La Física Cuántica en Nuestro Organismo.

Lo cuántico está de moda. El mencionarlo en una frase cualquiera y e inmediatamente se incrementa el nivel científico de la misma.

Además nos gusta pensar que el universo macroscópico tiene poco, o más bien, nada que ver con el universo microscópico. Son dos subconjuntos de la totalidad que no tienen intersección.

Lo espeluznante sucede cuando nos aventuramos a la posibilidad de que exista una relación fuerte entre ambas partes del universo. La frase sobre lo espeluznante, viene a cuento por la calificación que Einstein le endilgó al “entrelazamiento cuántico”, llamándolo “acción espeluznante a cierta distancia”, ello en consecuencia de la conclusión que dice que la comunicación de dos partículas separadas físicamente, al estar entrelazadas, se transmite en forma inmediata, más rápido que la luz.

Poco a poco va permeando el conocimiento de la humanidad en lo concerniente a lo cuántico, ese que se esconde, para nuestra tranquilidad en lo sub atómico. Y mueve a la gente a la risa en los auditorios que lo escuchan, pues no creen que exista conexión con él, por ejemplo, en el ámbito de la política, actividad humana.

Ilustración de Física Cuántica para principiantes, cortesía de un premio Nobel,

tomada de Hipertextual.

Pablo Casado, recientemente nombrado presidente del partido popular español, ha sido la última figura pública en España, en utilizar dicha fórmula, en un desconcertante mensaje, su conferencia de 20 minutos, realizada en un evento organizado por la “Europa Press” abordó un tema sorprendente para la audiencia, que seguramente esperaba se refiriera a la circunstancia que vive ese país después de la expulsión “sui generis” del anterior presidente del gobierno e incluso su salida de la dirección de dicho partido. 

Su exposición se refirió a la revolución digital, y expresó: “… La computación cuántica en la genética será muy positiva para los nuevos cultivos, resistentes a las plagas y más productivos, con un efecto extraordinario en los países desfavorecidos…", entre otras cosas.

Por otra parte, desafortunadamente, la Física o Mecánica Cuántica es, además de poco comprendida, uno de los campos de la ciencia más prostituidos por los defensores de las seudociencias y los fenómenos paranormales. 

“Es una disciplina que goza de reputación y que resulta de muy difícil comprensión para casitodo los mortales. Así que los seudocientíficos,se han convertido en expertos en utilizar términos científicos, sin darles sentido ni coherencia alguna y recurren a la Física Cuántica para matizar sus afirmaciones y hacerlas aparecer, disfrazadas, con la certeza de que carecen”, escribió en la página “Hipertextual” Esther Samper el pasado 21 de octubre.

Ilustración de la Metilación (agregación de grupos metilo) al ADN.

Tomada de Hipertextual

Vive la mecánica cuántica aplicada a la medicina humana una situación análoga a la que ha caracterizado a la medicina desde la antigüedad.

A lo largo de la historia ha habido una gran cantidad de charlatanes dedicados a timar a la gente, para lo cual han contado con la falta de conocimiento en las prácticas médicas vigentes entonces, y la situación en la actualidad no dista mucho de lo anteriormente sucedido.

Jean Baptiste Poquelin, más conocido como Molliere (1622 -1673), vertió sobre diversos temas sus despiadadas obras literarias, y contra los falsos médicos o ignorantes, se explayó en “El Médico a Palos”, ahí presenta un chispeante y divertido ejemplo de lo que pensaba de las prácticas de la medicina en ese lejano siglo XVII.

Las ciencias que contribuyen con la Medicina, están logrando avances, aún cuando en ocasiones el grueso de la población no perciba con claridad diferencias entre los profesionales y los charlatanes, pues lo novedoso impacta de forma severa.

Otro ejemplo lo ha dado Carmen Montón, exministra de Sanidad en España, que intervino en el Congreso para hablar sobre sus prioridades. Entre ellas, la recuperación de la sanidad universal, la implantación de un calendario. Y Esther Samper, en esa mencionada publicación, nos trae las palabras de la cuestionada maestra en “Estudios Interdisciplinares de Genero”, pues fue acusada de plagio en la elaboración de su tesis lo que propició su renuncia al cargo, con tan solo tres meses de ejercicio, sin embargo, su opinión es válida en este tema, y dijo:

“Las surrealistas y, para nuestra lógica, extrañas leyes de la mecánica cuántica que gobiernan el microscópico mundo de los átomos suelen tener escasa influencia en nuestro macroscópico organismo. No han dudado ni siquiera en emplearla en terrenos tan distantes de esta ciencia como la medicina para vender supuestos tratamientos curativos. Entre las más peregrinas seudoterapias, encontramos a la medicina cuántica (que, supuestamente, restablece tu armonía energética) o a la homeopatía cuyo imaginario mecanismo de acción estaría basado en la física cuántica, según sus defensores”.

