Quanta Magazine

Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει επανειλημμένα —και έχουν αποτύχει— να συνδέσουν τη βιολογία με την κβαντομηχανική. Η πραγματική σύνδεση ανάμεσά τους ίσως βρίσκεται στα μαθηματικά.

 Της Elise Cutts
23 Σεπτεμβρίου 2026

Σύνθετη εικόνα που παρουσιάζει διαδοχικές στιγμές από την πτήση ενός πουλιού. Η αποκάλυψη κρυμμένων μοτίβων στη φύση αποτελεί επαναλαμβανόμενο θέμα στο έργο του Xavi Bou, καλλιτέχνη από τη Βαρκελώνη.
Εικόνα: Xavi Bou

Πριν από δύο δεκαετίες, οι επιστήμονες έμοιαζαν να βρίσκονται κοντά σε έναν νέο, κβαντικό τρόπο κατανόησης της βιολογίας.

Η ζωή εκτυλίσσεται σε ένα ασύλληπτο εύρος κλιμάκων: από τη βιόσφαιρα που περιβάλλει ολόκληρο τον πλανήτη μέχρι τα μεμονωμένα βιομόρια που αποτελούν τα δομικά στοιχεία των κυττάρων. Ωστόσο, ακόμη και στην πιο μικροσκοπική της κλίμακα, η βιολογία δεν φτάνει πραγματικά στο κβαντικό πεδίο, όπου τα σωματίδια συμπεριφέρονται σαν κύματα, βρίσκονται σε κβαντική διεμπλοκή μεταξύ τους και υπάρχουν σε υπέρθεση πολλών καταστάσεων ταυτόχρονα. Οι επιστήμονες της κβαντικής βιολογίας αναζητούν, όμως, τρόπους με τους οποίους οι οργανισμοί θα μπορούσαν να διατηρούν κβαντικές ιδιότητες στις χωρικές και χρονικές κλίμακες και στις θερμοκρασίες που χαρακτηρίζουν τη ζωή, ώστε να αξιοποιούν τις παράξενες δυνατότητές τους.

Στη φωτοσύνθεση, για παράδειγμα, οι οργανισμοί χρησιμοποιούν εξειδικευμένες χρωστικές και πρωτεΐνες για να συλλέγουν το φως με σχεδόν τέλεια κβαντική απόδοση: μετατρέπουν σχεδόν κάθε εισερχόμενο φωτόνιο σε αξιοποιήσιμη χημική ενέργεια. Το 2007, νέα στοιχεία υποδήλωσαν ότι η ζωή ίσως πετυχαίνει αυτό το επίτευγμα αξιοποιώντας ένα κβαντικό φαινόμενο που ονομάζεται συνοχή. Το αποτέλεσμα ενίσχυσε την αμφιλεγόμενη ιδέα ότι ένα ζωντανό κύτταρο, παρότι αποτελεί θερμό, υγρό και σαφώς κλασικό περιβάλλον, θα μπορούσε να διατηρεί —και ακόμη να αξιοποιεί— εύθραυστες κβαντικές καταστάσεις.

Ο Gregory Scholes, χημικός στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, αρχικά ενθουσιάστηκε με το εύρημα. Μαζί με συναδέλφους του πραγματοποίησε στη συνέχεια πειράματα σε πρωτεΐνες και χρωστικές που συμμετέχουν στη φωτοσύνθεση, καταλήγοντας σε παρόμοια συμπεράσματα. Σήμερα, όμως, ο Scholes αντιμετωπίζει με σκεπτικισμό την ιδέα ότι τα κβαντικά φαινόμενα παίζουν κάποιον ρόλο στη ζωή. Μάλιστα, είναι πεπεισμένος ότι η μελλοντική πορεία της κβαντικής βιολογίας ίσως να μην είναι καθόλου κβαντική.

Αντί να αξιοποιεί γνήσια κβαντικά φαινόμενα, προτείνει ο Scholes, η ζωή ίσως τα μιμείται. Σε αρκετές εργασίες που δημοσιεύτηκαν τα τελευταία τρία χρόνια, ο ίδιος και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι σύνθετα δίκτυα κλασικών αντικειμένων μπορούν, μέσω της συνδυασμένης λειτουργίας τους, να παράγουν φαινόμενα που μιμούνται μαθηματικά τη συμπεριφορά κβαντικών αντικειμένων.

