Chim đang sử dụng hiện tượng rối lượng tử để điều hướng?

Nghe có vẻ hoang đường, nhưng điều này hoàn toàn có thể.

Được rồi, điều này còn lâu mới được khẳng định, nhưng nó khá là táo bạo và thú vị. Đây là một câu trả lời khả dĩ và có tính khả thi cho một câu hỏi đã khiến các nhà sinh học đau đầu từ khi phát hiện ra cách các loài chim điều hướng. Câu hỏi đặt ra là: Làm thế nào mà các loài chim có thể cảm nhận và đi theo thứ gì đó mờ nhạt như từ trường của Trái Đất? Câu trả lời khả dĩ là: Có thể chúng cảm nhận nó qua sự tương tác của các hạt lượng tử rối trong mắt của mình.

Đằng sau giả thuyết này

Giả thuyết này dựa trên nhiều năm nỗ lực xác nhận và giải thích sự nhạy cảm phi thường của các loài chim đối với từ trường Trái Đất. Giải thích hợp lý nhất về điều này liên quan đến tác động của từ trường lên các phân tử rối của một loại hóa chất trong mắt chim, gọi là Cry4 hay cryptochrome. Các loài động vật khác và thực vật cũng có loại hóa chất này, mặc dù người ta tin rằng các loài chim đã phát triển biến thể riêng của mình. Hiện tượng rối lượng tử, hành động ma quái ở khoảng cách của Einstein, là một chủ đề thường xuất hiện vì nó là một công cụ lý thuyết cho những ý tưởng mới lạ và thú vị nhất. Dưới đây là ý nghĩa của điều này:

– Thế giới kỳ lạ và tuyệt diệu của lý thuyết lượng tử… và cách hiểu về nó đã thay đổi cuộc sống chúng ta – Tại sao một nhà khoa học thiên tài nghĩ rằng ý thức của chúng ta bắt nguồn từ cấp độ lượng tử – Vũ trụ có thể có ý thức, theo các nhà khoa học nổi tiếng

Và bây giờ là hiện tượng này.

Lý Thuyết

Khi một photon, một hạt ánh sáng, va vào một phân tử cryptochrome trong mắt chim, nó làm bật ra một electron và electron đó có thể kết hợp với một phân tử thứ hai. Cả hai phân tử sau đó đều có số electron lẻ, tạo thành một cặp gốc tự do. Vì sự lẻ này của cả hai phân tử gốc tự do được tạo ra cùng lúc bởi electron bị bật ra, nên chiều quay của một electron trong mỗi phân tử cryptochrome bị khóa với nhau, và cặp gốc tự do trở thành rối.

Trạng thái rối này cực kỳ mong manh và tạm thời, chỉ tồn tại trong khoảng 100 micro giây (1/10.000 giây). Nhưng trong khoảng thời gian ngắn ngủi đó, cặp gốc tự do sẽ ở một trong hai trạng thái. Người ta nghi ngờ rằng từ trường của Trái Đất ảnh hưởng đến thời gian các phân tử tồn tại trong mỗi trạng thái này, và những thay đổi về thời lượng của các trạng thái này bằng cách nào đó cho chim biết vị trí của chúng. Cách mà loài chim nhận thức được chúng vẫn chưa rõ, mặc dù có ý kiến cho rằng có thể liên quan đến sự có mặt hay vắng mặt của một loại hóa chất chưa được xác định nào đó.

Tại sao điều này không phải là sự hoang đường

Điều này có thể không hợp lý vì từ trường rất yếu, nhưng nó là có thật. Yếu đến mức nào? Năng lượng tương tác của một phân tử với từ trường ≈50 μT lớn hơn 6 bậc độ lớn so với năng lượng nhiệt trung bình kBT, cái mà lần lượt nhỏ hơn 10–100 lần so với độ bền của một liên kết hóa học, theo một nghiên cứu năm 2009, Nhận thức từ hóa học ở các loài chim: Cơ chế cặp gốc tự do. Tuy nhiên, Đã được biết từ những năm 1970 rằng một số phản ứng hóa học thực sự phản ứng với từ trường. Nghiên cứu cũng lưu ý rằng các gốc tự do luôn có xu hướng liên quan.

Lý thuyết cặp gốc tự do thực sự là lời giải thích tốt nhất cho hệ thống điều hướng của chim mà chúng ta có, vì các thí nghiệm cố gắng phát hiện ảnh hưởng của từ trường trực tiếp lên các quá trình sinh học – bỏ qua hóa học – đã không thu được kết quả nào.

Nghiên cứu đề xuất rằng có thể các photon đã đẩy electron ra xa khỏi trạng thái cân bằng nhiệt bình thường của chúng đủ để chúng vẫn giữ được trạng thái rối đủ lâu để phản ứng với những dấu hiệu tinh tế từ từ trường của Trái Đất. Các hạt rối lượng tử do các nhà khoa học tạo ra chỉ tồn tại trong một vài nano giây. Một nhà khoa học như vậy, Erik Gauger, cho biết với Nova rằng, Có vẻ như tự nhiên đã tìm ra cách để làm cho các trạng thái lượng tử này tồn tại lâu hơn nhiều so với những gì chúng ta mong đợi, và lâu hơn nhiều so với những gì chúng ta có thể làm trong phòng thí nghiệm. Không ai nghĩ điều đó là có thể.

Bằng chứng về sự nhạy cảm của loài chim

Một số thí nghiệm nhằm xác nhận điều gì đang xảy ra đã được nêu trong bài báo, trong đó các tác giả tìm thấy một số bằng chứng thuyết phục hơn các bằng chứng khác. Tuy nhiên, bằng chứng thuyết phục nhất về khả năng nhạy cảm đáng kinh ngạc của loài chim đến từ các thí nghiệm với loài chim chích châu Âu bị nhốt, khả năng điều hướng của chúng dễ dàng bị gián đoạn. Các trường tần số radio phân cực tuyến tính yếu hơn từ trường của Trái Đất 100 lần (≈500 nT), với tần số 7,0 MHz hoặc 1,315 MHz, đủ để làm gián đoạn định hướng di cư của các chú chim chích châu Âu bị nhốt. Điều chỉnh từ trường cũng dễ dàng khiến các chú chim mất phương hướng, với các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc tăng hoặc giảm cường độ của từ trường xung quanh từ 20–30% là đủ để làm mất phương hướng các loài chim bị nhốt.

Tiếng vọng từ sự rối

Rõ ràng là các loài chim có cơ chế cảm nhận cực kỳ tinh tế. Sự giao thoa giữa cơ học lượng tử và sinh học – ngay cả sinh học của con người – là một khái niệm hấp dẫn. Như đã đề cập ở trên, có một số ý kiến cho rằng nó có thể liên quan đến ý thức và các hiện tượng đang làm chúng ta bối rối. Nếu chúng ta có thể hiểu đầy đủ về cơ chế hoặc hóa học của khả năng tuyệt vời này ở loài chim, có thể chúng ta sẽ mở khóa được nhiều bí ẩn khác.