ABOUT THE SPEAKER
Jim Al-Khalili - Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge."

Why you should listen
A professor of physics at the University of Surrey, Jim Al-Khalili doubles as a science communicator and broadcaster. He’s the co-author with Johnjoe McFadden of Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology. The book explores this emerging -- and still largely speculative -- area of science suggesting that quantum mechanics may play a role in biology. If so, it may help us understand what drives genetic mutations that lead to cancer, or how robins fly from Scandinavia to the Mediterranean.
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Jim Al-Khalili: How quantum biology might explain life's biggest questions

Jim Al-Khalili: Como a biologia quântica poderá explicar as grandes questões da vida

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Como é que o pisco-de-peito-ruivo sabe voar para sul? A resposta talvez seja mais estranha do que possam pensar: pode envolver física quântica. Jim Al-Khalili sumariza o mundo extremamente novo e extremamente estranho da biologia quântica. Algo que Einstein uma vez chamou de "fantasmagórica ação à distância" poderá ajudar os pássaros a orientarem-se e os efeitos quânticos podem mesmo explicar a própria origem da vida.
- Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge." Full bio

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00:13
I'd like to introduceintroduzir you
to an emergingemergindo areaárea of scienceCiência,
0
1190
4528
Gostava de vos apresentar
um campo emergente da ciência,
00:17
one that is still speculativeespeculativo
but hugelyimensamente excitingemocionante,
1
5742
3943
que é ainda especulativo
mas extremamente excitante,
00:21
and certainlyCertamente one
that's growingcrescendo very rapidlyrapidamente.
2
9709
2629
e que está certamente
a crescer muito depressa.
00:25
QuantumQuântica biologybiologia
askspergunta a very simplesimples questionquestão:
3
13448
4048
A biologia quântica
faz uma pergunta muito simples:
"Poderá a mecânica quântica,
00:29
Does quantumquantum mechanicsmecânica --
4
17520
1350
00:30
that weirdesquisito and wonderfulMaravilhoso
and powerfulpoderoso theoryteoria
5
18894
3302
"essa teoria estranha,
maravilhosa e poderosa
00:34
of the subatomicsubatômico worldmundo
of atomsátomos and moleculesmoléculas
6
22220
2688
"do mundo subatómico,
dos átomos e moléculas
00:36
that underpinsapoios so much
of modernmoderno physicsfísica and chemistryquímica --
7
24932
3488
"que sustenta tanta
da física e química modernas,
00:40
alsoAlém disso playToque a roleFunção insidedentro the livingvivo cellcélula?
8
28444
3412
"poderá ser também importante
dentro de uma célula viva?"
00:43
In other wordspalavras: Are there processesprocessos,
mechanismsmecanismos, phenomenafenômenos
9
31880
4079
Por outras palavras:
"Haverá processos,
mecanismos, fenómenos
00:47
in livingvivo organismsorganismos
that can only be explainedexplicado
10
35983
3988
"nos organismos vivos
que só possam ser explicados
00:51
with a helpingajudando handmão
from quantumquantum mechanicsmecânica?
11
39995
2743
"com uma ajudinha da mecânica quântica?"
00:55
Now, quantumquantum biologybiologia isn't newNovo;
12
43546
1637
A biologia quântica não é nova.
00:57
it's been around sinceDesde a the earlycedo 1930s.
13
45207
2401
Já existe desde o início dos anos 30.
00:59
But it's only in the last decadedécada or so
that carefulCuidado experimentsexperiências --
14
47928
3715
Mas foi só na última década
que experiências cuidadosas,
01:03
in biochemistrybioquímica labslaboratórios,
usingusando spectroscopyespectroscopia --
15
51667
3464
em laboratórios de bioquímica,
usando a espectroscopia,
01:07
have shownmostrando very clearClaro, firmempresa evidenceevidência
that there are certaincerto specificespecífico mechanismsmecanismos
16
55155
6863
mostraram evidência firme e muito clara
de que há certos mecanismos específicos
01:14
that requireexigem quantumquantum mechanicsmecânica
to explainexplicar them.
17
62042
2511
que requerem a mecânica quântica
para os explicar.
01:17
QuantumQuântica biologybiologia bringstraz togetherjuntos
quantumquantum physicistsfísicos, biochemistsbioquímicos,
18
65674
3329
A biologia quântica junta
físicos quânticos, bioquímicos,
01:21
molecularmolecular biologistsbiólogos --
it's a very interdisciplinaryinterdisciplinar fieldcampo.