Προσοχή, όμως: οι καταστάσεις που παράγουν αυτά τα δίκτυα δεν είναι πραγματικά κβαντικές· απλώς παρουσιάζουν κβαντοειδή συμπεριφορά. Προκύπτουν όταν πολλά αλληλεπιδρώντα, ταλαντούμενα μέρη σχηματίζουν ένα συλλογικό σύνολο, του οποίου η συμπεριφορά ακολουθεί τα ίδια μαθηματικά που χρησιμοποιούνται για να γίνουν προβλέψεις για τον κβαντικό κόσμο.

«Ίσως η κβαντική βιολογία, στις μεγαλύτερες κλίμακες, σημαίνει ότι η ζωή αξιοποίησε 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης για να βρει πώς μπορεί να αποκτήσει τις λειτουργικές δυνατότητες που προσφέρουν τα κβαντικά συστήματα», δήλωσε ο Scholes.

Ερευνητές που μελετούν τα θεμέλια της κβαντομηχανικής εξετάζουν εδώ και δεκαετίες πώς ορισμένες πτυχές του κβαντικού κόσμου μπορούν να αναπαραχθούν με κλασικά μέσα, εξήγησε ο Markus Müller, φυσικός στο Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής και Κβαντικής Πληροφορίας στη Βιέννη. Αυτό που πέτυχε ο Scholes, σύμφωνα με τον Müller, είναι να δείξει πώς μπορεί να αναδυθεί κβαντοειδής συμπεριφορά από σχετικά συνηθισμένα σύνθετα δίκτυα — σαν εκείνα που αφθονούν στη φύση.

«Τα κλασικά συστήματα μπορούν να μιμηθούν ορισμένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της κβαντικής πληροφορίας», δήλωσε ο Sabre Kais, κβαντικός χημικός που αναπτύσσει αλγορίθμους κβαντικών υπολογισμών για σύνθετα συστήματα στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας. «Πρόκειται για μια συναρπαστική νέα κατεύθυνση».

Τα όρια της κβαντικής βιολογίας

Ο πειρασμός να αποδοθούν τα μυστήρια της ζωής σε κβαντικά φαινόμενα είναι σχεδόν τόσο παλιός όσο και η ίδια η κβαντομηχανική. Σε μια διάλεξη το 1929, ο πρωτοπόρος της κβαντικής φυσικής Νιλς Μπορ έκανε την αόριστη αλλά ελκυστική δήλωση ότι η κβαντομηχανική, η οποία τότε μόλις άρχιζε να αποκτά στέρεα μαθηματικά θεμέλια, «ίσως να έχει αποφασιστική σημασία, ιδιαίτερα στη συζήτηση για τη θέση των ζωντανών οργανισμών στην εικόνα που έχουμε για τον κόσμο».

Ο σύγχρονός του, Πασκουάλ Γιόρνταν, αφιέρωσε αρκετές δεκαετίες στη συγγραφή κειμένων για την Quantenbiologie, δηλαδή την κβαντική βιολογία. Υποστήριζε ότι η ζωή διαθέτει μια μοναδική ικανότητα να ενισχύει τον παράξενο μη ντετερμινιστικό χαρακτήρα του κβαντικού κόσμου και να τον μεταφέρει σε μακροσκοπικές κλίμακες. Θεωρούσε μάλιστα ότι αυτή η ικανότητα αποτελεί τη βάση της ανθρώπινης σκέψης και της ελεύθερης βούλησης.

Ο γενετιστής και εξελικτικός βιολόγος Τζ. Μπ. Σ. Χαλντέιν διατύπωσε παρόμοια επιχειρήματα σε μια εργασία του το 1934, υποστηρίζοντας ότι αυτό που καθιστά τη ζωή ξεχωριστή είναι η δυνατότητά της να μεταφέρει την κβαντική απροσδιοριστία σε μεγαλύτερες κλίμακες. Ο Γιόρνταν, ο οποίος εντάχθηκε στο Ναζιστικό Κόμμα και στις παραστρατιωτικές του δυνάμεις το 1933, έπληξε την αξιοπιστία της κβαντικής βιολογίας επιχειρώντας να τη συνδέσει με τον ναζισμό.

