La biologia quantistica svela antichi misteri della vita

 

Fino a poco tempo fa lo strano mondo dei quanti e la complessità sfuggente della vita sembravano due domini distanti, senza alcun punto di contatto. Ma la «biologia quantistica» – questa nuovissima scienza – inizia a intrecciare le cose, svelando antichi misteri.

Sulla base di recentissimi esperimenti, rigorosi e ripetibili, si stano forse cominciando a capire cosa succede nel profondo delle cellule vivente, e finalmente avviando la comprensione di fenomeni che per secoli erano parsi inspiegabili, proprio attingendo al bizzarro e contro-intuitivo mondo dei quanti.

L’incredibile forza della fotosintesi, ad esempio, sembra dovere la sua inarrivabile efficienza al fatto che, a un certo punto del processo, le particelle subatomiche coinvolte si trovano contemporaneamente in due punti distinti grazie ai fenomeni quantistici.

Anche il funzionamento degli enzimi, la base stessa del nostro essere in vita, deve la sua perfezione quasi miracolosa al fatto che nel corso della reazione chimica alcune particelle sembrano «svanire» da un punto per «materializzarsi» istantaneamente da un’altra parte.

Le strane proprietà del mondo quantistico su esseri viventi

Una nuova analisi di un recente esperimento su batteri fotosintetici suggerisce che i ricercatori potrebbero essere riusciti a porne alcuni in uno stato di entanglement, mostrando per la prima volta l'effetto delle strane proprietà del mondo quantistico su esseri viventi e segnando il passaggio della biologia quantistica da ipotesi teorica a realtà tangibile.

Il mondo quantistico è strano. In teoria, e in una certa misura in pratica, i suoi principi richiedono che una particella possa apparire in due luoghi contemporaneamente - un fenomeno paradossale noto come sovrapposizione - e che due particelle possano diventare "entangled", condividendo informazioni su distanze arbitrariamente grandi attraverso un meccanismo ancora sconosciuto.

L'esempio forse più famoso di stranezza quantistica è il gatto di Schrödinger, un esperimento ideale proposto da Erwin Schrödinger nel 1935. Il fisico austriaco immaginava che un gatto posto in una scatola insieme a una sostanza radioattiva potenzialmente letale potesse, per le strane leggi della meccanica quantistica, esistere in uno stato di sovrapposizione ed essere sia morto che vivo, almeno fino all’apertura della scatola e all’osservazione del suo contenuto.

Questo concetto è stato convalidato sperimentalmente innumerevoli volte su scale quantistiche. Alla scala del nostro mondo macroscopico apparentemente più semplice e di sicuro più intuitivo, tuttavia, le cose cambiano. Nessuno ha mai visto una stella, un pianeta o un gatto in uno stato di sovrapposizione o di entanglement quantistico. Ma fin dalla formulazione iniziale della teoria quantistica, all'inizio del XX secolo, gli scienziati si sono chiesti dove si incrociano esattamente i mondi microscopici e macroscopici. Quanto può essere grande il regno quantistico? E potrebbe essere abbastanza grande perché i suoi aspetti più strani influenzino profondamente e chiaramente gli esseri viventi?

Effetti quantistici nel processo di fotosintesi

Negli ultimi due decenni il campo emergente della biologia quantistica ha cercato di rispondere a queste domande, proponendo ed effettuando su organismi viventi esperimenti che potrebbero essere in grado di sondare i limiti della teoria quantistica. Questi esperimenti hanno già dato risultati allettanti ma non conclusivi.

Alcuni ricercatori hanno mostrato che il processo di fotosintesi - in cui gli organismi producono sostanze nutritizie usando la luce - può comportare alcuni effetti quantistici. Il modo in cui gli uccelli navigano o fiutano gli odori suggerisce che gli effetti quantistici possano verificarsi in modi insoliti all'interno degli esseri viventi. Ma questi studi toccano solo la superficie del mondo quantistico. Finora, nessuno è mai riuscito a indurre un intero organismo vivente - nemmeno un batterio unicellulare - a mostrare effetti quantistici come l'entanglement o la sovrapposizione.

Di conseguenza, un nuovo articolo di un gruppo di ricercatori dell'Università di Oxford sta facendo aggrottare parecchie fronti per le sue affermazioni sulla riuscita di un esperimento di entanglement fra batteri e fotoni, particelle di luce.

Il 'batterio di Schrödinger’

In un esperimento condotto nel 2016 da David Coles e colleghi dell'Università di Sheffield, avevano sequestrato, tra due specchi diverse, centinaia di batteri verdi sulfurei, che sono fotosintetici, per poi ridurre via via la distanza tra gli specchi fino a poche centinaia di nanometri, molto meno della larghezza di un capello umano. Facendo rimbalzare della luce bianca tra gli specchi, i ricercatori speravano che le molecole fotosintetiche all'interno dei batteri si accoppiassero - o interagissero - con la cavità, il che significava essenzialmente che i batteri avrebbero continuato ad assorbire, emettere e riassorbire i fotoni che rimbalzavano. L'esperimento ha avuto successo: fino a sei batteri si sono accoppiati in quel modo. Sostengono però che i batteri non hanno soltanto interagito con la cavità. Nella loro analisi dimostrano che il segno energetico prodotto nell'esperimento potrebbe essere coerente con i sistemi fotosintetici di batteri entangled con la luce all'interno della cavità.

In sostanza, sembra che alcuni fotoni colpissero e mancassero contemporaneamente molecole fotosintetiche all'interno dei batteri, un segno distintivo dell'entanglement. "I nostri modelli mostrano che il fenomeno registrato è la firma di un entanglement tra la luce e certi gradi di libertà all'interno dei batteri", affermano.