A pesar de los cuentos cuánticos de los vendedores de pócimas mágicas "curativas", lo cierto es que sí que hay procesos en el interior del cuerpo humano cuyos mecanismos se podrían explicar mediante física cuántica. No son muchos, según se sabe en función a él avance cometido a la fecha.

Esto es, las dos partes de la totalidad se influyen.

Las surrealistas y extrañas leyes de la física cuántica que gobiernan el microscópico mundo de los átomos suelen tener escasa influencia en nuestro macroscópico cuerpo. Además, es extremadamente complicado detectar y demostrar estas influencias cuando ocurren. Aun así, como veremos a continuación, conocemos ciertos aspectos del cuerpo humano que podrían depender de estos enrevesados fenómenos cuánticos.

Ilustración de Enzimas, tomada de Tu Tarea Gratis.

Reacciones químicas realizadas por consecuencia del “efecto túnel cuántico” de las enzimas.

Las enzimas son moléculas imprescindibles para que se lleven a cabo muchas reacciones químicas en el interior de nuestro cuerpo. De hecho, sin ellas no sería posible sobrevivir. 

Estas moléculas fundamentalmente compuestas por proteínas, son las catalizadoras y reguladoras en los miles de procesos bioquímicos: digestivos, cardiacos, hepáticos, pancreáticos, etc, 

Su principal función es acelerar reacciones químicas que llevarían una eternidad en condiciones normales. Para ello, aproximan moléculas que puedan reaccionar y alteran su forma y composición química para desencadenar dichas reacciones.

Todo lo anterior es de conocimiento general en biología y medicina. Lo que es mucho menos conocido es que, en algunas de estas reacciones, las enzimas también recurren al “efecto túnel”. 

Concretamente, este “efecto” puede aparecer cuando átomos ligeros como el hidrógeno están involucrados, lo cual es algo muy común en múltiples reacciones químicas del cuerpo humano.

Como otros procesos que tienen lugar en la mecánica cuántica, el efecto túnel no es precisamente un concepto intuitivo de entender porque no tiene ningún sentido desde el punto de vista de la física clásica.

A grandes y ultra simplificados rasgos, con el efecto túnel se pueden "tele transportar" instantáneamente moléculas de un lugar a otro atravesando barreras. Esto se produce gracias a que elementos como átomos, electrones o protones pueden comportarse como onda y como partícula al mismo tiempo.

El efecto túnel explica que cualquier partícula, como el electrón, pueda llegar a una zona que está prohibida para ella; y lo está en consecuencia de que la energía cinética que posee esa partícula es insuficiente para recorrer el camino necesario para alcanzar esa zona descrita como prohibida, debido a que existe un impedimento para ello, por ejemplo la existencia de un vacío (no hay material conductor) o un potencial eléctrico que impediría su paso. 

Para la mecánica cuántica y sus reglas el hecho es posible, aunque no se produce en todos los casos, matemáticamente es posible calcularle mediante probabilidades, las variables a considerar son: la distancia a cubrir desde la posición inicial de la partícula hasta la zona prohibida, y la velocidad de la misma.

En el cálculo haremos participar al número irracional “e”, conocido como de Euler (que equivale a 2.718281828...), que es la base de los logaritmos naturales o neperianos (los inventó John Napier).

Dicho número deberá ser elevado a la raíz potenciada del producto de la distancia por la velocidad, multiplicada por 2. (propuesta en la página “Hablando de Ciencia; Víctor Hevia”)

En la actualidad diferentes grupos de investigadores, se encuentran estudiando estos efectos en las enzimas con gran detalle, con la intención de generar nuevos fármacos e incluso avanzar en el campo de la medicina preventiva.

Hoy conocemos los resultados de varios estudios realizados sobre el tema, cito un ejemplo, que apareció en la página “Tendencias21” en diciembre de 2017.

Investigadores de la Northwestern University han creado por primera vez un entrecruzamiento cuántico en un sistema biológico y comprobado que la mecánica cuántica efectivamente desempeña un papel importante en la Biología, tal y como había pronosticado hace casi setenta y cinco años el premio Nobel de Física Erwin Schrödinger. Los resultados se publican en “Nature Communications”.

El estudio se basó en la llamada proteína verde fluorescente, producida por la medusa Aequorea victoria, que emite fluorescencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en Biología molecular como marcador.

Los investigadores consiguieron entrelazar la polaridad de dos de los fotones liberados por esta proteína y al medir el estado de ambos fotones, una vez separados, obtuvieron siempre el mismo resultado. Con ello consiguieron comprobar por primera vez que los sistemas cuánticos entrelazados funcionan también teniendo como base un sustrato biológico, en este caso una proteína.

