سیدمصطفی کلامی هِریس

در علم فیزیک، «کوانتوم» (quantum) به کم‌ترین مقدار از هر موجودیت فیزیکی گفته می‌شود. بر همین اساس، «مکانیک کوانتومی» (Quantum Mechanics) که با عناوین دیگری همچون «فیزیک کوانتوم» (Quantum Physics) و «نظریه کوانتوم» (Quantum Theory) نیز شناخته شده است، نظریه‌ای بنیادی در علم فیزیک است که ماهیت کوچک‌ترین مقیاس از سطوح انرژی در اتم‌ها و ذرات زیراتمی را توصیف می‌کند.

«زیست‌شناسی کوانتومی» (Quantum Biology) مبحثی نسبتا جدید است؛ هر چند که اولین جرقه‌های ظهور آن در سال‌های ۱۹۲۰ میلادی زده شده بود. در زیست‌شناسی کوانتومی به کاربردهای مکانیک کوانتومی و «شیمی نظری» (Theoretical Chemistry) در موضوعات و مسائل زیست‌شناسی می‌پردازند.

آقای «جیم الخلیلی» (Jim Al-Khalili) [+]، فیزیکدان نظری، نویسنده و گوینده اهل انگلستان است. ایشان دانشمند فیزیک نظری محسوب می‌شود و همچنین، دارای کرسی در دانشگاه «سِری» (University of Surrey) انگلستان است. آقای الخلیلی گویندگی و مجری‌گری برخی از برنامه‌های علمی در رادیو و تلویزیون کشور انگلستان را نیز انجام می‌دهد. جیم الخلیلی چند سالی است که در بحث زیست‌شناسی کوانتومی فعالیت می‌کند.

در یک «سخنرانی تِد» (Ted Talk) که اخیرا آن را مشاهده کرده‌ام [+]، آقای الخلیلی در این رابطه صحبت می‌کند که چطور می‌توان از «نظریه‌های» (Theories) مربوط به مکانیک کوانتومی برای توضیح دادن آنچه در داخل یک سلول به وقوع می‌پیوندد استفاده کرد. سپس به بیان این موضوع می‌پردازد که تاکنون زیست‌شناس‌ها و شیمی‌دان‌ها، به نوعی بدون استفاده از نظریه کوانتوم در صدد آن بوده‌اند که آنچه در مورد یک سلول زنده اتفاق می‌افتد را توضیح بدهند و در این زمینه تا حدودی هم موفق شده‌اند. اما آن‌ها هنوز نتوانسته‌اند بسیاری از موارد را به خوبی توضیح دهند.

الخلیلی، سخنرانی خود را با طرح این پرسش آغاز می‌کند که: «آیا مکانیک کوانتومی، درون یک سلول زنده نیز نقشی ایفا می‌کند؟». در این راستا، ایشان در رابطه با شواهدی صحبت می‌کند که اتفاق می‌افتد و می‌تواند حاکی از نقش مکانیک کوانتومی در مسائل زیستی باشد. مثلا در مورد «جهشی» (Mutation) صحبت می‌کند که در رونویسی ژن‌ها اتفاق می‌افتد. این احتمال وجود دارد که این اتفاق اساسا به خاطر یک اثر کوانتومی به اسم «تونل‌زنی کوانتومی» (Quantum Tunneling) اتفاق افتاده باشد.

ایشان در ادامه صحبت‌های خود، به نوعی پرنده به نام «سینه‌سرخ» (Robin) که در اروپا وجود دارد اشاره می‌کند. این پرنده‌ها در فصل‌های سرد سال از اسکاندیناوی به سمت دریای مدیترانه کوچ می‌کنند. اما مساله این است که با وجود آنکه گونه‌های مهاجر از میدان مغناطیسی زمین برای مسیریابی و جهت‌یابی استفاده می‌کنند، اما میدان مغناطیسی زمین آنقدر قوی نیست که بشود آن را به سادگی با ابزاری شناسایی کرد و این کار برای پرنده کوچکی مانند سینه‌سرخ بسیار پیچیده و حتی غیر ممکن محسوب می‌شود.

به همین دلیل، یکی از نظریه‌هایی که در این رابطه مطرح می‌شود آن است که این امکان وجود دارد که یک «کوپلاژ» (Coupling) یا «درهم‌تنیدگی کوانتومی» (Quantum Entanglement)، بین یک سری از ذرات درون چشم این پرنده و ذرات بیرونی وجود داشته باشد که پرنده از طریق آن‌ها می‌تواند این میدان مغناطیسی را شناسایی کند و مسیریابی را به خوبی انجام دهد.

البته، حوزه زیست‌شناسی کوانتومی همچنان در ابتدای راه قرار دارد؛ ولی بر اساس شواهد به دست آمده طی دهه‌های گذشته از پژوهش‌های الخلیلی و دیگر دانشمندانی که در حوزه زیست‌شناسی کوانتومی کار می‌کنند، می‌توان به جرات گفت که به احتمال زیاد کوانتوم نقشی بیش از آنچه به نظر می‌رسد در ایجاد حیات و ادامه آن روی کره زمین بازی کرده و می‌کند.

اکنون، باید منتظر ماند و دید که دانشمندان این حوزه دیگر از چه اسراری پرده‌برداری می‌کنند. سخنرانی تِد آقای الخلیلی [+] بسیار جالب است و تماشای آن را به علاقمندان فیزیک کوانتوم، زیست‌شناسی و افرادی که به اسرار آفرینش علاقمند هستند، توصیه می‌کنم.