Secondo il coautore dello studio Tristan Farrow, anche lui di Oxford, è la prima volta che un simile effetto è stato intravisto in un organismo vivente. "È certamente la chiave per dimostrare che siamo in qualche modo vicini all'idea di 'batterio di Schrödinger'", afferma. E suggerisce un altro potenziale esempio di biologia quantistica in natura: i batteri sulfurei verdi vivono nelle profondità dell'oceano dove la scarsità di luce, fonte di vita, potrebbe addirittura stimolare adattamenti evolutivi quantomeccanici per aumentare la fotosintesi.

Queste controverse affermazioni, tuttavia, vanno prese con molta cautela. In primo luogo, in questo esperimento la prova a favore dell’entanglement è circostanziale, e dipende da come si sceglie di interpretare la luce che attraversa ed esce dai batteri confinati nella cavità.

Gli scienziati riconoscono che i risultati dell'esperimento potrebbero essere spiegati anche da un modello classico privo di effetti quantistici. Peraltro, i fotoni non sono affatto classici: sono quantistici. Eppure, un modello "semi-classico" più realistico che usi le leggi di Newton per i batteri e quelle quantistiche per i fotoni, non riesce a riprodurre il risultato reale che Coles e colleghi hanno osservato nel loro laboratorio, il che suggerisce che gli effetti quantistici fossero in atto sia nella luce che nei batteri. La prova è un po' indiretta, ma penso che sia così solo perché stanno cercando di essere rigorosi ed escludere cose e rivendicare troppo, dice James Wootton, che si occupa di informatica quantistica all'IBM Zurich Research Laboratory.

L'altro caveat: le energie dei batteri e del fotone sono state misurate collettivamente, non in modo indipendente. Questo - secondo Simon Gröblacher della Delft University of Technology, nei Paesi Bassi, che non ha preso parte a questa ricerca - è in qualche modo un limite. "Sembra che stia accadendo qualcosa di quantistico", dice. "Ma… di solito, se si dimostra l'entanglement, bisogna misurare i due sistemi in modo indipendente" per confermare che qualsiasi correlazione quantistica tra essi sia autentica.

Nonostante queste incertezze, per molti esperti il passaggio della biologia quantistica da sogno teorico a realtà tangibile è una questione di “quando”, non di “se”.

Al di fuori dei sistemi biologici, le molecole, considerate in isolamento e collettivamente, hanno già mostrato effetti quantistici in decenni di esperimenti in laboratorio, quindi la ricerca di questi effetti per molecole simili all'interno di un batterio o addirittura del nostro stesso corpo sembrerebbe abbastanza sensata.

Negli esseri umani e in altri grandi organismi multicellulari, tuttavia, simili effetti quantistici molecolari in genere dovrebbero essere insignificanti, ma una loro manifestazione significativa all'interno di batteri, molto più piccoli, non sarebbe una sorpresa troppo sconvolgente. Sono un po' stupito per la sorpresa suscitata da questa scoperta, dice Gröblacher. Ma è ovviamente eccitante se lo si può dimostrare in un sistema biologico reale.

Gröblacher ha progettato un esperimento che potrebbe mettere in uno stato di sovrapposizione un minuscolo animale acquatico, un tardigrado, cosa molto più difficile che creare un entanglement fra i batteri e la luce, dato che i tardigradi hanno dimensioni centinaia di volte maggiori.

Farrow sta cercando modi per migliorare l'esperimento sui batteri; lui e i suoi colleghi sperano di mettere in entanglement due batteri, e non con la luce in modo indipendente. Gli obiettivi a lungo termine sono fondazionali e fondamentali, dice Farrow. Si tratta di capire la natura della realtà e se gli effetti quantistici siano utili alle funzioni biologiche. Alla radice delle cose, tutto è quantistico, aggiunge, alludendo alla questione se gli effetti quantistici abbiano un ruolo nel funzionamento degli esseri viventi.

Potrebbe essere, per esempio, che la selezione naturale abbia trovato il modo di sfruttare naturalmente i fenomeni quantistici, come nel già citato esempio della fotosintesi in batteri delle profondità marine povere di luce. Ma per arrivare a fondo di tutto ciò è necessario cominciare dalle piccole dimensioni.

Le ricerche si sono costantemente orientate verso esperimenti a macrolivello, con un recente esperimento che ha coinvolto, con successo, milioni di atomi. Provare che le molecole che compongono gli esseri viventi mostrano effetti quantistici significativi - anche se per scopi banali - sarebbe un passo successivo fondamentale. Esplorando questo confine fra mondo quantistico e classico, gli scienziati potrebbero avvicinarsi a capire che cosa significa essere macroscopicamente quantistici, se una tale idea fosse vera.

Il vento solare ha proprietà multidimensionali – CapitoloXVIII

La realtà attraverso la meccanica quantistica – Capitolo 16

Fonte: Jonathan O'Callaghan / Scientific American

Bollatiboringhieri

Nuovo paradosso quantistico mette in dubbi un pilastro della realtà fisica

 

Uno straordinario effetto quantistico chiamato entanglement attribuisce una proprietà molto “poetica” alle particelle. Se, nella loro storia, due di queste hanno avuto occasione di interagire reciprocamente, anche dopo un certo tempo, pur trovandosi magari agli estremi opposti dell’universo, accadrà che se qualcosa dovesse interferire con la prima alterandone lo stato, istantaneamente andrà a modificarsi lo stato dell’altra. (Enea)

Ora, è stato trovato un nuovo paradosso nella meccanica quantistica - una delle due teorie scientifiche fondamentali, insieme alla teoria della relatività di Einstein - che mette in dubbio alcune idee di senso comune sulla realtà fisica.

Presupposti di senso comune

Queste sono idee intuitive e ampiamente credute anche dai fisici:

“Quando qualcuno osserva un evento accadere, è successo davvero.”

“È possibile fare scelte libere, o almeno scelte statisticamente casuali.

“Una scelta fatta in un posto non può influenzare immediatamente un evento distante “ (località).

