفة على اخرى

،إذا تغييرت الرسالة

التفاعل الكيميائي .... يميل بطريقة مختلفة

.تغيير قراءة بوصلة ابو الحناء..

فجأة تبدو وكأنها ظاهرة ميكانيكية الكم أساسا

.في هذه الطيور

،سيكون واحداً من أوائل .إن لم يكن الأول، في علم الأحياء

من الأفضل لعلماء الأحياء ان يعتادوا .على غرابة الفيزياء

طائر ابو الحناء يبحر بواسطة "تشابك الكم "الشبحي

،لمشاهدة تأثيرات الكم الخفية

حتى في محيط مختبر فيزياء محكم ،بشكل صارم

.صعب جداً

ومع ذلك ابو الحناء .يفعل ذلك بكل سهولة

هذه التجارب حقيقية ويمكن التحقق منها، وبالرغم من ذلك

،أنا اراهم بأم عيني .ما زلت اجد صعوبة في تصديقها

ملاحة الطيور جلبت الفيزياء

والطبيعة معا باسم .علم بيولوجيا الكم