21 กรกฎาคม 2554

Quantum Biology - ชีววิทยาควอนตัม (ตอนที่ 3)



กลศาสตร์ควอนตัม เป็นศาสตร์ประหลาดที่เริ่มพัฒนาขึ้นเมื่อร้อยปีที่แล้ว เนื้อหาบางส่วนที่แปลกพิกลถึงกับทำให้นักวิทยาศาสตร์เอกอย่างไอน์สไตน์แทบจะไม่เชื่อ ถึงกับพูดออกมาว่า "พระเจ้าท่านไม่ทอดลูกเต๋า" ... น่าเสียดาย หากไอน์สไตน์ได้ศึกษาพระไตรปิฎกในพุทธศาสนาสักนิด เขาอาจจะไขความลับความประหลาดของทฤษฎีควอนตัมได้ เพราะหลักธรรมคำสอนของพระพุทธองค์ในเรื่องของการเกิด-ดับ ของสิ่งต่างๆ รวมไปถึงความว่างเปล่าไม่มีตัวตนของสรรพสิ่ง เป็นเรื่องปกติในศาสนาพุทธและทฤษฎีควอนตัม แต่เป็นเรื่องที่หลักปรัชญาในศาสนาอื่นๆ คาดไม่ถึง ...

เมื่อไม่นานมานี้เอง นักวิทยาศาสตร์เริ่มค้นพบหลักฐานใหม่ๆ ที่ว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายได้หยิบยืมศาสตร์แห่งควอนตัมไปใช้ประโยชน์ ซึ่งเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์รุ่นเก่าๆ ที่ค้นพบกลศาสตร์ควอนตัมแทบจะไม่คาดคิดมาก่อน ดูเหมือนธรรมชาติจะหยั่งรู้ความสามารถพิเศษของกลศาสตร์ควอนตัม และนำไปประยุกต์ใช้นานแล้ว ไม่ว่าจะเป็นการสังเคราะห์แสงของพืช (ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงมากเสียจนยังไม่มีเทคโนโลยีไหนของมนุษย์มาเทียบเคียงได้เลย) การมองเห็นของสัตว์ การเปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานกลเพื่อใช้ในการเคลื่อนไหว ระบบนำทางด้วยแม่เหล็ก ทั้งนี้ยังไม่นับรวมปรากฏการณ์อื่นๆ ที่อาจจะใช้หลักการควอนตัม เช่น การประมวลผลในสมอง และอาจจะไปถึงเรื่องของจิตเสียด้วยซ้ำ

เรื่องหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจค่อนข้างมาก คือระบบนำทางโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก ซึ่งทำให้สัตว์หลายๆ ชนิด เช่น ผึ้ง จระเข้ วัว กวาง กุ้งล็อปสเตอร์ นกหลายๆชนิด หรือแม้กระทั่งมนุษย์เอง สามารถรู้ทิศทาง ตำแหน่ง และความสูง โดยอาศัยประสาทสัมผัสทางด้านสนามแม่เหล็ก

หลักฐานหลายๆ ชิ้นบ่งชี้ว่าในดวงตาของสัตว์เหล่านี้ เช่น นก จะมีเซลล์รับแสงซึ่งประกอบด้วยโปรตีนที่มีชื่อว่า คริปโตโครม (Cryptochrome) ซึ่งเมื่อมันได้รับแสง จะทำให้อิเล็กตรอนคู่หนึ่งถูกกระตุ้นไปอยู่ในสภาวะเร้า (Excited State) เนื่องจากอิเล็กตรอนที่เข้าคู่กันอยู่นี้ อยู่ในสภาวะที่เป็น "เนื้อคู่" กัน (Quantum Entanglement) กล่าวคือ หากมันแยกจากกันไป ไม่ว่าอยู่ห่างไกลกันเพียงใดก็ตาม หากอิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งถูกกระทบให้เปลี่ยนสถานะการหมุน (Spin) อิเล็กตรอนอีกตัวที่เป็นคู่กันจะสามารถรับรู้ได้ แล้วจะเปลี่ยนการหมุนตามโดยทันที

ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนถูกเร้าให้แยกจากกันด้วยแสง อิเล็กตรอนตัวหนึ่งจะออกไปห่างจากโมเลกุลมากขึ้น ทำให้มันสามารถรับรู้ถึงสนามแม่เหล็กได้ และเมื่อนกบินเปลี่ยนทิศทางไป อิเล็กตรอนนี้จะรับรู้การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะมีผลทำให้คู่ของมันที่ยังติดอยู่ในโมเลกุลโปรตีนคริปโตโครมนั้น รับรู้สนามแม่เหล็กด้วยเช่นกัน การเปลี่ยนสปินของอิเล็กตรอนที่ยังติดอยู่ในโมเลกุล จะทำให้การเกิดปฏิกริยาเคมีเปลี่ยนแปลงไป เช่น อาจมีอัตราการเกิดปฏิกริยาไม่เหมือนเดิม ซึ่งก็มีผลต่อการสร้างภาพในลูกตาของสัตว์ ซึ่งสัตว์ก็จะมองเห็นเป็นภาพที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น อาจมีจุดขึ้นในภาพที่บอกว่าตรงไหนเป็นทิศเหนือ หรืออาจมองเห็นเป็นเส้นคล้ายเข็มทิศก็ได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่แน่ใจในรายละเอียดตรงนี้ คงต้องรอการศึกษาวิจัยต่อไปครับ

ในกรณีของมนุษย์เรา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าก็น่าจะมีสัมผัสด้านสนามแม่เหล็กในดวงตาเช่นกัน เพราะในดวงตาของมนุษย์ก็มีโปรตีนชนิดนี้เช่นกัน แต่พวกเราอาจจะลืมวิธีใช้เข็มทิศแม่เหล็กในดวงตาของเราไปนานแล้ว ......

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น