Quantum Biology - ชีววิทยาควอนตัม (ตอนที่ 1)

ท่านผู้อ่านหลายๆ ท่านอาจจะพอได้ยินหรืออาจจะรู้จักศาสตร์ที่มีชื่อว่า กลศาสตร์ควอนตัม หรือ ฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งเป็นศาสตร์ที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์หรือสิ่งของเล็กๆ อย่างอะตอมหรืออิเล็กตรอน ซึ่งศาสตร์นี้ในที่สุดก็นำมาอธิบายความเป็นอยู่ของโมเลกุลในรูปแบบที่เรียกว่า เคมีควอนตัม ปัจจุบันฟิสิกส์ควอนตัมมีอายุร้อยกว่าปีแล้ว ส่วนเคมีควอนตัมก็เกิดขึ้นมาแล้วกว่า 70 ปี แต่ศาสตร์ที่ผมกำลังจะพูดถึงในวันนี้ ซึ่งก็คือชีววิทยาควอนตัมนั้น เป็นศาสตร์ใหม่ที่เพิ่งเกิดขึ้นมาไม่กี่ปีนี้เองครับ โดยศาสตร์นี่แหล่ะครับ อีกหน่อยจะนำไปสู่การอธิบายปรากฏการณ์แปลกประหลาดต่างๆ ที่ยังเป็นความลับหลายๆ อย่าง รวมไปถึงในอนาคต มันอาจจะสามารถอธิบายปรากฏการณ์เหนือธรรมชาติ เช่น ฤทธิ์เดชต่างๆ หรือที่พุทธศาสนาเราเรียกว่า อภิญญา ก็ได้ครับ

ทฤษฎีควอนตัมเป็นทฤษฎีประหลาดที่ค้านกับสามัญสำนึก หรือ common sense ของเรา เช่น การที่มันบอกว่าแสงเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาคในเวลาเดียวกัน ถ้าเราต้องการตรวจวัดมันแบบคลื่น มันก็จะให้ผลว่ามันเป็นคลื่น ในขณะเดียวกัน ถ้าเราเปลี่ยนวิธีการตรวจวัดในลักษณะว่ามันคืออนุภาค มันก็จะแสดงตัวตนว่ามันเป็นอนุภาค แม้แต่ของใหญ่ๆ ขึ้นมาอย่างโมเลกุล มันก็สามารถแสดงสถานะความเป็นคลื่นได้เช่นกัน เราสามารถแก้สมการคลื่น (Wave Function) ด้วยเทคโนโลยีที่เรียกว่าเคมีคอมพิวเตอร์ (Computational Chemistry) ของโมเลกุลต่างๆ ซึ่งสามารถทำนายได้ว่าโมเลกุลนั้นจะมีสมบัติอย่างไร นำไฟฟ้าหรือไม่ หรือแม้แต่โมเลกุลชนิดนั้นสามารถเป็นยาฆ่าไวรัสได้หรือไม่ ศาสตร์ทางด้านเคมีควอนตัมจึงนับเป็นความมหัศจรรย์มาก ที่สามารถมองโมเลกุลต่างๆ เป็นคลื่นได้

ที่นี้ เราลองมาพิจารณาดูร่างกายของเราสิครับ ร่างกายคนเราประกอบขึ้นมาจากเซลล์ เซลล์จำนวนมากมารวมกันเป็นอวัยวะ ที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายของเรา ภายในเซลล์นี้เองก็ประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ ที่สร้างขึ้นมาจากโมเลกุลทั้งนั้น ทั้งเยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นชั้นของโมเลกุลไขมันบางๆ 2 ชั้น ดีเอ็นเอที่เป็นสายโซ่พันกันแบบขั้นบันไดเวียน (Double Helix) ในเมื่อเคมีควอนตัมบอกว่าโมเลกุลคือคลื่น ดังนั้นร่างกายของเราก็คือคลื่นดีๆ นี่เองครับ ถ้าเรามีคอมพิวเตอร์ที่มีศักยภาพในการคำนวณสูงมากๆ มากพอที่จะป้อนสมการคลื่นที่อธิบายอนุภาคทุกๆ ตัวที่ประกอบเป็นร่างกายของเราได้ เราก็จะสามารถแก้สมการและทำนายคุณสมบัติของร่างกายของเราได้

ความประหลาดของทฤษฎีควอนตัมยังมีอีกหลายอย่าง แต่อันที่ผมชอบมากคือเรื่องของ Entanglement ภาษาไทยยังไม่มีบัญญัติครับ แต่ก็มีบางท่านเรียกว่าความพัวพันทางควอนตัม ผมจะลองใช้คำว่าเนื้อคู่นะครับ เพราะปรากฏการณ์นี้เกิดจากของที่เป็นคู่กัน เช่น หากเรามีโฟตอนที่มีจุดกำเนิดที่เดียวกัน แล้วเราแยกมันส่งออกไป 2 ด้านที่อยู่ตรงข้ามกัน แม้จะส่งไปไกลเพียงใดก็ตาม เมื่อเราทำอะไรกับโฟตอนตัวใดตัวหนึ่ง เช่นเปลี่ยนค่าสปินของมัน เจ้าโฟตอนที่เป็นคู่ของมันก็จะรู้สึกได้ทันที และจะปฏิบัติตัวไปในทิศทางตรงข้ามกับคู่ของมัน เสมือนมันรับรู้กันและกันได้ และการรับรู้กันและกันนี้เกิดขึ้นเร็วมาก เร็วจนวัดไม่ได้ ที่แน่ๆ คือเร็วกว่าแสง ซึ่งทำให้เรื่อง Entanglement กลายเป็นเรื่องที่ค้านกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แต่เรื่อง Entanglement นี้มีจริง และมีผลการทดลองออกมามากมายแล้วครับ แถมยังมีการเชื่อกันว่าปรากฏการณ์นี้อาจอยู่เบื้องหลังการทำงานของสมองอีกต่างหาก

ผมจะทยอยนำความก้าวหน้าในเรื่องชีวควอนตัมมาเล่าให้ฟังในตอนต่อๆไปนะครับ .....

รูปบน: ปรากฏการณ์ Entanglement นี้อาจจะเกิดขึ้นกับจิตใจมนุษย์ก็ได้ เหมือนพรหมลิขิตให้คนที่เป็นเนื้อคู่กันต้องเดินทางมาพบกัน ไม่ว่าจะอยู่แสนไกลเพียงใดก็ตาม