Se un albero cade in una foresta e non c’è nessuno a sentirlo, emette un suono?” Forse no, dicono alcuni. E se qualcuno è lì per ascoltarlo? Se pensi che ciò significhi che ovviamente ha fatto un suono, potresti dover rivedere quell’opinione.

La ricerca, pubblicata su Nature Physics, dimostra che i presupposti possono anche non essere tutti veri – a meno di un crollo della stessa meccanica quantistica.

Questo è il risultato più importante di una lunga serie di scoperte nella meccanica quantistica che hanno stravolto le nostre idee sulla realtà.

L’importanza di questa scoperta per capire la realtà

Per Niels Bohr, uno dei fondatori della teoria quantistica, oltre un secolo fa, alcune proprietà di una particella, come posizione e velocità, non possono essere perfettamente osservate contemporaneamente. Non esistono realmente finché non vengono misurate.

E dal momento che alcune proprietà di una particella non possono essere misurate perfettamente nello stesso momento – come la posizione e la velocità – esse non possono essere contemporaneamente reali.

In un articolo del 1935, Albert Einstein con i colleghi teorici Boris Podolsky e Nathan Rosen, ha sostenuto che ci deve essere di più nella realtà di quello che la meccanica quantistica potrebbe descrivere.

L’articolo considerava una coppia di particelle distanti in uno stato speciale ora noto come “stato entangled“. Quando la stessa proprietà (ad esempio, posizione o velocità) viene misurata su entrambe le particelle entangled, il risultato sarà casuale, ma ci sarà una correlazione tra i risultati di ciascuna particella.

Ad esempio, un osservatore che misura la posizione della prima particella potrebbe prevedere perfettamente il risultato della misurazione della posizione di quella distante, senza nemmeno toccarla. Oppure l’osservatore potrebbe scegliere di prevedere la velocità. Ciò ha una spiegazione naturale, sostenevano, se entrambe le proprietà esistevano già prima di essere misurate, contrariamente all’interpretazione di Bohr.

Tuttavia, nel 1964 il fisico nordirlandese John Bell scoprì che l’argomento di Einstein falliva se fosse eseguita una combinazione più complicata di misurazioni diverse sulle due particelle.

Bell ha mostrato che se i due osservatori scelgono in modo casuale e indipendente tra la misurazione dell’una o dell’altra proprietà delle loro particelle, come la posizione o la velocità, i risultati medi non possono essere spiegati in nessuna teoria in cui, sia la posizione che la velocità, erano proprietà locali preesistenti.

Sembra incredibile, ma gli esperimenti hanno ora dimostrato in modo definitivo che le correlazioni di Bell si verificano. Per molti fisici, questa è la prova che Bohr aveva ragione: le proprietà fisiche non esistono finché non vengono misurate.

La misurazione è essenziale per la realtà fisica

Nel 1961, il fisico teorico ungherese-americano Eugene Wigner ideò un esperimento mentale per mostrare cosa c’è di così complicato nell’idea di misurazione/osservazione.

Ha considerato una situazione in cui un suo amico entra in un laboratorio ermeticamente sigillato ed esegue una misurazione su una particella quantistica.

Tuttavia, Wigner notò che applicando le equazioni della meccanica quantistica per descrivere questa situazione dall’esterno, il risultato è abbastanza diverso. Invece della misurazione dell’amico che rende reale la posizione della particella, dal punto di vista di Wigner l’amico rimane impigliato con la particella e infettato dall’incertezza che lo circonda.

Questo è simile al famoso gatto di Schrödinger, un esperimento mentale in cui il destino di un gatto in una scatola si intreccia con un evento quantistico casuale.

Per Wigner, questa era una conclusione assurda. Credeva invece che una volta coinvolta la coscienza di un osservatore, l’entanglement sarebbe “collassato” per rendere definitiva l’osservazione dell’amico.

E se Wigner si fosse sbagliato?

L’ esperimento

Nella ricerca effettuata, i fisici si sono basati su una versione estesa del paradosso dell’amico di Wigner, proposto per la prima volta da Časlav Brukner dell’Università di Vienna. In questo scenario, ci sono due fisici – chiamali A e B – ciascuno con i propri amici (C e D) in due laboratori distanti,

C e D stanno misurando un paio di particelle intrecciate, come negli esperimenti di Bell.

Come nell’argomento di Wigner, le equazioni della meccanica quantistica ci dicono che C e D dovrebbero rimanere invischiati nelle loro particelle osservate, ma poiché quelle particelle erano già intrappolate l’una con l’altra, C e D dovrebbero rimanere intrappolati, in teoria.

Ma cosa implica sperimentalmente?

L’ esperimento procede così: gli amici entrano nei loro laboratori e misurano le loro particelle. Qualche tempo dopo, Ae B lanciano una moneta ciascuno: se sono teste, aprono la porta e chiedono al loro amico cosa ha visto, se è croce, eseguono una misurazione diversa.

Questa diversa misurazione dà sempre un risultato positivo per A se C è impigliato con la sua particella osservata nel modo calcolato da Wigner. Allo stesso modo per B e D.

In ogni realizzazione di questa misurazione, tuttavia, qualsiasi registrazione dell’osservazione del loro amico all’interno del laboratorio viene bloccata dal raggiungere il mondo esterno. C o D non ricorderanno di aver visto nulla all’interno del laboratorio, come se si fossero risvegliati dall’anestesia totale.

Ma è successo davvero, anche se non lo ricordano?

Se i pressuposti - citate all’inizio - sono corrette, ogni amico ha visto un risultato reale e unico per la propria misurazione all’interno del laboratorio, indipendentemente dal fatto che A o B abbiano successivamente deciso di aprire la loro porta. Inoltre, ciò che vedono A e C non dovrebbe dipendere da come atterra la moneta di B, e viceversa.

È stato dimostrato che se questo fosse il caso, ci sarebbero dei limiti alle correlazioni che A e B potrebbero aspettarsi di vedere tra i loro risultati. È stato anche dimostrato che la meccanica quantistica prevede che A e B vedranno correlazioni che vanno oltre quei limiti.

