Elkunder på Sjælland bliver flået - LiveBook
Elkunder på Sjælland bliver flået - LiveBook
Elkunder på Sjælland bliver flået - LiveBook
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
14 Ingeniøren · 1. sektion · 1. juli 2011<br />
vIden & erkendelse<br />
Forskere tror, at rødkælkens<br />
evne til at finde vej ved hjælp af<br />
Jordens magnetfelt skyldes en<br />
kvantemekanisk effekt.<br />
GUDP indkalder<br />
ansøgninger<br />
Bestyrelsen for Grønt Udviklings- og Demonstrationsprogram<br />
(GUDP) indkalder ansøgninger om tilskud<br />
til projekter. Projekterne skal udvikle og/eller demonstrere<br />
forretningsorienteret nytænkning i det danske<br />
fødevareerhverv gennem dynamisk samspil mellem<br />
bæredygtighed, effektivitet og værdiløft. I denne<br />
runde uddeles godt 100 mio. kr.<br />
Ansøgningsfristen er<br />
onsdag den 21. september 2011 kl. 12.00<br />
Du fi nder indkaldelse, ansøgningsskema og budgetskema<br />
<strong>på</strong> GUDPs hjemmeside:<br />
www.ferv.fvm.dk/gudp<br />
GUDP inviterer til informationsmøder for potentielle<br />
ansøgere tirsdag d. 16. august i Vejle og fredag d. 19.<br />
august i København. Se program og tilmelding <strong>på</strong><br />
GUDPs hjemmeside.<br />
Bæredygtighed,<br />
effektivitet og værdiløft<br />
i fødevareerhvervet<br />
den ØstamerIkanskevandsalamander,Notophthalmusviridescens,<br />
bruger måske<br />
også et<br />
kvantemekaniskspininduceret<br />
magnetisk<br />
kompas til<br />
at orientere<br />
sig med.<br />
kvantemekaniske<br />
forklaringer kaster<br />
nyt lys over biologien<br />
Flere og flere forhold peger<br />
<strong>på</strong>, at kvanteeffekter har en<br />
betydning for biologiske systemer.<br />
Og måske kan de<br />
tricks, som dyr og planter<br />
bruger, hjælpe os i udviklingen<br />
af kvantecomputere.<br />
kvantebIologI<br />
Af Robin Engelhardt roe@ing.dk<br />
‘Livets eksistens [må] opfattes som en<br />
elementær kendsgerning som udgangspunkt<br />
for biologien, ligesom<br />
virkningskvantet som et irrationelt<br />
element udgør atomfysikkens<br />
grundlag’. Sådan skrev Niels Bohr i<br />
et foredrag fra 1932 kaldet ‘Lys og liv’<br />
og gjorde sig dermed til den uofficielle<br />
fader til ‘kvantebiologien’, en ny og<br />
stadig ung forskningsgren, der mener<br />
at have fundet eksempler <strong>på</strong> biologiske<br />
systemer, hvor kvantemekanikken<br />
spiller en afgørende rolle for<br />
deres funktion.<br />
Egentlig burde det være umuligt.<br />
Tunneleffekter, entanglement, superposition<br />
og alle de andre spøgelsesagtige<br />
fænomener, man kender<br />
fra kvantemekanikkens overdrev,<br />
kan kun foregå <strong>på</strong> atomart plan, altså<br />
i omegnen af en million gange mindre<br />
end størrelsen af en celle, og tilmed<br />
i vakuum og ved ganske få grader<br />
kelvin. I det komplekse, varme og<br />
kaotiske liv i en celle ville en kohærent<br />
kvantetilstand, der er kendetegnet<br />
ved, at bølgemønstrene af de<br />
involverede elementarpartikler<br />
er synkroniserede,<br />
aldrig<br />
kunne overleve. Bølgepakken<br />
ville populært sagt<br />
kollapse lige så snart, den<br />
blev dannet, og man ville<br />
altid vide, med Erwin<br />
Schrödingers ord, om<br />
katten i sækken er død eller<br />
levende.<br />
Bohrs tanker om kvantemekaniske<br />
effekter inden for biologien<br />
har derfor i mere end 70 år været<br />
henlagt til annalerne for skøre ideer<br />
hos store fysikere. Men ifølge en artikel<br />
i det forrige nummer af fagbladet<br />
Nature er den slags overvejelser<br />
slet ikke så langt ude endda. Philip<br />
Ball skriver i en oversigtsartikel om<br />
sagen, at nøglen til anvendelige<br />
kvantecomputere og mere effektive<br />
solceller meget vel kan ligge gemt i<br />
planters lys-sensitive finmekanik og<br />
i fugles evne til at se og navigere efter<br />
Jordens magnetfelt.<br />
Fotosyntesens antenner<br />
Tag fotosyntesen – processen hvormed<br />
planter og bakterier laver sollys,<br />
vand og kuldioxid om til ilt og organisk<br />
materiale. Fotosyntesen blev opfundet<br />
af klodens tidligste mikroorganismer<br />
for 3,5 milliarder år siden<br />
og er grundlaget for Jordens, oceanernes<br />
og atmosfærens nuværende sammensætning<br />
og dermed forudsætningen<br />
for stort set alt komplekst liv.<br />
Biokemikere har den dag i dag ikke<br />
helt forstået, hvordan klorofyl i planternes<br />