Αυτοί οι πρώτοι υποστηρικτές της κβαντικής βιολογίας αναζητούσαν εξηγήσεις για τις αινιγματικές ιδιότητες της ζωής στην κλασική κλίμακα μέσα στους αντιδιαισθητικούς νόμους της φυσικής που ισχύουν στην κβαντική κλίμακα. Ένα κλασικό σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται σε μία μόνο θέση και σε μία μόνο κατάσταση κάθε στιγμή. Ένα κβαντικό σωματίδιο, αντίθετα, είναι κατανεμημένο σε όλες τις θέσεις και καταστάσεις στις οποίες θα μπορούσε δυνητικά να βρίσκεται, σαν ένα κύμα δυνατοτήτων. Αυτή η κατανομή περιγράφεται μαθηματικά από μια κυματοσυνάρτηση, η οποία, όπως ένα κλασικό κύμα, έχει κορυφές και κοιλάδες.

Μέχρι να παρατηρηθεί ένα σωματίδιο, όλες οι πιθανές διαμορφώσεις του ουσιαστικά συνυπάρχουν. Βρίσκονται σε υπέρθεση, όπως αλληλεπικαλυπτόμενα κύματα νερού ή ήχου. Και όπως συμβαίνει με τα κύματα, οι κβαντικές καταστάσεις σε υπέρθεση μπορούν να ενισχύουν η μία την άλλη, να αλληλοαναιρούνται ή να μετασχηματίζονται με άλλους τρόπους.

Όταν οι κυματικές ιδιότητες των κβαντικών καταστάσεων σε υπέρθεση είναι αρκετά συντονισμένες ώστε να επιτρέπουν τέτοιες αλληλεπιδράσεις, λέμε ότι οι καταστάσεις παρουσιάζουν συνοχή. Τα συνεκτικά κβαντικά συστήματα μπορούν επίσης να έρθουν σε διεμπλοκή μεταξύ τους, σχηματίζοντας ουσιαστικά μία ενιαία οντότητα με κοινή κυματοσυνάρτηση.

Οι κβαντικές καταστάσεις είναι εύθραυστες: καταστρέφονται εύκολα όταν διαταράσσονται από αλληλεπιδράσεις με το εξωτερικό περιβάλλον. Ακόμη και ελάχιστος περιβαλλοντικός θόρυβος, όπως η θερμική κίνηση των ατόμων, μπορεί να προκαλέσει αποσυνοχή, δηλαδή μετάβαση σε κλασική συμπεριφορά. Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς λόγο.

Στο εσωτερικό ενός κυττάρου, η αποσυνοχή αναμένεται να είναι σχεδόν ακαριαία. Οι κβαντικές ιδιότητες δεν θα έπρεπε να επιβιώνουν αρκετά σε ένα τέτοιο περιβάλλον ώστε να επηρεάζουν τη βιολογία.

Είναι αλήθεια ότι, ακόμη και μέσα σε ένα κύτταρο, πολύ μικρά σωματίδια, όπως τα άτομα υδρογόνου, μπορούν να εμφανίζουν το κβαντικό φαινόμενο σήραγγας: να βρίσκονται ξαφνικά στην άλλη πλευρά ενεργειακών φραγμών που διαφορετικά θα επιβράδυναν ή θα εμπόδιζαν τη διέλευσή τους. Υπάρχουν επίσης στοιχεία ότι το φαινόμενο σήραγγας σε ορισμένα ένζυμα θα μπορούσε να εξηγεί τις υψηλές ταχύτητες των αντιδράσεών τους.

