دکتر سید سلمان فاطمی

توهم و سوء تفاهم جدایی و تمایز!
با توجه به دانش محدود ما در مورد نحوه ی پردازش اطلاعات/انرژی توسط سیستم‌های بیولوژیکی برای خودسازماندهی، در چنین ساختارهای بسیار منظم و بسیار پیچیده، مایه ی تردید است که آیا آنچه ما حالت پر سر و صدا یا محیط بی‌نظم، می‌دانیم، یک سوء تفاهم است یا واقعیت؟!
عادت به مرزها و تفاوت ها، باعث ندیدن بسیاری از واقعیت هاست
چرا انتقال انرژی در فتوسنتز، بسیار کارآمد است؟

شبیه‌سازی‌های عددی, نشان داده‌ است اکسایتون‌هاexciton می‌توانند به رسوبات BEC -Bose-Einstein Condensate- تبدیل شوند و این مکانیسم، راندمان بالای انتقال انرژی در فتوسنتز گیاهان را توضیح می‌دهد.
مکانیسم تراکم اکسایتون می تواند برای بهبود انتقال انرژی در سیستم های مصنوعی مورد استفاده قرار بگیرد.
توسط دکتر اینس اوردانتا / فیزیکدان بنیاد علوم رزونانس

فتوسنتز، یک فرآیند بیولوژیکی بسیار کارآمد در گیاهان، جلبک ها و برخی از انواع باکتری ها است که از انرژی نور و دی اکسید کربن (CO 2 ) برای تولید اکسیژن (O 2 )و انرژی شیمیایی ذخیره شده در گلوکز (یک قند) استفاده می کند.
شبیه‌سازی‌های عددی، نشان می‌دهد رسوبات بوز-اینشتین، ممکن است کلید کارایی بالای فتوسنتز باشد، و این پدیده آنچه را- که فیزیک مدرن از نظر مکانیسم‌های بنیادی در سیستم‌های بیولوژیکی ممکن، تعریف می‌کند- به چالش می‌کشد، زیرا شامل یک فرآیند کوانتومی است که در شرایطی مانند دمای اتاق و در شرایط بی نظم (نویز) که شما انتظار ندارید در آن، رفتار کوانتومی خاصی رخ دهد و هر رفتار کوانتومی را تخریب می کند.
رسوبات بوز-انیشتین - به اختصار BEC - حالت پنجم ماده در نظر گرفته می شود. اینها حالت‌های بسیار غریبی از ماده هستند که معمولاً زمانی ایجاد می‌شوند که مجموعه‌ای از اتم‌ها یا ذرات زیر اتمی که در چگالی بسیار کم، جدا شده اند تا دمای نزدیک به صفر مطلق (273.15- درجه سانتی‌گراد) سرد می‌شود؛ و در این شرایطی، بخش بزرگی از این موجودات به طور همزمان سرد می‌شوند و پایین ترین حالت کوانتومی را اشغال می کند.
در انجام این کار، توابع موج آنها همپوشانی دارند و به صورت ماکروسکوپی به عنوان یک موجودیت واحد، رفتار می کند. گویی یک اتم شده اند؛ همه ی آنها حالت کوانتومی یکسانی دارند و به عنوان یک موجودیت واحد، رفتار می کنند.
یعنی این ذرات متمایز اولیه - که فرمیون هم نامیده می شود - از اصل طرد پائولی پیروی می کنند (به این معنی که آنها تمایل به رد یکدیگر دارند، بنابراین نمی توانند حالت کوانتومی یکسانی را اشغال کنند)غیرقابل تشخیص می شوند یعنی همه ی آنها یک حالت کوانتومی را اشغال می کند، بنابراین به جای فرمیون ها مانند بوزون ها رفتار می کنند.
تفاوت بین فرمیون ها و بوزون ها در اسپین آنها نهفته است، ذرات بوزونی (مانند فوتون ها) دارای اسپین عدد صحیح (0،1،2،...) هستند، در حالی که فرمیون ها دارای اسپین کسری (1/2، 3/2. ..) هستند. ذرات بوزونی می توانند همپوشانی داشته باشند، زیرا یکدیگر را دفع نمی کنند. آنها می توانند همان حالت کوانتومی را اشغال کنند و با این کار از یکدیگر غیرقابل تشخیص می شوند.
BEC
ها یک ویژگی بسیار خاص را ارائه می دهند. اول اصطکاک صفر، و دومی مربوط به دو پدیده برجسته است: ابرسیالیت (که دلالت بر ویسکوزیته صفر دارد) و ابررسانایی (که به معنی مقاومت الکتریکی صفر در انتقال بار است).
به عنوان مثال، یک ابر سیال می تواند از دیواره ی یک ظرف بالا برود! و یک ابررسانا می تواند برق را بدون از دست دادن انرژی به شکل گرما، منتقل کند!
همانطور که می دانیم زیست شناسی از اشکال زنده در دمای اتاق، تشکیل شده است. در این شرایط، دانشمندان انتظار ندارند ابررسانایی یا ابرسیالیت در چنین سیستم‌های بیولوژیکی رخ دهد، زیرا ذرات بنیادین تشکیل‌دهنده زیست توده - اتم‌ها / ذرات زیراتمی مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها - در شرایط محیطی، فرمیون هستند.
تحقیق توسط شوتن و همکاران، نشان می دهد که طبیعت، راه های هوشمندانه ای برای دور زدن این محدودیت ها دارد. در این حالت، با جفت شدن یا درهم‌تنیدگی دو ذره زیراتمی درگیر در فتوسنتز -الکترون‌ها و حفره‌ها که شبه ذره‌ای به نام اکسایتون با اسپین خالص صفر (یعنی بوزون) را از دو ذره فرمیونی اولیه ایجاد میکند.
این حالت اتفاق می‌افتد زیرا الکترون‌ها و حفره‌ها (جای خالی که نشان‌دهنده الکترون‌های از دست رفته در جایی است که آنها قبل از تحریک با جذب نور بوده‌اند و به‌عنوان بارهای مثبت عمل می‌کنند) اسپین‌های مخالف دارند، بنابراین وقتی با هم ترکیب می‌شوند، اکسایتون حاصل، اسپین صفر دارد.

