Fotónové zapletenie môže vysvetliť intenzívne mozgové signály za vedomím.

Pochopenie podstaty vedomia je jedným z najťažších problémov vo vede. niektorí vedci sa navrhuje Kvantová mechanika a konkrétne kvantové zapletenie je kľúčom k odhaleniu tohto javu.

Výskumná skupina v Číne teraz ukázala, že vo vnútri myelínovej pošvy, ktorá pokrýva nervové vlákna, sa môže vytvoriť viacero zapletených fotónov. To by mohlo vysvetliť rýchlu komunikáciu medzi neurónmi, o ktorej sa doteraz predpokladalo, že je nižšia ako rýchlosť zvuku, čo je príliš pomalé na to, aby vysvetlilo, ako dochádza k nervovej koordinácii.

toto je papier zverejnené v denníku fyzický prehľad e,

„Ak by hybná sila evolúcie hľadala užitočnú aktivitu na diaľku, kvantové zapletenie by bolo najvhodnejšie.“ [an] „Som ideálnym kandidátom na túto úlohu,“ uviedol Yong-Kang Chen vo vyhlásení pre Phys.org. Chen je profesorom v Šanghajskom centre kvantitatívnych biologických vied a Katedre fyziky na univerzite v Šanghaji.

Mozog komunikuje v sebe pomocou elektrických signálov nazývaných synapsie medzi neurónmi, ktoré sú hlavnými zložkami nervového tkaniva. Je to synchronizovaná aktivita miliónov neurónov, od ktorej závisí vedomie (spolu s ďalšími mozgovými funkciami). Ale ako k tejto presnej synchronizácii dochádza, nie je známe.

Spojenia medzi neurónmi sa nazývajú axóny – dlhé štruktúry podobné elektrickým drôtom – a ich obal („plášť“) je vyrobený z myelínu, bieleho tkaniva vyrobeného z lipidov.

Myelín, zložený zo stoviek vrstiev, izoluje axóny, dáva im tvar a dodáva axónom energiu. (V skutočnosti sa séria takýchto obalov rozprestiera po celej dĺžke axónu. Myelínový obal je zvyčajne dlhý asi 100 μm, pričom medzi nimi je medzera 1 až 2 μm.) Nedávne dôkazy naznačujú Myelín tiež hrá dôležitú úlohu pri podpore koordinácie medzi neurónmi.

Ale rýchlosť, ktorou sa signály šíria pozdĺž axónov, je nižšia ako rýchlosť zvuku, niekedy oveľa nižšia – príliš pomalá na to, aby milióny neurónov vytvorili koordináciu, ktorá je základom všetkých úžasných vecí, ktoré mozog robí.

Na vyriešenie tohto problému Chen a jeho kolegovia skúmali, či v tomto axón-myelínovom systéme môžu byť zapletené fotóny, ktoré by mohli prostredníctvom mágie kvantového zapletenia okamžite komunikovať na príslušné vzdialenosti.

Cyklus trikarboxylových kyselín uvoľňuje energiu uloženú v živinách, pričom počas procesu cyklu sa uvoľňuje kaskáda infračervených fotónov. Tieto fotóny sa vibračne viažu na väzby uhlík-vodík (CH) v molekulách lipidov a excitujú ich do vyšších vibračných energetických stavov. Keď väzba prechádza do stavu nižšej vibračnej energie, uvoľňuje kaskádu fotónov.

Čínska skupina vykonala experimenty s kvantovou elektrohydrodynamickou dutinou na dokonale valcovom valci obklopenom myelínom, čím sa logicky predpokladalo, že vonkajšia stena myelínového obalu je dokonale valcová vodivá stena.

Pomocou techník kvantovej mechaniky kvantovali elektromagnetické polia a elektrické pole vo vnútri dutiny, ako aj fotóny – to znamená, že ich všetky považovali za kvantové objekty – a potom, s určitými zjednodušujúcimi predpokladmi, výsledné rovnice vyriešili.

Výsledkom je vlnová funkcia pre systém dvoch fotónov interagujúcich s materiálom vo vnútri dutiny. Potom vypočítali stupeň zapletenia fotónov určením ich kvantovej entropie, miery neporiadku, pomocou rozšírenia klasickej entropie vyvinutej vedeckým polymatikom Johnom von Neumannom.

„Ukázali sme, že rýchlosť, ktorou sa môžu dva fotóny zapletať, môže byť v skutočnosti vyššia,“ uviedol Chen vo svojom vyhlásení.

Vodivá stena obmedzuje režimy elektromagnetických vĺn prítomné vo vnútri valca, vďaka čomu je valec elektromagnetickou dutinou, ktorá zadržiava väčšinu svojej energie vo vnútri. Tieto režimy sa líšia od nepretržitých elektromagnetických vĺn („svetlo“) existujúcich vo voľnom priestore.

Sú to tieto oddelené režimy, ktoré vedú k nepretržitej produkcii vysoko zapletených fotónov v myelínovej dutine, ktorých rýchlosť produkcie môže byť oveľa väčšia ako rýchlosť dvoch zapletených fotónov.

Zapletenie znamená, že dvojfotónový stav nie je klasickou kombináciou dvoch fotónových stavov. Namiesto toho meranie alebo interakcia s jedným fotónom okamžite ovplyvňuje rovnakú charakteristiku iného fotónu, bez ohľadu na to, ako ďaleko je.

Zapletenie bolo preukázané pre systém, ktorého členovia sú od seba vzdialení viac ako 1000 kilometrov. Nič také v klasickej fyzike neexistuje; Toto je úplne kvantový jav. Zapletenie by tu zvýšilo možnosť veľmi rýchlej signalizácie pozdĺž segmentov myelínu, ktoré obklopujú segmenty dĺžky axónu.

Autori píšu, že jednou z možností je, že spletenie fotónov by sa mohlo premietnuť do zapletenia s draslíkovými iónovými kanálmi v neuróne. Ak áno, otvorenie a zatvorenie jedného kanála môže ovplyvniť výkon iného kanála inde.

Chen pre Phys.org povedal, že ich výsledkom je kombinácia dvoch javov, ktoré existujú, no stále sú do značnej miery záhadné: vedomie (nehovoriac o kvantovom vedomí) a kvantové zapletenie.

„Nepovedali by sme, že existuje priamy vzťah. V tomto ranom štádiu je naším primárnym cieľom identifikovať potenciálne mechanizmy nervovej koordinácie, ktorá ovplyvňuje mnohé neurobiologické procesy. Dúfame, že prostredníctvom tejto práce získame lepšie pochopenie Let's hope.“

© 2024 Science X Network