Книжный интернет магазин- - Наука и техника, бизнес :: Джим Аль-Халили. Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии

Книжный интернет магазин-

Джим Аль-Халили. Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии

Наука и техника, бизнес



Как купить книгу Джим Аль-Халили. Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии

Джим Аль-Халили известен своими научно-популярными фильмами, но не только.
Цена - 430 руб.


Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии



Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology
Джим Аль-Халили, Джонджо МакФадден

Издательство Питер
Серия New Science
Количество страниц 416
Год выпуска 2017
ISBN 978-5-496-02158-6, 978-0307986818
Тираж 3000
Твердый переплет

Переводчик Г. Сивченко
Иллюстратор
С. Заматевская



Цена - 430 руб.


Jameel Sadik "Jim" Al-Khalili) — британский физик-теоретик и популяризатор науки. Был ведущим нескольких научно-популярных передач BBC.
За свой вклад в популяризацию науки был награждён медалью Кельвина и премией Майкла Фарадея.

Джим Аль-Халили известен своими научно-популярными фильмами, но не только.


Его видение мира науки может заинтересовать не только людей желающих разобраться в основах квантовой физики или устройства вселенной.

Его новая книга вышедшая в савторстве с Джонджо макфадденом погружает нас в мир квантовой биологии.


Содержание книги

Оглавление









Основные темы исследований, которые ассоциируются с современной квантовой биологией:

    Перенос энергии в фотосинтезе посредством когеретных волн.

    Туннелирование в ферментативных реакциях.

    Запутанность спинов радикалов, которая предположительно помогает птицам определять направление магнитного поля Земли.


библиотечка статей сайта:

Хорошим введением в тему служат две заметки, которые написаны по материлам статьи Ball P. (2011). Physics of life: The dawn of quantum biology. Nature (News) 474, 272–274. Заметки в какой-то степени повторяются, но с другой стороны они дополняют друг друга.

Зарождение квантовой биологии


Физика жизни: рассвет квантовой биологии


Более подробно процессы передачи энергии при фотосинтезе описаны в статье

Механизм фотосинтеза использует вибронную квантовую когерентность

Читать статью на сайте



Описание и содержание книги "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Отзывы о книге "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Отзывы о книге "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

[PageBreak]

Цена - 430 руб.


Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии



Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology
Джим Аль-Халили, Джонджо МакФадден

Издательство Питер
Серия New Science
Количество страниц 416
Год выпуска 2017
ISBN 978-5-496-02158-6, 978-0307986818
Тираж 3000
Твердый переплет

Переводчик Г. Сивченко
Иллюстратор
С. Заматевская



Цена - 430 руб.


Отзывы о книге

В целом, неплохая научно-популярная книга, в которой рассмотрены многие современные работы, связанные с тем, что авторы называют квантовой биологией. Я остался доволен. Особенно мне понравились многочисленные истории про то, как завиральная идея из изгоя превращается в общепринятую (восприятие магнитного поля у животных, перепитии вибрационной теории запахов, участие запутанных свойств квантовых частиц в биологических процессах, адаптивные мутации у бактерий и многие другие).

Значительная часть книги посвящена объяснению на популярном уровне квантовой механики и связи ее с классической механикой. Авторы книги, по всей видимости, исходили из того, что биологи совсем не знают квантовой механики и авторы старались представить странные идеи квантового мира в наглядной и доступной форме. К этому материалу у меня осталось скептическое отношение, которое я выражу ниже. Тем не менее, я должен сказать, что вряд ли можно ожидать что-то другое от научно-популярной книги.

Помимо прочего, в книге чувствуется желание авторов убедить читателей, что квантовые процессы играют центральную роль в биологии. Само название книги подчеркивает, что, по мнению авторов, жизнь балансирует между квантовым и классическим мирами. На этом пути в книге рассмотрены самые разные завиральные идеи, но должен отметить, что Макфадден и Аль-Халили всегда корректно отмечают, что такая-то завиральная идея уже нашла определенное признание или же завиральная идея еще только находится на пути к успеху и в настоящий момент пользуется поддержкой только небольшой группы ученых-энтузиастов.

Интересно отметить, что при рассмотрении сознания Макфадден и Аль-Халили не одобряют квантовую теорию сознания Пенроуза—Хамероффа. В качестве альтернативы авторы книги выдвигают другую завиральную идею: электромагнитную теорию сознания. Электромагнитное поле в мозге может координировать спайки нейронов и таким образом сознание надо искать не в спайках, а в скоординированных колебаниях электромагнитного поля. Квантовые же эффекты надо искать не микротрубочках, а в ионных каналах нейронов.

Описание и содержание книги "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Отзывы о книге "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Механизм фотосинтеза использует вибронную квантовую когерентность



[PageBreak]


Цена - 430 руб.


Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии



Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology
Джим Аль-Халили, Джонджо МакФадден

Издательство Питер
Серия New Science
Количество страниц 416
Год выпуска 2017
ISBN 978-5-496-02158-6, 978-0307986818
Тираж 3000
Твердый переплет

Переводчик Г. Сивченко
Иллюстратор
С. Заматевская



Цена - 430 руб.

Механизм фотосинтеза использует вибронную квантовую когерентность



на начальных этапах фотосинтеза в бактериях и растениях работают квантовые эффекты. Энергия поглощенного фотона порождает электронное возбуждение, которое удивительно быстро и эффективно передается в реакционный центр фотосистемы. Этот процесс работает столь слаженно именно за счет квантовой когерентности промежуточных возбуждений. Однако в понимании этого квантового процесса оставались загадки, которые удалось разрешить только сейчас. В двух работах, опубликованных в Nature Physics и Nature Chemistry, было показано, что когерентность эта — не чисто электронная, а вибронная, то есть связывающая в единое целое электронное возбуждение и атомное колебание внутри молекулы. Этот результат не только проясняет фундаментальный механизм фотосинтеза, но и позволяет рассчитывать на то, что опыт природы будет использован для создания еще более эффективных светочувствительных элементов.