تیم تحقیقاتی کشف کرد که این اکسیتون ها می توانند در دمای اتاق به BEC تبدیل شوند. مانند سایر پدیده های تراکم، تراکم اکسایتون منجر به ابرسیالیت اکسیتون می شود و چون اکسیتون ها به جای بار یا جرم، حامل انرژی هستند، این انتقال انرژی، فوق سیال یا بدون اصطکاک است.
به همین دلیل، انتقال انرژی، در فتوسنتز بسیار کارآمد است.
کمپلکس‌های مولکولی جمع‌آوری نور- که در فتوسنتز درگیر هستند- انرژی را به شکل اکسیتون‌هایی که در اثر تحریک نوری یک الکترون توسط نور خورشید ایجاد می‌شوند، انتقال می‌دهند. یک الکترون، فوتون نور را جذب می‌کند و به حالت کوانتومی متفاوتی برانگیخته می‌شود و در آن نقطه ی قبلی، جایی خالی باقی می‌گذارد که اکنون با الکترون اصلی، در هم پیچیده است.
این جفت های درهم یا اکسیتون ها از طریق یک سری از مناطق حساس به نور مولکول ها، به نام کروموفورها، منتقل می شود که به عنوان کابل های مولکولی برای انتقال این انرژی به مرکز واکنش، عمل می کند و در آنجا این انرژی برای عملکردهای مختلف بیولوژیکی مانند تولید قند، جمع آوری می شود. کروموفور، بخشی از یک مولکول است که مسئول رنگ آن است.
نویسندگان این تحقیق با استفاده از یک مدل نظری- که به صراحت همبستگی های الکترونیکی قوی را در قالب جفت درون کروموفور معرفی می کند- انتقال انرژی و تراکم اکسایتون را در سیستم های بیولوژیکی میکروسکوپی تحت شرایط محیطی بررسی می کنند. آنها مدل معمولی تک مکان مورد استفاده برای کروموفور را- که فقط می تواند جفت های بین کروموفور را آدرس دهی کند- به مدلی با مکان های الکترونی متعدد در هر کروموفور تعمیم می دهند که امکان جفت های درون کروموفور را فراهم می کند و کانال های اضافی برای انتقال اکسایتون ایجاد می کند، این جایی است که جفت شدن بین مکان های کروموفور می تواند با استفاده از یک پارامتر جفت شدن(کاپلینگ)، تنظیم شود.
بسته به میزان کاپلینگ، محققان دریافتند که این پارامتر، تداخل کوانتومی را به یک حالت سازنده تر یا ساختار شکن تر تبدیل می کند که به نوبه خود سرعت انتقال اکسایتون را افزایش یا کاهش می دهد.
اثری که ماهیت حالت تحریک اولیه -درهم‌تنیده یا محلی- و تعداد مکان‌ها در هر کروموفور بر نرخ انتقال اکسایتون نشان داده شده است. افزایش تعداد سایت ها در هر کروموفور، انتقال اکسایتون را بهبود می بخشد.
دو مسیر نشان داده شده توسط دو سایت در هر کروموفور. وقتی جفت شدن بین کروموفورها ξ = 0 باشد، هیچ جفت شدنی بین کروموفورها وجود ندارد. هنگامی که پارامتر جفت، V> 0، جفت وجود دارد، که منجر به تداخل کوانتومی بین مکان‌های هر کروموفور می‌شود. امواج نشان می‌دهند که تداخل کوانتومی، می‌تواند سازنده یا مخرب باشد و تداخل سازنده، بازده انتقال انرژی را افزایش می‌دهد.