Successivamente, è stato fatto un esperimento per confermare le previsioni della meccanica quantistica utilizzando coppie di fotoni entangled. Il ruolo della misurazione di ogni amico è stato svolto da uno dei due percorsi che ogni fotone può seguire nel setup, a seconda di una proprietà del fotone chiamata “polarizzazione“, ovvero il percorso “misura” la polarizzazione.

L’ esperimento è solo una dimostrazione di principio, poiché gli “amici” sono molto piccoli e semplici. Ma apre la questione se gli stessi risultati sarebbero validi con osservatori più complessi.

Potremmo non essere mai in grado di fare questo esperimento con veri umani. Ma sosteniamo che un giorno potrebbe essere possibile creare una dimostrazione conclusiva se l‘”amico” fosse un’intelligenza artificiale a livello umano in esecuzione in un enorme computer quantistico.

Sebbene un test conclusivo possa essere lontano decenni, se le previsioni della meccanica quantistica continuano a essere valide, ciò significa che ha forti implicazioni per la nostra comprensione della realtà, anche più delle correlazioni di Bell.

Per prima cosa, le correlazioni che abbiamo scoperto non possono essere spiegate semplicemente dicendo che le proprietà fisiche non esistono finché non vengono misurate.

Ora viene messa in discussione la realtà assoluta degli stessi risultati delle misurazioni.

I risultati ottenuti costringono i fisici ad affrontare il problema della misurazione a testa alta: o l’esperimento non si ingrandisce e la meccanica quantistica lascia il posto a una cosiddetta “teoria del collasso oggettivo“, oppure uno dei presupposti di buon senso deve essere respinto .

Conflitto con la teoria della relatività di Einstein

Ci sono teorie, come quella di de Broglie-Bohm, che postulano “l’azione a distanza“, in cui le azioni possono avere effetti istantanei in altre parti dell’universo. Tuttavia, questo è in diretto conflitto con la teoria della relatività di Einstein.

Alcuni cercano una teoria che rifiuti la libertà di scelta, ma richiedono una causalità all’indietro o una forma apparentemente cospirativa di fatalismo chiamata “superdeterminismo” .

Un altro modo per risolvere il conflitto potrebbe essere quello di rendere la teoria di Einstein ancora più relativa. Per Einstein, diversi osservatori potrebbero non essere d’accordo su quando o dove accade qualcosa, ma ciò che accade era un fatto assoluto.

Tuttavia, in alcune interpretazioni, come la meccanica quantistica relazionale, il QBismo o l’interpretazione a molti mondi, gli eventi stessi possono verificarsi solo in relazione a uno o più osservatori. Un albero caduto osservato da uno potrebbe non essere un fatto per tutti gli altri.

Tutto ciò non implica che tu possa scegliere la tua realtà. In primo luogo, puoi scegliere quali domande porre, ma le risposte sono date dal mondo. E anche in un mondo relazionale, quando due osservatori comunicano, le loro realtà si intrecciano. In questo modo può emergere una realtà condivisa.

Ciò significa che se entrambi assistiamo alla caduta dello stesso albero e tu sostieni di non avere sentito il rumore, senza scomodare la teoria quantistica potresti aver bisogno solo di un apparecchio acustico.

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Fonte: Sciencealert

Un evento spazio-tempo è un momento d’intenzione congelato

Esperimenti, sia mentali che di laboratorio, hanno inesorabilmente dimostrato che le nostre concezioni della realtà sono completamente inadeguate se rapportate al mondo della meccanica quantistica, ovvero al regno dell’infinitamente piccolo.

Il nostro cervello è uno strumento quantico che provoca il collasso delle funzioni d’onda, che esistono come possibilità prima che le realizziamo come eventi spazio-tempo. Perciò il cervello prende le possibilità e le realizza negli eventi spazio-tempo. È uno strumento quantico che converte la possibilità in realtà. Prende il non-manifesto e lo rende manifesto, sia nell’immaginazione sia come esperienza sensoriale.

Si parla di collasso della funzione d'onda quando l'insieme di tutti gli stati possibili da essa descritti (i cosiddetti "autostati") si riducono drasticamente e istantaneamente ad uno solo. Se ad es. stiamo studiando la posizione di un elettrone, il collasso della funzione d'onda rappresenta il passaggio dalla "superposizione" (dove l'elettrone occupa probabilisticamente molteplici posizioni) all'unica posizione dove l'abbiamo trovato all'atto dell'osservazione/misura.

Tutta la percezione è il collasso delle funzioni d’onda in un mare di possibilità in costante trasformazione e movimento e la mia percezione congela quella realtà esterna, ma persino nel momento in cui l’ho percepita è andata avanti. È proprio un fenomeno in movimento nel mare delle possibilità. Tutte le cose esistono come un mare di possibilità infinite e tutto esiste come potenziale puro. Il potenziale non ha né principio né fine. Esiste come potenziale.

Che cos’è l’informazione?

L’informazione è un mare di possibilità che aspetta che siano poste dellle domande. L’universo è a forma-d’onda? L’universo è a forma-di-particelle?

È la vostra domanda che costringe l’universo a fare una scelta. Prima che la domanda sia stata posta, l’universo non ha fatto una scelta. Non appena facciamo la scelta, l’universo è costretto a rispondere. Perciò, ai livelli più fondamentali della natura, l’universo è un mare di possibilità infinite che sono costrette a fare scelte per eventi di spazio-tempo una volta che abbiamo posto la domanda. L’universo è un enorme punto interrogativo, prima che diventi reale.

John Wheeler dice che l’universo rimane ambiguo, un brodo quantico che fluisce incessantemente, fino a che un essere cosciente lo osserva. L’essere cosciente potrebbe essere un’ape o un camaleonte, o potrebbe essere uno di noi. Senza una coscienza l’universo non costruisce se stesso in una forma fisica.