Αυτό, όμως, δεν είναι ακριβώς εκείνο που αναζητούν οι ερευνητές της κβαντικής βιολογίας, εξήγησε ο Σκόουλς. Σε αυτό το είδος φαινομένου σήραγγας δεν εμπλέκεται συνοχή μεγάλης διάρκειας. Οι κβαντικές ιδιότητες που εμφανίζονται είναι απλές, παροδικές και, κατά κάποιον τρόπο, αναπόφευκτες: ακόμη και σε μια φιάλη με μη ζωντανές χημικές ουσίες, ορισμένα μικροσκοπικά σωματίδια θα διαπεράσουν ενεργειακούς φραγμούς μέσω του φαινομένου σήραγγας.

Το ερώτημα είναι αν η ζωή μπορεί να κάνει κάτι που δεν μπορεί η χημεία της άβιας ύλης: να διατηρεί τη συνοχή των κβαντικών καταστάσεων αρκετά ώστε να αξιοποιεί την ίδια τη συνοχή ως λειτουργικό πόρο.

Η διάψευση των προσδοκιών για τη συλλογή φωτός

Οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν την ιδέα ότι η κβαντική συνοχή θα μπορούσε να εξηγήσει την αξιοσημείωτη αποδοτικότητα της φωτοσύνθεσης ήδη από τη δεκαετία του 1930.

Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν διατάξεις χρωστικών και πρωτεϊνών, που ονομάζονται σύμπλοκα συλλογής φωτός, για να απορροφούν το φως. Όταν ένα φωτόνιο προσκρούει σε ένα από αυτά τα σύμπλοκα, η ηλεκτρομαγνητική του ενέργεια απορροφάται και ανεβάζει ένα ηλεκτρόνιο του συμπλόκου σε διεγερμένη κατάσταση.

Αυτό το οιονεί σωματίδιο —που ονομάζεται εξιτόνιο— κατευθύνεται προς ένα κέντρο αντίδρασης, όπου μετατρέπεται σε χημική ενέργεια που μπορεί να τροφοδοτήσει τα βασικά στάδια της φωτοσύνθεσης.

Η διαδικασία έχει απόδοση σχεδόν 100%: σχεδόν κάθε φωτόνιο που απορροφάται καταλήγει να τροφοδοτεί τη φωτοσύνθεση. Οι επιστήμονες σκέφτηκαν ότι, αν τα εξιτόνια διατηρούσαν κβαντική συνοχή σε πολλά μόρια του συμπλόκου συλλογής φωτός, θα μπορούσαν να εξερευνούν ταυτόχρονα διάφορες διαδρομές προς το κέντρο αντίδρασης, αντί να μεταπηδούν τυχαία από μόριο σε μόριο, κινδυνεύοντας να χαθούν στη διαδρομή.

Το 2007, ο Γκράχαμ Φλέμινγκ, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, δοκίμασε αυτή την ιδέα χρησιμοποιώντας ένα σύμπλοκο συλλογής φωτός από χρωστικές και πρωτεΐνες ενός βακτηρίου. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του διέγειραν τις χρωστικές και τις πρωτεΐνες με εξαιρετικά σύντομους παλμούς λέιζερ, ώστε να δημιουργήσουν εξιτόνια, και στη συνέχεια τα μελέτησαν με πρόσθετους παλμούς. Έτσι εντόπισαν συγχρονισμένους «διακροτημούς», οι οποίοι τότε έμοιαζαν να αποτελούν ένδειξη ότι τα εξιτόνια συμβάλλουν μεταξύ τους μέσω κβαντικής συνοχής. Άλλοι ερευνητές, μεταξύ των οποίων και ο Σκόουλς, πραγματοποίησαν παρόμοια πειράματα και εντόπισαν αντίστοιχους διακροτημούς — ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

Όμως, ακριβώς τη στιγμή που η κβαντική βιολογία άρχιζε να αποκτά δυναμική, συνάντησε ένα εμπόδιο. Ύστερα από προσεκτικότερη εξέταση, αποδείχθηκε ότι διακροτημοί σαν εκείνους που περιέγραψε η ομάδα του Φλέμινγκ δεν αντανακλούσαν κβαντική συνοχή, αλλά συντονισμό μεταξύ ταλαντούμενων μοριακών δεσμών. Ο συντονισμός ήταν ένα ενδιαφέρον φαινόμενο, το οποίο οι επιστήμονες εξακολουθούν να διερευνούν, αλλά δεν επρόκειτο για κβαντική συνοχή μεγάλης διάρκειας και μεγάλης εμβέλειας.