blade formår at absorbere og<br />
dirigere fotonerne, dvs. lyspartiklerne<br />
fra solen, i retning af plantens kemiske<br />
reaktionscenter, hvor lyset omdannes<br />
til kemisk energi og sendes<br />
videre til opbevaring.<br />
I 2006 fandt Graham R. Flemming<br />
og kolleger fra University of<br />
California,Berkeley for eksempel ud<br />
af, at når fotoner rammer klorofylet i<br />
en grøn svovlbakterie kaldet Chlorobium<br />
tepidium ved 77K, <strong>bliver</strong> de exciteret<br />
og laver små bølger (kaldet<br />
exitoner), ligesom når småsten falder<br />
ned i vand. I stedet for at spredes<br />
ukontrolleret ud over det hele findes<br />
der nogle klorosomer, som ifølge<br />
Flemming agerer som store antenner<br />
og samler exitonerne i en kohærent<br />
kvantetilstand, hvorved de mange<br />
små bølgeenergier samles og sendes<br />
som én stor bølge videre i systemet.<br />
På den måde kan bakterien høste<br />
fotoner over store arealer, finde<br />
den bedste vej igennem<br />
systemet og<br />
optimere energieffektiviteten.<br />
Opdagelsen er siden blevet bekræftet<br />
af flere forskerhold, også ved<br />
varmere temperaturer, og den viser,<br />
at blågrønne alger og bakterier kan<br />
pakke solens stråler i sammenfiltrede<br />
(entangled) kvantetilstande og<br />
sende dem igennem systemet ad flere<br />
ruter samtidig. Det viser sig tilmed,<br />
at hvad man tidligere troede<br />
ville føre til et kollaps af kvantekohærensen,<br />
nemlig den enorme støj i<br />
omgivelserne, faktisk virker befordrende.<br />
Fysikeren Seth Lloyd fra<br />
MIT i Cambridge, USA, kunne i en<br />
computersimulation vise, at tilfæl-<br />
dig støj i omgivelserne kan øge effektiviteten<br />
af energitransporten i<br />
fotosyntesen fra 70 til 99 procent.<br />
Det foregår via en mekanisme, der<br />
minder lidt om radiosignaler, hvor<br />
man ved hjælp af modulationen af<br />
radiobølger kan reducere den naturlige<br />
støj i signalet.<br />
Tunneleffekter<br />
Ifølge Philip Ball kan man også finde<br />
andre biologiske systemer, hvor<br />
kvanteeffekter spiller en rolle. For<br />
eksempel mener kemikeren Judith<br />
Klinman fra University of California,<br />
Berkeley, at enzymers katalyse<br />
af kemiske reaktioner skyldes deres<br />
evne til at udnytte kvanteeffekter i<br />
hydrogenion-overførslen – i dette tilfælde<br />
tunneling, som er en bieffekt<br />
af hydrogenatomers partikel-bølgedualitet,<br />
og som gør, at atomerne kan<br />
gå igennem vægge og barrierer i stedet<br />
for at bruge energi til at klatre<br />
hen over dem. Men ikke alle er overbeviste.<br />
»Alle hydrogen-reaktioner involverer<br />
en eller anden grad af tunneling,<br />
afhængigt af temperaturen,« siger<br />
Richard Finke fra Colorado State<br />
University i Ford Collins. Med andre<br />
ord er kvanteeffekterne ikke noget,<br />
enzymerne er blevet selekteret for,<br />
men bare en naturlig følge af de kemiske<br />
processer, der finder sted <strong>på</strong><br />
trods af enzymerne. Men fortalerne<br />
for tunneling siger, at enzymer netop<br />
selekteres for deres evne til at vibrere<br />
og dermed øge tunneleffekten – f.<br />
eks. ved at reducere afstanden mellem<br />
reagenterne eller ved at opbygge<br />
dynamiske effekter, som forstærker<br />
den kvantemekanisk-inducerede<br />
hydrogenoverførsel.<br />
Tunneleffekten menes også at være<br />
afgørende for vores evne til at lugte.<br />
Det mener i hvert fald Luca Turin<br />
fra University College London. I<br />
1996 fremlagde han en teori om, at<br />
neuronerne i det olfaktoriske epitel<br />
ikke genkender de fremmede molekyler<br />
via deres form, men via deres<br />
vibrationer, og at effekten forstærkes<br />
via tunneling. Som bevis fremhæver<br />
han den slående lighed i lugten<br />
af molekyler, som har samme<br />
struktur, men forskellig sammensætning<br />
af atomer, hvorimod molekyler<br />
med anderledes struktur, men<br />
med ens sammensætning (som<br />
f.eks. acetophenone og acetophenone-d_8)<br />
lugter helt forskelligt fra<br />
hinanden.<br />
Fugle ser magnetfelt<br />
Noget peger altså <strong>på</strong>, at naturen bruger<br />
alle de tricks, som overhovedet<br />
kan bruges her i verden – og at den<br />
desuden kender til nogle tricks, som<br />
fysikerne endnu ikke kender. Det<br />
svarer meget godt til Niels Bohrs<br />
indstilling til kvantemekanikkens