19
69027
3641
biólogos moleculares
— é um campo muito interdisciplinar.
01:24
I come from quantumquantum physicsfísica,
so I'm a nuclearnuclear physicistfísico.
20
72692
3929
Eu venho da física quântica,
por isso sou um físico nuclear.
01:28
I've spentgasto more than threetrês decadesdécadas
21
76645
2265
Passei mais de três décadas
01:30
tryingtentando to get my headcabeça
around quantumquantum mechanicsmecânica.
22
78934
2929
a tentar compreender
a mecânica quântica.
Niels Bohr, um dos fundadores
da mecânica quântica, disse:
01:33
One of the foundersfundadores
of quantumquantum mechanicsmecânica, NielsNiels BohrBohr,
23
81887
2493
01:36
said, If you're not astonishedatônito by it,
then you haven'tnão tem understoodEntendido it.
24
84404
3350
"Se ela não vos maravilhou,
então é porque não a compreenderam."
01:40
So I sortordenar of feel happyfeliz
that I'm still astonishedatônito by it.
25
88237
2843
Por isso sinto-me feliz por
ainda me sentir maravilhado.
01:43
That's a good thing.
26
91104
1745
Não é mau!
01:44
But it meanssignifica I studyestude the very
smallestmenor structuresestruturas in the universeuniverso --
27
92873
6885
Mas isto significa que eu estudo
as mais pequeninas estruturas do universo,
01:51
the buildingconstrução blocksblocos of realityrealidade.
28
99782
2075
os blocos construtores da realidade.
01:53
If we think about the scaleescala of sizeTamanho,
29
101881
3215
Se pensarmos numa escala de tamanho,
01:57
startcomeçar with an everydaytodo dia objectobjeto
like the tennistênis ballbola,
30
105120
2952
comecemos com um objeto quotidiano,
como uma bola de ténis,
02:00
and just go down ordersordens
of magnitudemagnitude in sizeTamanho --
31
108096
2901
e decresçamos por ordem
de tamanho:
02:03
from the eyeolho of a needleagulha down to a cellcélula,
down to a bacteriumbactéria, down to an enzymeenzima --
32
111021
5197
do buraco duma agulha para uma célula,
para uma bactéria, para uma enzima,
02:08
you eventuallyeventualmente reachalcance the nano-worldNano-mundo.
33
116242
1729
até acabarem por chegar
ao nano-mundo.
02:09
Now, nanotechnologynanotecnologia maypode be
a termprazo you've heardouviu of.
34
117995
2495
Talvez já tenham ouvido falar
de nanotecnologia.
02:12
A nanometernanômetros is a billionthbilionésimo of a metermetro.
35
120841
2853
Um nanómetro é um milésimo
de milionésimo de um metro.
02:16
My areaárea is the atomicatômico nucleusnúcleo,
whichqual is the tinyminúsculo dotponto insidedentro an atomátomo.
36
124560
4370
A minha área é o núcleo atómico,
que é um pontinho dentro do átomo.
02:20
It's even smallermenor in scaleescala.
37
128954
1932
É ainda mais pequeno na escala.
02:22
This is the domaindomínio of quantumquantum mechanicsmecânica,
38
130910
1918
Este é o domínio da mecânica quântica.
02:24
and physicistsfísicos and chemistsquímicos
have had a long time
39
132852
2516
Físicos e químicos
têm passado muito tempo
02:27
to try and get used to it.
40
135392
1301
a tentar habituar-se a isso.
02:29
BiologistsBiólogos, on the other handmão,
have got off lightlylevemente, in my viewVisão.
41
137248
4457
Acho que os biólogos, no entanto,
se têm saído com mais facilidade.
02:34
They are very happyfeliz with theirdeles
balls-and-sticksbolas-e-varas modelsmodelos of moleculesmoléculas.
42
142071
4331
Estão satisfeitos com os seus modelos
de moléculas com bolinhas e pauzinhos.
02:38
(LaughterRiso)
43
146426
1082
(Risos)
02:39
The ballsBolas are the atomsátomos, the sticksvaras
are the bondstítulos betweenentre the atomsátomos.
44
147532
3198
As bolas são os átomos,
os pauzinhos as ligações entre eles.
E se não conseguem construí-las
fisicamente no laboratório,
02:42
And when they can't buildconstruir them
physicallyfisicamente in the lablaboratório,
45
150754
2494
02:45
nowadayshoje em dia, they have
very powerfulpoderoso computerscomputadores
46
153272
2392
têm hoje computadores muito potentes
que simulam moléculas enormes.