«Ίσως η κβαντική βιολογία, στις μεγαλύτερες κλίμακες, σημαίνει ότι η ζωή αξιοποίησε 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης για να βρει πώς μπορεί να αποκτήσει τις λειτουργικές δυνατότητες που προσφέρουν τα κβαντικά συστήματα».

Γκρέγκορι Σκόουλς, Πανεπιστήμιο του Πρίνστον

«Ο κόσμος απογοητεύτηκε», δήλωσε ο Ρίτσαρντ Κόγκντελ, φωτοβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης. «Θα ήταν συναρπαστικό αν υπήρχε πράγματι κάτι σε αυτή την ιδέα, αν η βιολογία είχε κάποια ιδιαίτερη ιδιότητα που κανείς δεν είχε αντιληφθεί προηγουμένως».

Οι ερευνητές έχουν υποθέσει ότι κβαντικά φαινόμενα εμπλέκονται σε διάφορες βιολογικές λειτουργίες — μεταξύ αυτών, στη μαγνητική αίσθηση που βοηθά τα πουλιά να προσανατολίζονται και, σε περισσότερο υποθετικό επίπεδο, στην ανθρώπινη συνείδηση. Η εμπειρική υποστήριξη αυτών των υποθέσεων ποικίλλει. Μέχρι σήμερα, όμως, δεν υπάρχει οριστική απόδειξη κβαντικής συνοχής μεγάλης διάρκειας που να επιτελεί κάποια βιολογική λειτουργία.

Ο Σκόουλς αμφιβάλλει πλέον αν είναι καν εφικτό φαινόμενα όπως η συνοχή και η διεμπλοκή να επεκταθούν σε μεγαλύτερες κλίμακες μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς. «Αυτή η επέκταση σε μεγαλύτερες κλίμακες είναι που προκαλεί τον εντυπωσιασμό. Αλλά ο πραγματικός κβαντικός κόσμος δεν πρόκειται να επεκταθεί με αυτόν τον τρόπο», είπε.

Σε ένα συνέδριο τον Δεκέμβριο του 2023, ο Σκόουλς συζήτησε τι θα χρειαζόταν για να προχωρήσει το πεδίο. Θυμάται ότι επέστρεψε στο δωμάτιο του ξενοδοχείου του και σημείωσε μια ιδέα: ίσως το «κβαντικό» στην κβαντική βιολογία να μην προέρχεται καθόλου από την κβαντομηχανική, αλλά να αναδύεται από κυματοειδείς διαταραχές που διαδίδονται μέσα σε τεράστια, σύνθετα δίκτυα.

«Είμαι πλέον πεπεισμένος ότι θα μπορούσαν να προκύψουν φαινόμενα με ριζικά νέες δυνατότητες, αλλά θα προέρχονταν από κλασικά συστήματα που μιμούνται όσα μπορούν να κάνουν τα κβαντικά συστήματα», δήλωσε ο Σκόουλς. «Έχει σημασία, αν δεν μπορείς να διακρίνεις τη διαφορά;»

Ένας κόσμος κβαντοειδών καταστάσεων

Ο Σκόουλς αναρωτήθηκε αν η εμφάνιση ιδιαίτερων συγχρονισμένων καταστάσεων σε σύνθετα δίκτυα, όπως τα σμήνη πουλιών ή τα κοπάδια ψαριών, θα μπορούσε να παράγει κβαντοειδή συμπεριφορά.

Αν αφαιρέσουμε το φυσικό περιεχόμενο μιας κβαντικής κατάστασης, το μαθηματικό αντικείμενο που απομένει είναι ένα διάνυσμα: μια διατεταγμένη λίστα αριθμών που λειτουργούν ως συντεταγμένες μιας θέσης μέσα σε έναν μαθηματικό χώρο δυνατοτήτων. Οι κβαντικές καταστάσεις αναπαρίστανται σε ένα συγκεκριμένο είδος διανυσματικού χώρου, που ονομάζεται χώρος Χίλμπερτ.