Einstein si trovava molto a disagio con certi aspetti della fisica quantistica. Uno di questi era la correlazione non-locale. Un altro era il principio di indeterminazione di Heisenberg. Infatti, quando Heisenberg si recò a spiegare a Einstein il principio di indeterminazione, Einstein pronunciò la famosa frase: “Dio non gioca a dadi con l’universo,” perché le nostre leggi meccanicistiche dicono che se ne sappiamo abbastanza dell’universo, saremo in grado di predire ogni cosa.

L’effetto dell’osservatore significa che a meno che non si osservi e fino al momento dell’osservazione l’universo esiste solo come possibilità. Fino a che lo osservi, in altre parole senza un cosciente essere senziente, l’universo non esiste. John Wheeler.

Come funziona una correlazione non-locale

Se avete due particelle sub-atomiche, A e B, e queste si scontrano, si scambiano un po’ d’energia e di informazioni, quindi A diventa A1 e B diventa B1: esse sono leggermente cambiate, proprio come quando tu e io ci scontriamo, siamo leggermente cambiati, scambiamo informazioni e anche energia. A livelli più fondamentali, quando particelle sub-atomiche si scontrano, esse scambiano energia e informazioni. Diciamo poi che A1 comincia a spostarsi verso un’estremità dell’universo e B1 si sposta verso l’altra estremità dell’universo, ma per tutta l’eternità rimangono istantaneamente correlate. Ciò significa che se io so che cosa sta facendo A1, sarò in grado di dire che cosa sta facendo B1. Se so dov’è A1, sarò in grado di dire dov’è B1. Sapendo, cioè, una qualità di comportamento di A1, sarò in grado di dire una qualità di comportamento di B1.

La Distanza nello Spazio è anche la Distanza nel Tempo

Ora c’è un fatto stabilito che ci sia in natura un livello fondamentale in cui ogni cosa è istantaneamente correlata a ogni altra cosa. Questo ci dà una prova matematica e sperimentale di ciò che possiamo chiamare onniscienza, onnipresenza o onnipotenza – dove ogni cosa è correlata, ogni cosa è organizzata, ogni cosa è connessa istantaneamente con ogni altra cosa.

Einstein si sentiva a disagio perché pensava dal punto di vista di tutti i fenomeni esistenti nello spazio-tempo, ma ciò che questo descrive è un dominio che si trova oltre lo spazio-tempo e la causalità, fuori dai domini di spazio-tempo. Ora gli scienziati riconoscono totalmente che non potete spiegare la biologia senza invocare la correlazione non-locale. Come fa il corpo umano ad avere pensieri, a suonare un pianoforte, a uccidere germi, a rimuovere le tossine e ad aspettare un bambino, tutto nello stesso tempo? E mentre fa tutto questo, correla ogni attività con ogni altra attività, tutto istantaneamente senza mediare l’attività delle cellule del fegato con le cellule dei reni, con la “fabbricazione” del nuovo bimbo.

Non solo, ma il nostro corpo sta inseguendo il movimento delle stelle mentre fa questo, perché i ritmi biologici che chiamiamo corpo sono veramente i ritmi dell’ecosistema e dell’universo. Ogni cosa, oltre a essere correlata con ogni altra cosa, è anche correlata istantaneamente. Non c’è tempo, non c’è energia implicata, perché l’energia è nello spazio-tempo. Non utilizza segnali di tempo o segnali di energia: è istantanea. È la base di ciò che chiamiamo sincronicità. Le correlazioni non-locali sono gli aspetti più impressionanti e più dominanti dell’attività della natura. E’ conosciuto matematicamente, è conosciuto dal punto di vista della fisica quantistica – è totalmente conosciuto sperimentalmente.

La proliferazione dell’indeterminazione

Osserviamo il principio di indeterminazione di Heisenberg: tutti i fenomeni sono simultaneamente a forma-d’onda e a forma-di-particella fino a che si esegue l’esperimento, e poi sono una o l’altra cosa. Se ne misurate uno, vi precludete allora la conoscenza di ciò che è l’altro.

Perciò se misuro la posizione, allora mi precludo la conoscenza del momento. Se lo conosco come particella, allora non lo posso conoscere come onda nello stesso momento. Non ha niente a che fare con le limitazioni delle nostre metodologie sperimentali, ha a che fare con le leggi della natura.

Inoltre, quando comincio a fare calcoli a questo livello di natura, devo usare numeri irrazionali. Un numero irrazionale è un numero che non può essere concettualizzato. Perciò l’infinito è un numero irrazionale: non si può concettualizzare. Per calcolare i comportamenti fondamentali dell’universo, devo usare numeri irrazionali che non posso concettualizzare.

La creatività comincia con l’indeterminazione. L’indeterminazione è veramente la ragione della creatività a questo livello, che è la quarta proprietà del dominio quantico. È creativo. Ed è creativo a causa della proliferazione dell’indeterminazione. Se siete sicuri di tutto, dov’è lo spazio per la creatività? Se conosco ogni cosa, allora quella è la fine della storia, più non so, più spazio c’è per la creatività. Questa creatività, nel carattere, è quantica. Ciò significa che ha qualcosa a che fare con la guarigione, perché tutta la guarigione è creatività biologica. Tutto il risanamento è creatività biologica. La natura sta creando costantemente.

Ma Guardate Fuori: Tutta questa Creazione Avviene Proprio Adesso! Non è successo tanto tempo fa, succede in questo momento. A livello quantico i fotoni collassano, le funzioni d’onda precipitano come eventi spazio-tempo e i nostri cervelli sono strumenti quantici che traducono il collasso delle funzioni d’onda in… un albero. Ma quell’albero sta realmente nascendo e sta morendo alla velocità della luce proprio ora. Dio lo sta creando. Se non credete in Dio allora un campo correlato meccanico quantico non-locale causale lo sta creando!