Квантовые эффекты в биологии

С микроскопической точки зрения жизнь — это длинная череда огромного количества параллельно протекающих атомных и электронных процессов. Но атомы и электроны подчиняются законам квантовой механики. Отсюда возникает совершенно естественный вопрос: не использует ли жизнь, хоть в каком-то своем проявлении, квантовые эффекты?

На тему квантовых эффектов в биологии надо говорить очень аккуратно. Во-первых, надо избегать переливания из пустого в порожнее. Квантовая механика ответственна за существование и свойства атомов и молекул, а значит, определяет и свойства вещества, как живого, так и неживого. Это — тривиальное приложение квантовой механики, и непосредственно к биологии оно не относится. Во-вторых, не следует впадать и в ничем не обоснованные фантазии. Существует достаточно много попыток разной степени маргинальности привязать квантовомеханические эффекты к наследственности, к биологической эволюции и даже к природе сознания. Эти предположения, повторюсь, спекулятивны, и они сталкиваются со стеной критики, преодолеть которую не могут.

Однако между этими двумя крайностями есть и настоящие научные вопросы. Существуют ли биологически важные молекулы или их крупные комплексы, которые реально используют нетривиальные, «негарантированные» квантовые эффекты для выполнения своих функций? «Негарантированные» они в том смысле, что они не определяются свойствами отдельных атомов, а возникают только в сложных молекулах специального вида; что их биологический эффект невозможно объяснить во всех деталях без привлечения квантовой механики.

Несколько десятилетий назад это были спорные вопросы. Сейчас мы уже знаем ответ: да, существуют, и такие молекулы реально работают в живых организмах. Этих примеров пока не так много, но тот факт, что они есть, во-первых, впечатляет сам по себе, а во-вторых, может оказаться очень полезным для разработки новых, еще более эффективных технологий. Краткий обзор квантовых эффектов в биологии см. в популярной заметке Зарождение квантовой биологии, а более серьезное обсуждение — в недавнем обзоре в журнале Nature Physics, а также в только что опубликованной книге Quantum Effects in Biology.
Квантовая когерентность при фотосинтезе

Один из самых ярких и изученных эффектов касается механизма фотосинтеза, а точнее, самых первых его этапов. Сложный молекулярный комплекс, используемый бактериями и растениями для улавливания света, поглощает фотон и возбуждает электронную структуру молекулы. Это электронное возбуждение обычно находится вдали от реакционного центра — той части комплекса, которая способна использовать это возбуждение для создания долгоживущего мембранного электрического потенциала или для каких-то иных целей. В результате перед фотосистемой встает задача — передать электронное возбуждение от точки поглощения фотона к точке передачи энергии в реакционный центр.




В принципе, такая передача может происходить и обычным способом. За счет взаимодействия между молекулами электронное возбуждение просто перескакивает с одного островка на другой, пока не достигает нужной точки. Здесь каких-то специальных квантовомеханических эффектов вроде как и не требуется. Проблемы, однако, начинаются тогда, когда пытаешься сопоставить числа. Известно, что эффективность этого процесса близка к 100%, то есть энергия практически каждого поглощенного фотона достигает реакционного центра, а не теряется по пути. Заметьте, это всё происходит не в стерильных лабораторных условиях, а при комнатной температуре в реальных молекулах, погруженных в биологический раствор и постоянно подвергающихся хаотическим тепловым столкновениям с окружающими молекулами. Кроме того, было отмечено, что этот процесс протекает поразительно быстро; настолько быстро, что время переброса граничит с минимально разрешенным по законам квантовой механики!

Теоретическое моделирование показало, что при заданном пространственном расположении только специально подобранная квантовая связь между островками способна так быстро передавать возбужденное состояние. «Квантовость» здесь проявляется в том, что первоначальное возбуждение не прыгает с одного конкретного островка на другой. Оно делокализуется, одновременно идет по нескольким путям, и только под конец вдруг снова собирается вместе в единое возбуждение на нужном островке — это и есть квантовая когерентность. А в 2007 году, с помощью недавно разработанной методики двумерной электронной спектроскопии 2DES (см. ниже), были проведены эксперименты со светочувствительным FMO-комплексом зеленых серобактерий, которые убедительно доказали, что перемещение электронного возбуждения действительно идет в соответствии с квантовыми законами и использует квантовую когерентность.



Вибронный механизм передачи энергии

Доказательство причастности квантовой когерентности к биологическим светоиндуцированным процессам не только стало ключевым открытием в этой области биофизики, но и породило новые загадки. Главная из них — непонятная живучесть квантовой когерентности. Вообще говоря, электронные процессы в молекулах развиваются на фемтосекундных временных масштабах. На временах порядка пикосекунды (1 пс = 1000 фс) уже активно шевелятся сами атомы за счет теплового движения. По идее, это хаотичное тепловое движение должно разрушать квантовую когерентность электронных возбуждений. Однако эксперименты упорно показывают, что эта когерентность живет пикосекунду и больше (рис. 2).







Описание и содержание книги "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Отзывы о книге "Жизнь на грани. Ваша первая книга о квантовой биологии"

Механизм фотосинтеза использует вибронную квантовую когерентность


Это статья была распечатана с сайта PiterBooks.ru и доступна по адресу:: http://piterbooks.ru/read.php?sname=nauka&articlealias=al_halili_kvant

© Книжный интернет магазин-

разработка логотипа

издание книги