Τα διανύσματα στον χώρο Χίλμπερτ ακολουθούν συγκεκριμένους κανόνες. Ένας από αυτούς ορίζει ότι οποιεσδήποτε δύο καταστάσεις μπορούν να προστεθούν μεταξύ τους και ότι το αποτέλεσμα θα είναι επίσης ένα έγκυρο διάνυσμα, το οποίο, αφού κανονικοποιηθεί, θα αντιστοιχεί σε μια έγκυρη κβαντική κατάσταση. Αυτό εκφράζει μαθηματικά η κβαντική υπέρθεση.

Οι καταστάσεις παρουσιάζουν συνοχή όταν έχουν σαφώς καθορισμένες σχέσεις φάσης, οι οποίες τους επιτρέπουν να συμβάλλουν — να ενισχύονται ή να αλληλοαναιρούνται, ανάλογα με το πώς ευθυγραμμίζονται. Οι συντεταγμένες ενός διανύσματος στον χώρο Χίλμπερτ περιλαμβάνουν πληροφορίες που αντιστοιχούν σε αυτή την ευθυγράμμιση των κορυφών και των κοιλάδων, δηλαδή στη φάση του κύματος.

Ο Αντρέι Χρένικοφ, μαθηματικός στο Πανεπιστήμιο Λινναίου στη Σουηδία, παρατήρησε μια σύνδεση ανάμεσα στην κβαντική συμβολή και στον κλασικό κόσμο τη δεκαετία του 1990, όταν άρχισε να δανείζεται μαθηματικά από την κβαντομηχανική για να μοντελοποιήσει πιθανότητες. Η βασική του ιδέα ήταν ότι τα πιθανοτικά αποτελέσματα —σε πεδία τόσο διαφορετικά όσο η νευροεπιστήμη και η οικονομία— μπορούν να συμβάλλουν μεταξύ τους όπως οι κβαντικές καταστάσεις σε υπέρθεση.

Το 2024, ο Σκόουλς βρήκε έναν τρόπο να σχεδιάζει σύνθετα δίκτυα ταλαντωτών ώστε να παράγουν αναδυόμενες καταστάσεις: σταθερά μοτίβα συγχρονισμένης συμπεριφοράς, όπως ένα πλήθος που χειροκροτεί ρυθμικά, τα οποία μπορούσαν να περιγραφούν μαθηματικά ως διανύσματα σε έναν χώρο Χίλμπερτ. Συγκεκριμένα, έδειξε ότι μπορούν να κατασκευαστούν δίκτυα που παράγουν αναδυόμενες καταστάσεις οι οποίες μιμούνται μαθηματικά την απλούστερη μονάδα κβαντικής πληροφορίας: ένα κβαντικό bit, ή qubit, το οποίο διαθέτει δύο βασικές καταστάσεις, όπως το 1 και το 0, και μπορεί να βρίσκεται σε υπέρθεση και των δύο.

«Αυτό προκύπτει αποκλειστικά από τη μαθηματική δομή του γράφου», δήλωσε ο Ίθαν Ντίκι, επιστήμονας της πληροφορικής στο Πανεπιστήμιο Περντιού. «Αν κατασκευάσεις γράφους με ορισμένους τρόπους, που δεν είναι ιδιαίτερα ασυνήθιστοι, εμφανίζεται αυτό το πολύ όμορφο, πολύ κομψό μαθηματικό αντικείμενο, το οποίο προσομοιώνει —ή σχεδόν προσεγγίζει— ένα κβαντικό αντικείμενο».

Επαναπροσδιορίζοντας την κβαντική βιολογία

Πολύ διαφορετικά φυσικά φαινόμενα μπορούν να περιγράφονται από παρόμοιες μαθηματικές μορφές. Τόσο η παραβολική τροχιά μιας μπάλας του μπέιζμπολ όσο και η παραβολική καμπύλη στην άκρη ενός αγκαθιού κάκτου μπορούν να περιγραφούν με εξισώσεις δεύτερου βαθμού. Ωστόσο, διαμορφώνονται από διαφορετικές δυνάμεις. Επομένως, μια μαθηματική σύνδεση ανάμεσα στον κλασικό και στον κβαντικό κόσμο δεν πρέπει να συγχέεται με μια φυσική σύνδεση.