Un mistero la sta creando e lo sta facendo proprio ora. Tutta la creazione non solo sta avvenendo proprio ora. Ma qualche proprietà inaspettata, che è totalmente imprevedibile, emergerà mentre quella creatività continua, perché la creatività ripete se stessa, gli schemi del collasso sono ripetuti e poi, all’improvviso, ci sono salti quantici che sono chiamati proprietà inaspettate. Questo significa che non esistevano prima e voi non sapevate che cosa sarebbero stati prima di esistere.

Noi siamo qui come esseri umani e là fuori ci sono scimpanzè che condividono il 99,999% dello stesso DNA. Ma per quanto se sappiamo, gli scimpanzè non si chiedono chi è Dio e se hanno un’anima, o qual è la natura dell’esistenza. Per questo si è reso necessario un salto quantico. La creatività della natura è quantica.

Osserviamo l’Evoluzione Biologica. Vediamo che è punteggiata da queste discontinuità. Nella fisica quantistica le discontinuità ci sono quando una particella sub-atomica si sposta da un posto a un altro senza attraversare lo spazio in mezzo. Perciò ora è qui e poi è là e non è passata né qui né là. Inoltre è istantaneo: non appena scompare qui, riappare là senza alcuno scarto temporale.

Qual è la definizione di un’anima?

I punti qui discusso, sono le qualità dell’anima. Perché? Perché l’anima non è una cosa, è un campo di possibilità infinite. L’anima è onnisciente, l’anima prolifera e abbraccia l’indeterminazione per creare e l’anima co-crea con Dio. Dio rimane non-manifesto a meno che voi non partecipate.

L’anima è l’osservatore che interpreta attraverso la memoria e compie scelte attraverso il desiderio.

Ognuno ha un osservatore, ognuno osserva basandosi sulla memoria e sull’interpretazione e ognuno ha un campo comune che sono le infinite possibilità, le correlazioni non-locali, l’indeterminazione, la procreazione e la creatività.

L’osservatore è l’anima, il processo è la mente e il corpo fisico è l’oggetto.

Qual è allora, il vero obiettivo dell'anima? - Capitolo XVI 

fonti: scienzenoetiche.it

StazioneCeleste.it

Esperimento corale di fisica quantistica da torto a Einstein

Einstein è tra i padri fondatori della meccanica quantistica, la teoria che descrive il comportamento della materia al livello del mondo infinitamente piccolo fatto di atomi e particelle.

Un esperimento corale – Big Bell Test - che ha coinvolto oltre centomila volontari da tutto il mondo è l'ultimo, in ordine di tempo, a confermare la validità dell'entanglement, l'idea cioè che particelle distanti quanto si vuole possano passarsi istantaneamente informazioni sul loro stato quantistico, in una forma molto particolare di teletrasporto.

Il 30 novembre 2016 il gruppo di citizen scientists arruolato per il test ha prodotto bit imprevedibili e totalmente casuali di informazione, usando il proprio smartphone o computer: sequenze impredicibili di valori 0 e 1 che sono state usate per calibrare le misurazioni in una serie di test quantistici condotti in 12 diversi laboratori nel mondo. I risultati dell'esperimento sono stati ora pubblicati su Nature.

Danno torto ad Einstein i risultati del Big Bell Test, l'esperimento mondiale di fisica quantistica che aveva coinvolto oltre 100.000 persone in tutto il mondo 'armate' di un videogioco e 11 laboratori di fisica, compresa l'università Sapienza di Roma. I risultati chiariscono meglio come atomi distanti interagiscono fra loro e contraddicono la visione del mondo di Einstein, che prevede un universo indipendente dalle osservazioni umane.

"Tuttavia non accettava tutti gli aspetti di questa teoria e riteneva che andasse sviluppata ulteriormente" ha detto all'ANSA il fisico Fabio Sciarrino, responsabile del Quantum Lab della Sapienza, che ha preso parte al test.

“Secondo Einstein”, ha proseguito il fisico, “l'universo è indipendente dalle osservazioni umane e per questo diceva 'la Luna esiste lo stesso anche se non la guardo”, ma nel mondo dell'infinitamente piccolo non funziona così: "l'uomo con le sue misure di un esperimento può definire la realtà e modificarla".

Proprio come ha dimostrato l'esperimento coordinato da Morgan Mitchell dell'Istituto di Scienze Fotoniche di Barcellona, i partecipanti, grazie al videogioco, hanno creato stringhe casuali di numeri, fatte di zero o uno, e le hanno inviate ai laboratori. Le stringhe, ha spiegato Sciarrino, avevano la funzione di domande e in questo modo i giocatori hanno scelto le domande che "noi abbiamo fatto agli esperimenti". Questi ultimi erano costituiti da coppie di particelle di luce (fotoni) correlate fra loro in una sorta di abbraccio virtuale, chiamato entanglement, per il quale gli elementi di una coppia, anche se separati, sono soggetti a una fortissima correlazione.

Le stringhe-domande sono state così "caricate negli esperimenti in modo da decidere quali proprietà (per esempio la direzione in cui oscilla il campo elettrico del fotone) avremmo misurato sulle coppie". E' stato visto che "i risultati delle misure su due particelle fisicamente separate risultano concordi, indipendentemente da quali proprietà abbiamo scelto di misurare. Ciò - ha detto Sciarrino - implica qualcosa di molto sorprendente: o la misura di una particella influenza istantaneamente l'altra particella (nonostante sia molto lontana), o le proprietà osservate non sono mai esistite realmente, ma piuttosto sono state create dalla misura stessa".

Numero infinito di possibilità sovrapposte

Niels Bohr e Werner Heisenberg, ambedue Premi Nobel per la Fisica rispettivamente nel 1922 e 1932, definirono una loro interpretazione alle nuove scoperte nota come l’Interpretazione di Copenaghen.