02:47
that will simulatesimular a hugeenorme moleculemolécula.
47
155688
1967
02:49
This is a proteinproteína madefeito up
of 100,000 atomsátomos.
48
157679
3664
Isto é uma proteína
feita de 100 000 átomos.
02:54
It doesn't really requireexigem much in the way
of quantumquantum mechanicsmecânica to explainexplicar it.
49
162003
4335
Não requer a mecânica
quântica para a explicar.
02:59
QuantumQuântica mechanicsmecânica
was developeddesenvolvido in the 1920s.
50
167695
2889
A mecânica quântica
foi desenvolvida nos anos 20.
03:02
It is a setconjunto of beautifulbonita and powerfulpoderoso
mathematicalmatemático rulesregras and ideasidéias
51
170965
6880
É um conjunto de belas e poderosas
regras e ideias matemáticas,
03:09
that explainexplicar the worldmundo of the very smallpequeno.
52
177869
2608
que explicam o mundo do muito pequeno.
03:12
And it's a worldmundo that's very differentdiferente
from our everydaytodo dia worldmundo,
53
180501
3372
É um mundo que é muito diferente
do nosso mundo do dia-a-dia,
03:15
madefeito up of trillionstrilhões of atomsátomos.
54
183897
1519
feito de biliões de átomos.
03:17
It's a worldmundo builtconstruído
on probabilityprobabilidade and chancechance.
55
185440
3557
É um mundo feito de
probabilidades e possibilidades.
03:21
It's a fuzzydistorcido worldmundo.
56
189818
1302
É um mundo confuso.
03:23
It's a worldmundo of phantomsPhantoms,
57
191144
1730
É um mundo de fantasmas,
03:24
where particlespartículas can alsoAlém disso behavecomporte-se
like spread-outespalhadas out wavesondas.
58
192898
3348
em que partículas podem também
comportar-se como ondas.
03:30
If we imagineImagine quantumquantum mechanicsmecânica
or quantumquantum physicsfísica, then,
59
198157
2862
Se imaginarmos a mecânica quântica,
ou a física quântica,
03:33
as the fundamentalfundamental
foundationFundação of realityrealidade itselfem si,
60
201043
5214
como os alicerces fundamentais
da própria realidade,
então não é surpreendente, se dissermos
03:38
then it's not surprisingsurpreendente that we say
61
206281
1730
03:40
quantumquantum physicsfísica underpinsapoios
organicorgânico chemistryquímica.
62
208035
2420
que a física quântica
sustenta a química orgânica.
03:42
After all, it gives us
the rulesregras that tell us
63
210479
2120
Afinal, dá-nos as regras que nos dizem
como é que os átomos se agrupam
para formar moléculas orgânicas.
03:44
how the atomsátomos fitem forma togetherjuntos
to make organicorgânico moleculesmoléculas.
64
212623
2641
03:47
OrganicOrgânicos chemistryquímica,
scaledescalado up in complexitycomplexidade,
65
215288
3239
Subindo na escala de complexidade,
a química orgânica
03:50
gives us molecularmolecular biologybiologia,
whichqual of coursecurso leadsconduz to life itselfem si.
66
218551
3322
dá-nos a biologia molecular,
que obviamente nos leva à vida.
Por isso, de certa maneira,
não é surpreendente.
03:54
So in a way, it's sortordenar of not surprisingsurpreendente.
67
222174
1977
03:56
It's almostquase trivialtrivial.
68
224175
1214
É quase trivial.
03:57
You say, "Well, of coursecurso life ultimatelyem última análise
mustdevo dependdepender of quantumquantum mechanicsmecânica."
69
225413
4220
Dizemos: "Bem, claro que, no limite,
a vida depende da mecânica quântica."
04:02
But so does everything elseoutro.
70
230141
2390
Mas tudo o resto também.
04:04
So does all inanimateinanimado matterimportam,
madefeito up of trillionstrilhões of atomsátomos.
71
232555
3615
Toda a matéria inanimada,
feita de biliões de átomos.
04:08
UltimatelyEm última análise, there's a quantumquantum levelnível
72
236501
4878
No limite, há um nível quântico
04:13
where we have to delvemergulhar into
this weirdnessestranheza.
73
241403
2183
em que temos de aprofundar
esta estranheza.
04:15
But in everydaytodo dia life,
we can forgetesqueço about it.