Ilustración de mutaciones del ADN cancerosas, tomada de Espacio Ciencia.

Mutaciones en el ADN provocadas por el efecto túnel.

En nuestro cuerpo ocurren constantemente mutaciones espontáneas en el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) de nuestras células. Es algo inherente al funcionamiento del cuerpo humano. Recordemos que todas las células del cuerpo humano tienen el mismo conjunto de genes, llamado también genoma, pero en cada célula se expresan solamente la parte del genoma que hace posible su muy particular función.

Digamos que las células de la piel y las del hígado, contienen el genoma íntegro, pero en el caso de las de la piel, se han expresado solamente la parte que otorga a la célula el comportamiento de piel, mientras que en el caso de las células hepáticas, se ha activado la parte del genoma que las hace cumplir la función del hígado.

Adicionalmente al replicarse el ADN (existe una pequeña probabilidad de error cuando este proceso ocurre) sino que también suele aparecer como consecuencia de agentes químicos o físicos (radiaciones ionizantes, asbesto, humo del tabaco, etc.) que dañan el ADN.

Todos estos agentes son de carácter macroscópico, pero por otro lado, en lo subatómico, podría existir un inesperado mecanismo que provocaría alteraciones en nuestro ADN, el llamado efecto túnel. 

Es aún una hipótesis, no hay pruebas sólidas, aún se carece del avance tecnológico que lo pudiese corroborar.

Por ahora entra en el terreno especulativo, sin embargo, múltiples estudios sugieren que podría darse realmente. 

Veamos, en la doble hélice del (ADN) encontramos pares de bases nitrogenadas complementarias (Adenina- Timina) o (Guanina- Citosina) de cada cadena unidas por unos enlaces químicos llamados “puentes de Hidrógeno”, estos enlaces son bastante estables.

Así, en extrañas ocasiones, estos iones de hidrógeno podrían cambiar espontáneamente de posición a través del efecto túnel, de forma que "saltan" de una base nitrogenada a otra. 

Como consecuencia, se forman “tautómeros”,es decir, compuestos químicos que se diferencian sólo en la posición de un grupo funcional con respecto al compuesto original. Cuando la replicación del ADN tiene lugar, estos “tautómeros” pueden inducir mutaciones al asignarse bases nitrogenadas donde no toca.

Si el efecto túnel causara mutaciones en el ADN, serían noticias inesperadas para nosotros porque es un mecanismo totalmente aleatorio, impredecible e inevitable.

Serán futuros estudios los que quizás nos confirmen si estos procesos se dan realmente o no.

Ilustración Bulbo Olfatorio órgano fundamental del sentido del olfato, 

tomada de Lifeder.

Detectando olores con un olfato cuántico.

Es un hecho que no somos la especie animal con el mejor olfato, pero poseemos un sentido del olfato bastante impresionante. 

De hecho, los humanos somos capaces de distinguir más de un millón de olores diferentes. Lo más sorprendente es que, además, no tenemos mucha idea de cómo conseguimos tener tal poder de discriminación de olores. 

No poseemos, ni mucho menos, un millón de receptores olfativos específicos para tal inmensa variedad de olores, sólo tenemos alrededor de cuatrocientos diferentes. Así que debería existir algún mecanismo por el cual a través del mismo receptor podemos distinguir varios olores. Es ahí donde la hipótesis de un posible funcionamiento a nivel cuántico entra en escena.

No tenemos idea de como es posible que hayamos conseguido tener tal poder de discriminación de olores.

Según esta propuesta cuántica, no sólo reconocemos los olores por el tamaño, forma y grupos funcionales de las moléculas sino también por sus partículas subatómicas del núcleo y sus vibraciones.

Cuando una molécula olorosa se acopla a un receptor olfativo, un electrón de este receptor puede "saltar" a través de él mediante el efecto túnel y llegar hasta uno de los enlaces químicos de la molécula. 

Sería este flujo de electrones, más otros elementos, los que servirían para reconocer un olor específico y enviar dicha señal al cerebro.

Esta hipótesis se denomina la “Teoría Vibratoria del Olfato” y, aunque es, por ahora, ciertamente controvertida y polémica, existen ciertos indicios que insinúan que podría ser cierta. 

De todas formas, será necesario examinar los receptores olfatorios a nivel microscópico mientras están funcionando para confirmarla.

Entonces, además de las enzimas, las mutaciones en el ADN y el olfato, existen también otras hipótesis aún más controvertidas, especulativas y sin pruebas que recurren a la física cuántica para explicar otros fenómenos en el interior del cuerpo humano. 