In sintesi essa afferma che l’universo esiste in quanto numero infinito di possibilità sovrapposte. Secondo la loro teoria, esse non si collocano in ciò che definiamo né uno spazio né uno stato di esistenza, ma sono presenti tutte contemporaneamente in uno stato potenziale.

L’atto di una persona che osserva quei possibili potenziali, determina l’attivazione di quello sul quale è focalizzato: in altri termini, quello che pensa o si aspetta di vedere. Questa risulta essere, ancora ai nostri giorni, la teoria più accreditata.

John Wheeler, noto fisico statunitense, insignito nel 1997 del Premio Wolf, lascia pochi dubbi in merito: “non potremmo neanche immaginare un universo che … non contenesse degli osservatori, perché i mattoni stessi dell’universo sono questi atti di osservazione partecipata”.

La realtà è di natura olografica. Quindi non esiste – Capitolo XI

Fonte: http://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/fisica_matematica/2018/05/21/il-piu-vasto-test-di-fisica-quantistica-boccia-einstein-_7e1844c3-dd38-42d8-b517-a742258b89b0.html

https://www.focus.it/ 

La biologia quantistica - La vita si trova sul confine tra mondo classico e mondo quantistico

Fino a poco tempo fa lo strano mondo dei quanti e la complessità sfuggente della vita sembravano due domini distanti, senza alcun punto di contatto. Ma la «biologia quantistica» – questa nuovissima scienza – inizia a intrecciare le cose, svelando antichi misteri.

Sulla base di recentissimi esperimenti, rigorosi e ripetibili, si stano forse cominciando a capire cosa succede nel profondo delle cellule vivente, e finalmente avviando la comprensione di fenomeni che per secoli erano parsi inspiegabili, proprio attingendo al bizzarro e contro-intuitivo mondo dei quanti.

L’incredibile forza della fotosintesi, ad esempio, sembra dovere la sua inarrivabile efficienza al fatto che, a un certo punto del processo, le particelle subatomiche coinvolte si trovano contemporaneamente in due punti distinti grazie ai fenomeni quantistici.

Anche il funzionamento degli enzimi, la base stessa del nostro essere in vita, deve la sua perfezione quasi miracolosa al fatto che nel corso della reazione chimica alcune particelle sembrano «svanire» da un punto per «materializzarsi» istantaneamente da un’altra parte.

Le strane proprietà del mondo quantistico su esseri viventi

Una nuova analisi di un recente esperimento su batteri fotosintetici suggerisce che i ricercatori potrebbero essere riusciti a porne alcuni in uno stato di entanglement, mostrando per la prima volta l'effetto delle strane proprietà del mondo quantistico su esseri viventi e segnando il passaggio della biologia quantistica da ipotesi teorica a realtà tangibile.

Il mondo quantistico è strano. In teoria, e in una certa misura in pratica, i suoi principi richiedono che una particella possa apparire in due luoghi contemporaneamente - un fenomeno paradossale noto come sovrapposizione - e che due particelle possano diventare "entangled", condividendo informazioni su distanze arbitrariamente grandi attraverso un meccanismo ancora sconosciuto.

L'esempio forse più famoso di stranezza quantistica è il gatto di Schrödinger, un esperimento ideale proposto da Erwin Schrödinger nel 1935. Il fisico austriaco immaginava che un gatto posto in una scatola insieme a una sostanza radioattiva potenzialmente letale potesse, per le strane leggi della meccanica quantistica, esistere in uno stato di sovrapposizione ed essere sia morto che vivo, almeno fino all’apertura della scatola e all’osservazione del suo contenuto.

Questo concetto è stato convalidato sperimentalmente innumerevoli volte su scale quantistiche. Alla scala del nostro mondo macroscopico apparentemente più semplice e di sicuro più intuitivo, tuttavia, le cose cambiano. Nessuno ha mai visto una stella, un pianeta o un gatto in uno stato di sovrapposizione o di entanglement quantistico. Ma fin dalla formulazione iniziale della teoria quantistica, all'inizio del XX secolo, gli scienziati si sono chiesti dove  si incrociano esattamente i mondi microscopici e macroscopici. Quanto può essere grande il regno quantistico? E potrebbe essere abbastanza grande perché i suoi aspetti più strani influenzino profondamente e chiaramente gli esseri viventi?

Effetti quantistici nel processo di fotosintesi

Negli ultimi due decenni il campo emergente della biologia quantistica ha cercato di rispondere a queste domande, proponendo ed effettuando su organismi viventi esperimenti che potrebbero essere in grado di sondare i limiti della teoria quantistica. Questi esperimenti hanno già dato risultati allettanti ma non conclusivi.

Alcuni ricercatori hanno mostrato che il processo di fotosintesi - in cui gli organismi producono sostanze nutritizie usando la luce - può comportare alcuni effetti quantistici. Il modo in cui gli uccelli navigano o fiutano gli odori suggerisce che gli effetti quantistici possano verificarsi in modi insoliti all'interno degli esseri viventi. Ma questi studi toccano solo la superficie del mondo quantistico. Finora, nessuno è mai riuscito a indurre un intero organismo vivente - nemmeno un batterio unicellulare - a mostrare effetti quantistici come l'entanglement o la sovrapposizione.
Di conseguenza, un nuovo articolo di un gruppo di ricercatori dell'Università di Oxford sta facendo aggrottare parecchie fronti per le sue affermazioni sulla riuscita di un esperimento di entanglement fra batteri e fotoni, particelle di luce.