74
243610
2416
Mas na vida do dia-a-dia,
podemos esquecê-la.
04:18
Because onceuma vez you put togetherjuntos
trillionstrilhões of atomsátomos,
75
246404
3199
Porque, quando juntamos
biliões de átomos,
04:21
that quantumquantum weirdnessestranheza
just dissolvesdissolve away.
76
249627
2615
a estranheza quântica
acaba por se dissolver.
04:27
QuantumQuântica biologybiologia isn't about this.
77
255288
2569
A biologia quântica não é isto.
04:29
QuantumQuântica biologybiologia isn't this obviousóbvio.
78
257881
2556
A biologia quântica não é assim tão óbvia.
04:32
Of coursecurso quantumquantum mechanicsmecânica
underpinsapoios life at some molecularmolecular levelnível.
79
260461
4229
Claro que a vida, a um nível molecular,
se baseia na mecânica quântica.
04:37
QuantumQuântica biologybiologia is about looking
for the non-trivialnão-trivial --
80
265254
6004
A biologia quântica
é procurar o não-trivial,
04:43
the counterintuitivesem explicação ideasidéias
in quantumquantum mechanicsmecânica --
81
271282
4476
as ideias contraintuitivas
da mecânica quântica,
04:47
and to see if they do, indeedde fato,
playToque an importantimportante roleFunção
82
275782
3015
e determinar se, na verdade,
são importantes
04:50
in describingdescrevendo the processesprocessos of life.
83
278821
2452
para descrever os processos da vida.
04:54
Here is my perfectperfeito exampleexemplo
of the counterintuitivenessbizarrice
84
282653
5220
Este é o meu exemplo perfeito
do contraintuitivo
04:59
of the quantumquantum worldmundo.
85
287897
1446
do mundo quântico.
Este é um esquiador quântico.
05:01
This is the quantumquantum skieresquiador.
86
289367
1251
05:02
He seemsparece to be intactintacta,
he seemsparece to be perfectlyperfeitamente healthysaudável,
87
290642
2640
Parece estar intacto, parece
perfeitamente saudável,
05:05
and yetainda, he seemsparece to have gonefoi around
bothambos sideslados of that treeárvore at the samemesmo time.
88
293306
4127
e, ainda assim, parece ter passado
pelos dois lados da árvore ao mesmo tempo.
05:09
Well, if you saw trackstrilhas like that
89
297457
1663
Bem, se vissem trilhos como estes
05:11
you'dvocê gostaria guessacho it was some
sortordenar of stuntacrobacia, of coursecurso.
90
299144
2309
com certeza pensariam
tratar-se de um duplo.
05:13
But in the quantumquantum worldmundo,
this happensacontece all the time.
91
301477
2591
Mas, no mundo quântico,
isto está sempre a acontecer.
As partículas são multifacetadas, podem
estar em dois sítios ao mesmo tempo.
05:16
ParticlesPartículas can multitaskvárias tarefas,
they can be in two placeslocais at onceuma vez.
92
304864
3026
05:19
They can do more than one thing
at the samemesmo time.
93
307914
2328
Podem fazer mais do que uma coisa
ao mesmo tempo.
05:22
ParticlesPartículas can behavecomporte-se
like spread-outespalhadas out wavesondas.
94
310266
2643
As partículas podem comportar-se
como ondas que se propagam.
05:25
It's almostquase like magicMagia.
95
313298
1599
É quase como magia.
05:27
PhysicistsFísicos and chemistsquímicos have had
nearlypor pouco a centuryséculo
96
315538
2749
Os físicos e os químicos
já há quase um século
05:30
of tryingtentando to get used to this weirdnessestranheza.
97
318311
2646
que tentam habituar-se a esta maluquice.
05:33
I don't blameculpa the biologistsbiólogos
98
321445
1350
Não culpo os biólogos
05:34
for not havingtendo to or wantingquerendo
to learnaprender quantumquantum mechanicsmecânica.
99
322819
2635
por não quererem ou não terem
de aprender mecânica quântica.
05:37
You see, this weirdnessestranheza is very delicatedelicado;
100
325478
3198
Sabem, este mundo estranho
é muito delicado.
05:40
and we physicistsfísicos work very hardDifícil
to maintainmanter it in our labslaboratórios.
101
328700
4450
Nós, físicos, trabalhamos muito para
conseguir estudá-lo nos laboratórios.
