Bizarní souvislost mezi migrací ptáků a kvantovou fyzikou

Jak se ptáci orientují při migraci dlouhé tisíce kilometrů? Migrace ptáků je velkolepá událost. Ptáci každoročně uletí tisíce kilometrů přes různé kontinenty, aby našli cestu ze svých letních domovů do zimních a zpět.

Jak přesně ptáci ale tuto dlouhou cestu zvládnou?

Jak vysvětluje ornitolog Scott Weidensaul v úryvku z knihy Svět na křídlech, tak je možné, že ptáci využívají k nalezení cesty jev z kvantové fyziky. Je to docela podivná myšlenka, ale to je většina věcí v kvantové oblasti. Zde je schéma, jak je to v současné době chápáno.

Stěhovavý pták, který mává křídly noční oblohou, se dívá na hvězdy. Foton, který opustil jednu z těchto hvězd před miliony nebo dokonce miliardami let, vstoupí do ptačího oka a zasáhne molekulu určité formy kryptochromu, téměř jistě specifické varianty známé jako kryptochrom 1a neboli Cry1a.

K tomuto setkání dochází v sítnici, pravděpodobně v rámci souboru specializovaných zrakových buněk známých jako dvojité čípky, jejichž funkce byla dosud záhadou. Foton uvolní jeden z elektronů Cry1a, který je vykopnut do sousedního Cry1a. Protože nyní mají obě molekuly lichý počet elektronů, jsou tyto dvě molekuly označovány jako radikálový pár a jsou propojeny – v žargonu kvantové mechaniky propleteny.

Jsou také magnetické, protože elektrony mají vlastnost známou jako spin (což ve skutečnosti není spin, tak jak si představujete. Ve skutečnosti je to stav známý jako spinový úhlový moment, ale to je jedno – teď se nebudeme pouštět do přílišných kvantových detailů).

Jsou částice propleteny bez ohledu na vzdálenost?

Takto propletené částice jsou spojeny bez ohledu na vzdálenost, což odporuje klasické fyzice i zdravému rozumu. Staly se v podstatě jednou věcí. Pokud změříte vlastnosti jedné z nich – i kdyby je dělily miliony světelných let – můžete odvodit vlastnosti té druhé.

Einstein, jehož vlastní práce napomohla vzniku tohoto konceptu, se proti této myšlence provázanosti, kterou ve 30. letech 20. století odmítl jako „strašidelné působení na dálku„, velmi bouřil. Přesto ji experimenty potvrdily.

V oku stěhovavého ptáka se vlivem působení nesčetných radikálových párů pravděpodobně vytvoří nejasný útvar nebo šmouha – viditelná při pohybu hlavy ptáka, ale ne natolik neprůhledná, aby rušila normální vidění -, která se mění podle polohy ptáka vůči zemi a sklonu magnetických siločar vycházejících z planety.

Pokud jste však o entanglementu slyšeli, je to pravděpodobně kvůli vážně podivným způsobům jeho využití. V roce 2017 například čínští vědci použili entanglement k „teleportaci“ dvou propletených fotonů – nebo alespoň informací v těchto fotonech – z orbitální družice na pozemní stanice vzdálené více než 700 kilometrů.

A v roce 2020 stejný čínský tým uvedl, že použil kvantové provázání k přenosu neprolomitelného šifrovacího kódu na družici. K přenosu postavy ze Star Treku je to ještě hodně daleko, ale byly označeny za první kroky k neprolomitelnému kvantovému internetu a možná i ke komunikaci rychlejší než světlo.

Ironií je, že samotné provázání nemusí být pro proces, který umožňuje ptákům vidět magnetické pole podstatné. Tato zvláštní odnož kvantové teorie může být, slovy dvou předních výzkumníků, „něčím, co člověk dostane ‚zadarmo‘ v kryptochromu„, a není nezbytná pro to, aby molekula fungovala jako magnetický kompas.