Kalendarz

<< Sierpień 2019 >>
Po Wt Śr Cz Pi So Ni
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Brak wydarzeń.

Partnerzy

Astro-Miejsca


URANIA

100 lat IAU

IAU

Centrum Nauki Kepler

Planetarium Wenus

ERC

Centrum Nauk Przyrodniczych

Orion,serwis,astronomii,PTA

POLSA

Astronomia Nova

Astronarium

forum astronomiczne

IPCN

Portal AstroNet

Puls Kosmosu

Forum Meteorytowe

kosmosnautaNET

kosmosnautaNET

Nauka w Polsce

astropolis

astromaniak

PTMA

PTR

heweliusz

heweliusz

ESA

Astronomers Without Borders

Hubble ESA

Space.com

Space Place

Instructables

Tu pełno nauki

Konkursy

Olimpiady Astronomiczne
Olimpiada Astronomiczna przebiega w trzech etapach.
Zadania zawodów I stopnia są rozwiązywane w warunkach pracy domowej. Zadania zawodów II i III stopnia mają charakter pracy samodzielnej. Zawody finałowe odbywają się w Planetarium Śląskim. Tematyka olimpiady wiąże ze sobą astronomię, fizykę i astronomiczne aspekty geografii. Olimpiady Astronomiczne


Urania Postępy Astronomii - konkurs dla szkół


astrolabium

Organizatorem konkursu astronomicznego jest Fundacja dla Uniwersytetu Jagiellońskiego a patronat nad akcją sprawuje Obserwatorium Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika będące instytutem Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.
Zobacz szczegóły »

astrolabium

konkurs, astronomiczny

AstroSklepy

Astro Schopy
Uniwersał

Planeta Oczu

Astrocentrum

Aktualnie online

> Gości online: 4

> Użytkowników online: 0

> Łącznie użytkowników: 1
> Najnowszy użytkownik: jacek

Odwiedziny gości

Dziś:239
Wczoraj:1,425
W tym tygodniu:239
W tym miesiącu:39,376
W tym roku:464,958
Wszystkich:13,496,745

Ankieta

Gdzie jest Nowa Kelpera?

Lew

LMC

Rak

Wężownik

Smok

Rak

Wszystko o Nas

Logo SA GW, autor Jacek Patka

Forum Astronomiczne PL


BOINC

Classroom

Słoneczny panel

>Dziś jest:

Wschód słońca: 5:51
Zachód słońca: 20:13
>Dzień trwa:
14 Godzin 22 minut
Jest krótszy od najdłuższego dnia o: 4:14
Dane dla:
Żagań
Szerokość: 51°37 N
Długość: 15°19 E
Imieniny obchodzą:
Bolesław, Ludwik, Emilia, Piotr, Sykstus, Juliusz, Jan, Sebald, Julian

Księżyc


Data: 19-8-2019 03:12:37

faza

Słońce

Na niebie


Mapa Nieba


Comet 67P (Churyumov-Gerasimenko)

Faza Księżyca

CALSKY

Położenie ISS
The current position of the ISS
tranzyty ISS

Misja KEPLER

ZOONIVERSE odkrywanie planet

EPUP
3997 planet

Astropogoda

Pogoda


sat24, chmury, pogoda

Czytelnia


vademecum, miłośnika, astronomii, dwumiesięcznik, astronomia

Urania, numery archiwalne,przedwojenne

gwiazdy,zmienne,poradnik,gazeta,pdf,astronomia,pomiary

vademecum, miłośnika, astronomii, dwumiesięcznik, astronomia

astronomia amatorska

KTW'

Astronautilius

KTW'

kreiner, ziemia i wszechświat

kreiner, ziemia i wszechświat

poradnik, miłośnika, astronomii, książka, Tomasz, Rożek

poradnik, miłośnika, astronomii, książka, Rudż, Przemysław

atlas, nieba, książka, astronomia

atlas, księżyca, książka, astronomia

Poradnik Miłośnika Astronomii

Mądre Książki

Losowa Fotka

Video kategoria

> Apollo (1)
> Astronautyka (13)
> Astronomia (28)
> Curiosity (2)
> Fizyka (10)
> Kosmologia (3)
> Nauka (3)
> Rosetta (4)
> Sekcja (29)
> Sonda (3)
> Tutoriale (3)

Czy zmierzamy na poziom kwantowy?