نویسندگان همچنین دریافته‌اند که از طریق این ترکیب از جفت‌گیری درونی، مدل نشانه‌ای برای تراکم اکسیتون در جمع‌کننده تحریک نشان می‌دهد که با دینامیک انتقال اکسایتون، تکامل می‌یابد. امضا از ترکیبی از درهم تنیدگی برانگیخته بین کروموفور و درون کروموفور حاصل می شود و به حالت تحریک اولیه و تعداد مکان در هر کروموفور. بستگی دارد.
مطلب در چشم انداز بنیاد روزنانس:
این نتایج قابل توجه، ارتباط بین انتقال اکسایتون افزایش یافته و مکانیسم معادل تراکم اکسایتون را نشان می دهد، و نشان می دهد که همبستگی و درهم تنیدگی الکترون در کروموفورها با ایجاد مسیرها یا کانال های اضافی برای انتقال، به طور قابل توجهی کارایی انتقال الکترون را افزایش می دهد. این همچنین به معمایی اشاره می کند که چگونه سیستم های بیولوژیکی می توانند در شرایط محیطی، کارآمد عمل کنند.
فرآیندهای Negentropic (یعنی نظم دهی) که در محیط های ظاهراً بسیار آنتروپیک یا نامنظم اتفاق می افتد، همیشه درک ما را از طبیعت، به چالش می کشد و یکی از اسرار اصلی علم، باقی مانده است. با توجه به دانش محدود ما در مورد نحوه ی پردازش اطلاعات/انرژی توسط سیستم‌های بیولوژیکی برای خودسازماندهی در چنین ساختارهای بسیار منظم و بسیار پیچیده، مایه ی تعجب است که آیا آنچه ما حالت پر سر و صدا یا محیط بی‌نظم، می‌دانیم، یک سوء تفاهم است؟!
کار شوتن و همکاران، همچنین نشان می‌دهد که رفتارهای بسیار منسجم و جمعی- مانند درهم تنیدگی کوانتومی و BECs- که حتی در دماهای بسیار پایین، عموماً پدیده‌های غریب و نادر محسوب می‌شود- از طریق مکانیسم‌هایی که هنوز از نقطه نظر قابل درک نیستند، به طور منظم در سیستم‌های بیولوژیک، رخ می‌دهند.
در فیزیک مدرن

دکتر سید سلمان فاطمی . نورولوژیست, [6/4/2023 7:12 AM]
از منظر فیزیک یکپارچه، بر اساس مدل پلاسمای پلانک نسیم حرمین و نظریه ی هولوگرافی تعمیم یافته [2-5]، درهم تنیدگی نه تنها امکان پذیر است، بلکه زیرلایه ی سازمان دهنده ی ماده در جهان است، زیرا پلاسمای پلانک، یک شبکه ی درهم تنیدگی از طریق اطلاعاتی است که در همه ی مقیاس ها جریان می یابد. بخش هایی- که این جریان در آن، پوشانده می شود- شرایط مرزی را ایجاد می کند که ما آن را پروتون، الکترون و غیره می نامیم.
شبکه ی کرم چاله ای، سازماندهی ماده را در جهان از مولکول ها، سلول ها و موجودات تا منظومه های خورشیدی، کهکشان ها و ابرخوشه ها هماهنگ می کند.
برای اطلاعات بیشتر در مورد نظریه میدان یکپارچه Haramein، مقاله ی آتی قانون مقیاس جهانی را از دست ندهید. این مقاله، مکانیسم کاملی را توضیح می دهد که از طریق آن جرم، نیروها و میدان ها از دینامیک پلاسمایی خلاء کوانتومی، به وجود می آید. این تئوری تمام ثابت های بنیادی را با حداقل 12 رقم مهم پیش بینی می کند و رابطه ی بین آنها روشن می شود.
References:
[1] Anna O. Schouten et al . 2023. Exciton-Condensate-Like Amplification of Energy Transport in Light Harvesting. PRX Energy 2 (2): 023002; doi: 10.1103/PRXEnergy.2.023002
[2] Haramein, N., Rauscher, EA, and Hyson, M. (2008). Scale unification: a universal scaling law. Proceedings of the Unified Theories Conference . ISBN 9780967868776
[3] Haramein, N. (2012). Quantum Gravity and the Holographic Mass, Physical Review & Research International , ISSN: 2231-1815, Page 270-292
[4] Val baker, AKF, Haramein, N. and Alirol, O. (2019). The Electron and the Holographic Mass Solution, Physics Essays , Vol 32, Pages 255-262.
[5] Haramein, N & Val Baker, AKF (2019). Resolving the Vacuum Catastrophe: A Generalized Holographic Approach, Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology , Vol.05 No.02(2019), Article ID:91083, 13 pages