Il 'batterio di Schrödinger'

In un esperimento condotto nel 2016 da David Coles e colleghi dell'Università di Sheffield, avevano sequestrato, tra due specchi diverse, centinaia di batteri verdi sulfurei, che sono fotosintetici, per poi ridurre via via la distanza tra gli specchi fino a poche centinaia di nanometri, molto meno della larghezza di un capello umano. Facendo rimbalzare della luce bianca tra gli specchi, i ricercatori speravano che le molecole fotosintetiche all'interno dei batteri si accoppiassero - o interagissero - con la cavità, il che significava essenzialmente che i batteri avrebbero continuato ad assorbire, emettere e riassorbire i fotoni che rimbalzavano. L'esperimento ha avuto successo: fino a sei batteri si sono accoppiati in quel modo. Sostengono però che i batteri non hanno soltanto interagito con la cavità. Nella loro analisi dimostrano che il segno energetico prodotto nell'esperimento potrebbe essere coerente con i sistemi fotosintetici di batteri entangled con la luce all'interno della cavità.

In sostanza, sembra che alcuni fotoni colpissero e mancassero contemporaneamente molecole fotosintetiche all'interno dei batteri, un segno distintivo dell'entanglement. "I nostri modelli mostrano che il fenomeno registrato è la firma di un entanglement tra la luce e certi gradi di libertà all'interno dei batteri", affermano.

Secondo il coautore dello studio Tristan Farrow, anche lui di Oxford, è la prima volta che un simile effetto è stato intravisto in un organismo vivente. "È certamente la chiave per dimostrare che siamo in qualche modo vicini all'idea di 'batterio di Schrödinger'", afferma. E suggerisce un altro potenziale esempio di biologia quantistica in natura: i batteri sulfurei verdi vivono nelle profondità dell'oceano dove la scarsità di luce, fonte di vita, potrebbe addirittura stimolare adattamenti evolutivi quantomeccanici per aumentare la fotosintesi.

Queste controverse affermazioni, tuttavia, vanno prese con molta cautela. In primo luogo, in questo esperimento la prova a favore dell’entanglement è circostanziale, e dipende da come si sceglie di interpretare la luce che attraversa ed esce dai batteri confinati nella cavità.

Gli scienziati riconoscono che i risultati dell'esperimento potrebbero essere spiegati anche da un modello classico privo di effetti quantistici. Peraltro, i fotoni non sono affatto classici: sono quantistici. Eppure, un modello "semi-classico" più realistico che usi le leggi di Newton per i batteri e quelle quantistiche per i fotoni, non riesce a riprodurre il risultato reale che Coles e colleghi hanno osservato nel loro laboratorio, il che suggerisce che gli effetti quantistici fossero in atto sia nella luce che nei batteri. La prova è un po' indiretta, ma penso che sia così solo perché stanno cercando di essere rigorosi ed escludere cose e rivendicare troppo, dice James Wootton, che si occupa di informatica quantistica all'IBM Zurich Research Laboratory.

L'altro caveat: le energie dei batteri e del fotone sono state misurate collettivamente, non in modo indipendente. Questo - secondo Simon Gröblacher della Delft University of Technology, nei Paesi Bassi, che non ha preso parte a questa ricerca - è in qualche modo un limite. "Sembra che stia accadendo qualcosa di quantistico", dice. "Ma… di solito, se si dimostra l'entanglement, bisogna misurare i due sistemi in modo indipendente" per confermare che qualsiasi correlazione quantistica tra essi sia autentica.

Nonostante queste incertezze, per molti esperti il passaggio della biologia quantistica da sogno teorico a realtà tangibile è una questione di “quando”, non di “se”.

Al di fuori dei sistemi biologici, le molecole, considerate in isolamento e collettivamente, hanno già mostrato effetti quantistici in decenni di esperimenti in laboratorio, quindi la ricerca di questi effetti per molecole simili all'interno di un batterio o addirittura del nostro stesso corpo sembrerebbe abbastanza sensata.

Negli esseri umani e in altri grandi organismi multicellulari, tuttavia, simili effetti quantistici molecolari in genere dovrebbero essere insignificanti, ma una loro manifestazione significativa all'interno di batteri, molto più piccoli, non sarebbe una sorpresa troppo sconvolgente. Sono un po' stupito per la sorpresa suscitata da questa scoperta, dice Gröblacher.. Ma è ovviamente eccitante se lo si può dimostrare in un sistema biologico reale.

Gröblacher ha progettato un esperimento che potrebbe mettere in uno stato di sovrapposizione un minuscolo animale acquatico, un tardigrado, cosa molto più difficile che creare un entanglement fra i batteri e la luce, dato che i tardigradi hanno dimensioni centinaia di volte maggiori.

Farrow sta cercando modi per migliorare l'esperimento sui batteri; lui e i suoi colleghi sperano di mettere in entanglement due batteri, e non con la luce in modo indipendente. Gli obiettivi a lungo termine sono fondazionali e fondamentali, dice Farrow. Si tratta di capire la natura della realtà e se gli effetti quantistici siano utili alle funzioni biologiche. Alla radice delle cose, tutto è quantistico, aggiunge, alludendo alla questione se gli effetti quantistici abbiano un ruolo nel funzionamento degli esseri viventi.

Potrebbe essere, per esempio, che la selezione naturale abbia trovato il modo di sfruttare naturalmente i fenomeni quantistici, come nel già citato esempio della fotosintesi in batteri delle profondità marine povere di luce. Ma per arrivare a fondo di tutto ciò è necessario cominciare dalle piccole dimensioni.

Le ricerche si sono costantemente orientate verso esperimenti a macrolivello, con un recente esperimento che ha coinvolto, con successo, milioni di atomi. Provare che le molecole che compongono gli esseri viventi mostrano effetti quantistici significativi - anche se per scopi banali - sarebbe un passo successivo fondamentale. Esplorando questo confine fra mondo quantistico e classico, gli scienziati potrebbero avvicinarsi a capire che cosa significa essere macroscopicamente quantistici, se una tale idea fosse vera.

Il vento solare ha proprietà multidimensionali – CapitoloXVIII

Fonte: Jonathan O'Callaghan / Scientific American http://www.lescienze.it/news/2018/11/01/news/batterio_schro_dinger_effetti_quantistici_organismi-4172300/

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