Nauka slowaKluczowe "Era Kwantowej Biologii"
W książce „Życie na krawędzi” Jim Al-Khalili i Johnjoe McFadden w sposób prosty i jednocześnie fascynujący przedstawiają najnowsze osiągnięcia, kształtujące naszą wiedzę o świecie istot żywych, dowodząc, że życie łączy klasyczny świat obiektów makroskopowych z dziwnym i osobliwym światem mechaniki kwantowej.
Biologia już od dawna nie jest prostym kolekcjonowaniem roślin czy klasyfikacją następnych gatunków zwierząt. Powoli, ale nieubłaganie ewoluuje w kierunku kwantów. I do dalszego rozwoju będzie potrzebowała fizyków oraz chemików, a także odrzucenia wielu aktualnych paradygmatów.

Mirosław Dworniczak





Jeszcze na przełomie XIX i XX w. biolog miał dość proste życie. Wędrował sobie po świecie, znajdował jakieś nowe gatunki zwierząt czy roślin, opisywał je, klasyfikował i swoje odkrycia opisywał w czasopismach czy książkach, zdobywając uznanie innych uczonych. W tym samym czasie fizyka przeżywała prawdziwą rewolucję. Uznano atomową teorię materii, odkryto elektromagnetyczną naturę światła, a także sformułowano założenia mechaniki kwantowej oraz teorii względności. Te odkrycia zainspirowały do poszukiwań także chemików, którzy stworzyli podstawy chemii kwantowej (Heisenberg, Schrödinger), modelowania molekularnego czy też teorie opisujące przebieg reakcji chemicznych (Arrhenius, Eyring).

Na samym początku XX w. pojawiło się pojęcie biochemii. W 1953 r. Watson i Crick odkryli strukturę helikalną DNA, co rozpoczęło erę biologii molekularnej. Bardzo szybko znaleziono powiązania między kwasami nukleinowymi a białkami, odkrywając „chemiczny szyfr życia”. Wtedy też pojawiły się pierwsze próby powiązania biologii z poziomem submolekularnym – na razie tylko w ramach rozważań stricte teoretycznych.

W 1963 r. Per-Olov Löwdin, chemik teoretyk ze szwedzkiego uniwersytetu w Uppsali, opublikował pracę pt. „Tunelowanie protonu w DNA i jego implikacje biologiczne”. W artykule tym zwrócił uwagę na teoretyczną możliwość występowania efektu tunelowego (patrz ramka) w przypadku protonów wiążących dwie nici DNA. Było to przerzucenie kolejnego pomostu pomiędzy kwantowym poziomem submikro a poziomem makro, czyli biologią klasyczną. Praca ta jednak nie spotkała się ze zbyt szerokim oddźwiękiem w środowisku – być może dlatego że w tamtych czasach nie istniały metody eksperymentalne, które pomogłyby zweryfikować te hipotezy.



Fizyk i biolog pracują razem

Jakiś czas temu spotkało się dwóch naukowców reprezentujących różne dziedziny wiedzy, ale mających wspólną wizję i chęć połączenia wysiłków w celu przerzucenia kolejnych pomostów pomiędzy fizyką kwantową a biologią. Profesor genetyki molekularnej Johnjoe McFadden był już autorem wydanej w 2000 r. ciekawej książki „Ewolucja kwantowa”. Z kolei fizyk teoretyczny Jim Al-Khalili napisał kilka książek o czarnych dziurach, jądrach atomowych oraz kwantach. Jednym z efektów ich kilkunastoletniej współpracy jest wydana w 2014 r. niesamowicie ciekawa książka „Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii” (polskie wydanie: Prószyński 2016).

Nie pretenduje ona oczywiście do miana podręcznika biologii kwantowej – na taką pozycję trzeba będzie zapewne jeszcze kilka lat poczekać – ale można w niej znaleźć sporo bardzo ciekawych informacji zarówno dla biologów, jak i fizyków czy chemików. Wydaje się, że najistotniejszą sprawą jest coś, co można nazwać jednym z fundamentów życia: zależność pomiędzy mechanizmem dziedziczenia a poziomem kwantowym. Co prawda nadal brak na to mocnego jednoznacznego dowodu, ale coraz więcej poszlak wskazuje na to, że sporo mutacji zachodzących w organizmach żywych nie jest związanych z oddziaływaniem na poziomie makro – np. przez promieniowanie – ale ich źródłem jest efekt tunelowy, który można wyjaśnić wyłącznie na poziomie kwantowym.