Por ejemplo, cómo funciona nuestro cerebro. Es lo que se denomina “Mente o conciencia cuántica”.

Según este grupo de hipótesis, la física clásica no puede explicar por sí misma la conciencia. Para ello, es necesario incluir ciertos mecanismos como el entrelazamiento y la super posición cuántica en el funcionamiento del cerebro.

El “Entrelazamiento Cuántico”, es una de las predicciones más raras de la física cuántica, dos partes de “algo”, sin importar la distancia que les separe, se mantendrán entrelazadas, por lo que cualquier cambio que afecta a una de ellas, también afectará a la otra, y en forma instantánea.

Algunas ideas, como antes dije, se leyeron en la página “Hipertextual”, aún cuando debo reconocer que las modifique para cambiar el carácter puramente español con el que fueron escritos originalmente, esto para hacerlos más aplicables a otras realidades.

En mi opinión la situación es interesante, que los políticos opinen en el ámbito de su actividad sobre este tipo de temas, es un rompimiento con la postura fácil de ignorar lo científico en la vida que tenemos.

Incluyo una información referida por la agencia EFE, en abril de este 2018, y que refiere al logro alcanzado por un equipos de científicos europeos, españoles y alemanes, publicado en la revista “Science”, según lo documentó la página Deia.

El novedoso experimento ha sido llevado a cabo por varios miembros del Grupo de Investigación Quantum Information Theory And Quantum Metrology del departamento de Física teórica e Historia de la Ciencia de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, liderados por Geza Tóth, profesor investigador de Ikerbasque, junto a investigadores de la Universidad de Hannover de Alemania, sobre el entrelazamiento cuántico de dos nubes de átomos ultra fríos separados separadas físicamente entre si, fenómeno indispensable en la computación cuántica.

Ilustración del entrelazamiento cuántico de átomos, tomada de Deia.

A diferencia de la forma en que se ha creado hasta ahora el entrelazamiento cuántico entre nubes de partículas, utilizando conjuntos de partículas incoherentes y térmicas, en este experimento utilizaron conjuntos de átomos en estado ultra frío, llamados científicamente condensados Bose-Einstein. Con temperaturas cercanas al cero absoluto, de forma tal que los átomos así tratados tienen el mismo estado cuántico.

"La ventaja que ofrecen los átomos ultra fríos es que se pueden conseguir estados fuertemente entrelazados que contienen cantidades de partículas superiores en varios órdenes de magnitud a otros sistemas físicos, lo cual podrá ser la base para la computación cuántica a gran escala", concluye el investigador de Ikerbasque.

Dibujo que ilustra un entrelazamiento cuántico, 

tomado de "La Ciencia de la Mula Francis" Naukas.

En ese mismo mes de abril ABC Noticias comunicó el entrelazamiento cuántico de dos objetos macroscópicos. 

En un artículo aparecido recientemente en la revista “Nature”, científicos de un equipo internacional dirigido por Mika Sillanpää, de la Universidad de Aalto en Finlandia, aseguran haber conseguido vínculos cuánticos o entrelazamiento, entre pares de objetos oscilantes visibles con una lupa o incluso a simple vista. Los objetos entrelazados miden solamente quince micras de diámetro, lo que implica un paso gigante que abre las puertas al desarrollo de una nueva generación de tecnologías.

En dicho experimento, se logró llevar los movimientos de dos “osciladores”, esto es, dos pequeñas láminas de aluminio de cerca de un billón de átomos cada una que vibraban como pequeños tambores en un chip de silicio al son de haces de microondas, a un estado de entrelazamiento cuántico.

Los objetos en el experimento, aunque pequeños, son verdaderamente enormes y masivos, en comparación con la escala subatómica. De hecho las láminas circulares tenían un diámetro similar al ancho de un cabello humano.

El contenido es relevante para conocer más de cerca lo cuántico. Será que las dos partes de la totalidad, que hemos pensado no tienen injerencia el uno en el otro si la tienen, y actualmente nos empezamos a dar cuenta de ello.

No habíamos logrado obtener las herramientas que así nos lo demostraran.

Con ello seguramente será posible, en el futuro cercano y en este macro universo se logre dar una “Machincuepa Cuántica”, haciendo caso al consejo del doctor Peter Skands, profesor asociado de la escuela de Física y Astronomía de la Universidad Monash en Melbourne:

"Cuando te encuentras con la mecánica cuántica como estudiante, curva tu mente y no puedes creer que pueda ser así. Y pensarás que es ridículo. Excepto que puedes ir y hacer experimentos que muestran que es realmente lo que pasa, así funciona la naturaleza. Así que, más allá de lo que puedas pensar que tiene sentido o no, mejor intentar entenderlo".

Fotografía del Doctor Peter Skands, tomado de la Universidad Monash.