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Mente e meccanica quantistica

Mi sono imbattuto recentemente in un paio di articoli molto interessanti pubblicati da Wired che descrivono come i sistemi biologici sfruttino i bizzarri principi della meccanica quantistica.

http://www.wired.com/wiredscience/2010/02/quantum-photosynthesis/

http://www.wired.com/wiredscience/2010/07/leafy-green-physics/

In sostanza i due articoli, purtroppo in lingua inglese, raccontano di un esperimento sul processo di fotosintesi condotto dal chimico Greg Engels all’Università del Colorado. Egli ha analizzato il processo con cui i complessi proteici FMO catturano l’energia solare (fotoni) sulla superficie di batteri foto sintetici per poi direzionarla verso le proteine che a loro volta la imbrigliano. Quello che Engels stava cercando erano segnali che le dinamiche quantistiche, e in particolare la coerenza quantistica, fossero coinvolte nel processo.

Traffico in cittàSemplificando, la coerenza quantistica è il principio che consente ad una particella sub-atomica, come il fotone appunto, di esistere in diversi stati contemporaneamente. Cito dall’articolo di Wired: “La coerenza è un principio noto e ampiamente riscontrato in sistemi non biologici [Per esempio nei superconduttori NdT]”, dice Elad Harel collega di Engels all’Università del Colorado, “La questione era capire se anche i sistemi biologici si avvantaggiano di questi principi”.

I risultati sperimentali sono affascinanti. Risulta infatti che i fotoni che colpiscono la superficie sono in grado di percorrere simultaneamente tutte le possibili strade all’interno del complesso proteico e di scegliere poi quella migliore. Il risultato è che il processo di trasferimento di energia dai fotoni alle proteine risulta quasi perfettamente efficiente. E’ come se un automobilista per uscire dalla città nell’ora di punta potesse contemporaneamente percorrere tutte le possibili strade per poi scegliere di aver percorso (l’impiego del tempo verbale non è un errore) quella meno trafficata.

Pare insomma che il mondo biologico sfrutti e proprio vantaggio le strane leggi della meccanica quantistica, e del resto la cosa non stupisce. Sempre Harel dice infatti che i risultati, pur se affascinanti, non sorprendono perché non è caratteristica del mondo biologico avere a disposizione uno strumento e non avvalersene.

Altre ricerche per esempio sembrano orientarsi nell’evidenziare l’importanza dell’entanglement quantistico nei sistemi neuronali che consentono agli uccelli migratori di orientarsi grazie al campo magnetico terrestre.

http://www.wired.com/wiredscience/2009/06/birdcompass/

La meccanica quantistica diventa quindi una chiave interpretativa molto interessante per meglio comprendere anche le dinamiche biologiche più complesse? Nelle sue leggi e nei suoi principi, che sfuggono totalmente al senso comune esperienziale (ubiquità, atemporalità, indeterminismo, entanglement) possiamo forse trovare la chiave per capire il funzionamento della mente? Un grande fisico e matematico come Roger Penrose pensa proprio di si.

a cura di Nicola Cappricci

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3 Risposte

  1. Sinceramente eviterei la teoria della mente dei microtuboli proposta a suo tempo da Penrose quanto quella dei 30Hz di Crick 🙂

  2. Ci siamo , con questo scritto , apparentemente semplice ma ricco di contenuti possiamo affrontare finalmente il problema del funzionamento della mente. La memoria di lavoro o memoria a breve termine è quella che ci fa funzionare nel quotidiano ma come è possibile in un attimo decidere di andare ad un certo ristorante e percorrere le varie ipotesi che ci aprono alla scelta del risrorante prendendo in esame le mille variabili che ci porteranno alla decisione…..semplice percorriamo tutte le ipotesi nel nostro archivio di memorie come il fotone fa nella pianta per attivare la fotosintesi ed alla fine ( si fa per dire perchè tutto avviene in un attimo ) ne esce la decisione ottimale. A conferma di questa teoria che spiega il funzionamento della mente con la meccanica quantistica basta aggiungere che le membrane cellulari trasmettono l’energia analogamente a ciò che fa la luce nella fotosintesi.

  3. ci potrebbe A.R. spiegare la teoria dei microtubuli di Penrose sempre che non sia troppo complicata come lo è questo scienziato nei suoi scritti. Grazie

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