W tej samej książce autorzy opisują także wiele innych efektów kwantowych, mających olbrzymi wpływ na organizmy żywe. Jednym z przykładów może być zjawisko magnetorecepcji, czyli zdolności niektórych organizmów żywych do orientowania się w odpowiedni sposób względem ziemskiego pola magnetycznego. Wiemy o motylach czy ptakach, które odbywają corocznie bardzo długie wędrówki, kierując się zmysłem magnetycznym. Coraz więcej dowodów wskazuje, że magnetorecepcja związana jest z obecnością w organizmach barwników z grupy kryptochromów, a dokładniej mówiąc – z tworzeniem par oddziałujących ze sobą rodników (rodnik to cząsteczka chemiczna mająca tzw. niesparowany elektron), które są połączone dzięki efektowi splątania kwantowego. Bardzo prawdopodobne, że właśnie ono pozwala motylom, ptakom czy nawet niektórym ssakom na detekcję bardzo słabego stałego pola magnetycznego Ziemi, a co za tym idzie – nawigację.

Inną istotną sprawą, nad którą pochylili się autorzy, jest kwestia niesamowitej szybkości reakcji katalizowanych przez enzymy. Wytłumaczenie jej na bazie standardowych modeli reakcji chemicznych było niemożliwe. Są one po prostu zbyt szybkie. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę możliwe efekty kwantowe (znowu – efekt tunelowy), wszystko zaczyna pasować. Bardzo podobny mechanizm odpowiada także za procesy oddychania komórkowego. Mówiąc w skrócie – żyjemy tylko dzięki efektom kwantowym.



Sztuczka z fotosyntezą

Jednym z podstawowych procesów zachodzących w organizmach żywych jest fotosynteza. Na poziomie makro wszystko jest proste – w szkole się uczymy, że pod wpływem światła zachodzi reakcja CO2 z wodą, dając cząsteczkę glukozy i tlen. Jeśli jednak zejdziemy niżej, do poziomu chloroplastów, sprawa się komplikuje. Wzbudzona cząsteczka chlorofilu, dzięki której może zajść proces fotosyntezy, jest oddalona od centrum reakcji, do którego musi przekazać energię. Problem polega na tym, że chlorofil nie wie, w którą stronę tę energię wysłać, a więc w zasadzie efektywność tego transferu powinna być niska. Tymczasem z badań doświadczalnych wiemy, że jest bardzo wysoka. Jak to się dzieje? Okazuje się, że tutaj też trzeba się posłużyć mechaniką kwantową. Energia jest przekazywana w postaci tzw. ekscytonu, czyli kwazicząstki złożonej z elektronu i dziury elektronowej (dziura elektronowa to wolne miejsce po elektronie; można ją traktować jako coś w rodzaju cząstki – nośnika wirtualnego ładunku dodatniego). W 2007 r. zostały wykonane dość skomplikowane doświadczenia modelowe, które jednoznacznie dowiodły, że ekscyton utworzony dzięki energii światła porusza się w wielu kierunkach, trafiając w końcu tam, gdzie powinien, niezależnie od obranej drogi. Brzmi dziwnie i zaskakująco? Tak musi brzmieć, bo to jest poziom kwantowy i tam nic nie wygląda normalnie. W dodatku dosłownie brzmieć, ponieważ w tych eksperymentach zarejestrowano zjawisko, które nazywamy kwantowym dudnieniem. Można je próbować przyrównać do dwóch strun gitary, które są prawie idealnie nastrojone. Jeśli obie wprawimy w ruch, usłyszymy właśnie dudnienie. Ekscyton błądzi w poszukiwaniu centrum reakcji, ale jest to błądzenie kwantowe, co powoduje, że energia nie ulega rozproszeniu, tylko dociera na miejsce bez większych strat. Doświadczenia te są uznawane za jeden z kamieni węgielnych biologii kwantowej. W ciągu kilku lat wiele innych zespołów opublikowało prace doświadczalne, w których potwierdzono, że fotosynteza w różnych układach opiera się na przenoszeniu energii bazującym na zjawiskach czysto kwantowych.

Źródło: „Wiedza i Życie"
Brak komentarzy. Może czas dodać swój?

Dodaj komentarz

Zaloguj się, aby móc dodać komentarz.

Oceny

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą oceniać zawartość strony
Zaloguj się , żeby móc zagłosować.

Brak ocen. Może czas dodać swoją?
21,533,353 unikalne wizyty