Η μελέτη των κβαντικών φαινομένων στη ζωή έχει μια σύνθετη ιστορία, στην οποία συνυπάρχουν σοβαρή έρευνα και ευφάνταστες εικασίες. Ο Εμπραχίμ Καρίμι, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Οτάβας, θεωρεί ότι οι ερευνητές πρέπει να είναι προσεκτικοί και να μην αποδίδουν υπερβολική σημασία σε αυτή τη μαθηματική σύνδεση. Επαινεί την κομψότητα του νέου πλαισίου του Σκόουλς και πιστεύει ότι θα μπορούσε να είναι χρήσιμο, αλλά θεωρεί ότι η κβαντική ορολογία δεν έχει θέση στην περιγραφή κλασικών συστημάτων. Η συμβολή, επισημαίνει ο Καρίμι, δεν είναι κάτι μυστηριώδες ή αποκλειστικά κβαντικό. Είναι απλώς ένα χαρακτηριστικό της συμπεριφοράς των κυμάτων.

Η μελέτη των κβαντικών φαινομένων στη ζωή έχει μια σύνθετη ιστορία, στην οποία συνυπάρχουν σοβαρή έρευνα και ευφάνταστες εικασίες.

Οι ερευνητές θέλουν να κατανοήσουν καλύτερα πότε και πώς τα κλασικά συστήματα μπορούν να μιμούνται τα μαθηματικά της κβαντικής φυσικής. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να βοηθήσει στην αξιολόγηση αμφιλεγόμενων ισχυρισμών για κβαντικά φαινόμενα στη ζωή — ακόμη και στον εγκέφαλο.

Για τους ερευνητές που επιδιώκουν να συνδέσουν τη ζωή με το κβαντικό πεδίο, ο εγκέφαλος αποτελεί εδώ και καιρό αντικείμενο έντονου ενδιαφέροντος και πολλών θερμών αντιπαραθέσεων. Το 1989, για παράδειγμα, ο Ρότζερ Πένροουζ επανέφερε παλαιότερες ιδέες για την κβαντική φυσική ως θεμέλιο της ελεύθερης βούλησης. Πρότεινε ότι η συνείδηση προκύπτει από κβαντικά φαινόμενα στον εγκέφαλο, μέσα σε δίκτυα πρωτεϊνικών νηματίων που ονομάζονται μικροσωληνίσκοι. Λίγοι νευροεπιστήμονες αντιμετωπίζουν σοβαρά αυτή την άποψη.

Με αυτό το υπόβαθρο, ο Βολφ Σίνγκερ, νευροφυσιολόγος στο Ινστιτούτο Ερνστ Στρύνγκμαν της Εταιρείας Μαξ Πλανκ, ήταν αρχικά επιφυλακτικός όταν ο Χρένικοφ τον προσκάλεσε σε ένα εργαστήριο για την κβαντοειδή μοντελοποίηση.

Το 2025, ο Σίνγκερ και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι η εισαγωγή ταλαντώσεων σε έναν συγκεκριμένο τύπο απλού νευρωνικού δικτύου το καθιστά πιο αποδοτικό και πιο ανθεκτικό. Σύμφωνα με τον Σίνγκερ, η αξιοποίηση της συμβολής έδωσε ουσιαστικά στο δίκτυο μια νέα διάσταση για την επεξεργασία πληροφοριών: τον χρόνο. Αυτό συμβαίνει επειδή η φάση μιας ταλάντωσης κωδικοποιεί πληροφορίες για τη χρονική σχέση των γεγονότων μεταξύ τους.

Μετά το εργαστήριο, ο Σίνγκερ δήλωσε ότι «εντυπωσιάστηκε από το γεγονός ότι ορισμένα φαινόμενα του πραγματικού κόσμου ίσως περιγράφονται καλύτερα με τις τεχνικές περιγραφής που χρησιμοποιούνται στην κβαντική φυσική».