05:45
We coollegal our systemsistema down
to nearperto absoluteabsoluto zerozero,
102
333174
4204
Arrefecemos os nossos sistemas
quase até ao zero absoluto,
05:49
we carrylevar out our experimentsexperiências in vacuumsvácuos,
103
337402
1945
fazemos as nossas experiências no vácuo,
05:51
we try and isolateisolar it
from any externalexterno disturbancedistúrbio.
104
339371
3527
e tentamos mantê-las isoladas
de qualquer perturbação externa.
05:55
That's very differentdiferente from the warmcaloroso,
messybagunçado, noisybarulhento environmentmeio Ambiente of a livingvivo cellcélula.
105
343602
5078
O que é muito diferente do ambiente
desarrumado, quente e barulhento
de uma célula viva.
06:01
BiologyBiologia itselfem si, if you think of
molecularmolecular biologybiologia,
106
349960
2787
A biologia, se pensarmos
na biologia molecular,
06:04
seemsparece to have donefeito very well
in describingdescrevendo all the processesprocessos of life
107
352771
3457
parece ter avançado muito na
descrição de todo os processos da vida
06:08
in termstermos of chemistryquímica --
chemicalquímico reactionsreações.
108
356252
2486
em termos químicos, de reações químicas.
06:10
And these are reductionistreducionista,
deterministicdeterminística chemicalquímico reactionsreações,
109
358762
4850
Estas são reações químicas
reducionistas, determinísticas,
06:15
showingmostrando that, essentiallyessencialmente, life is madefeito
of the samemesmo stuffcoisa as everything elseoutro,
110
363636
5114
que mostram que, no fundo, a vida
é feita do mesmo que tudo o resto.
06:20
and if we can forgetesqueço about quantumquantum
mechanicsmecânica in the macromacro worldmundo,
111
368774
3060
Se podemos esquecer a mecânica
quântica no macromundo,
06:23
then we should be ablecapaz to forgetesqueço
about it in biologybiologia, as well.
112
371858
3246
então devemos poder esquecê-la
também na biologia.
06:27
Well, one man beggedImplorei
to differdiferem with this ideaidéia.
113
375706
3364
Mas houve um homem que
suplicou por uma ideia diferente.
06:32
ErwinErwin SchrSchrödingerDinger,
of SchrSchrödinger'sdo Dinger CatGato famefama,
114
380062
3469
Erwin Schrödinger,
famoso pelo gato de Schrödinger,
06:35
was an AustrianAustríaco physicistfísico.
115
383555
1317
foi um físico austríaco.
06:36
He was one of the foundersfundadores
of quantumquantum mechanicsmecânica in the 1920s.
116
384896
3183
Foi um dos fundadores da mecânica
quântica nos anos 20.
06:40
In 1944, he wroteescrevi a booklivro
calledchamado "What is Life?"
117
388663
2707
Em 1944, escreveu um livro
chamado "O que é a Vida?".
06:43
It was tremendouslyTremendo influentialinfluente.
118
391839
1731
Foi extremamente influente.
06:45
It influencedinfluenciado FrancisFrancis CrickCrick
and JamesJames WatsonWatson,
119
393594
2881
Influenciou Francis Crick e James Watson,
06:48
the discoverersdescobridores of the double-helixdupla-hélice
structureestrutura of DNADNA.
120
396499
2523
que descobriram a estrutura em
dupla hélice do ADN.
06:51
To paraphraseparáfrase a descriptiondescrição
in the booklivro, he saysdiz:
121
399343
3668
Vou parafrasear
uma descrição no seu livro:
06:55
At the molecularmolecular levelnível,
livingvivo organismsorganismos have a certaincerto orderordem,
122
403035
5786
"Ao nível molecular, os organismos
vivos têm uma certa ordem,
07:00
a structureestrutura to them that's very differentdiferente
123
408845
3232
"uma estrutura própria
que é muito diferente
07:04
from the randomaleatória thermodynamictermodinâmico jostlingempurrões
of atomsátomos and moleculesmoléculas
124
412101
4736
"da aleatoriedade termodinâmica
dos átomos e moléculas
07:08
in inanimateinanimado matterimportam
of the samemesmo complexitycomplexidade.
125
416861
3706
"em matéria inanimada
da mesma complexidade.
07:13
In factfacto, livingvivo matterimportam seemsparece to behavecomporte-se
in this orderordem, in a structureestrutura,
126
421504
5014
"Na verdade, a matéria viva parece
comportar-se numa ordem, numa estrutura,
07:18
just like inanimateinanimado matterimportam
cooledde refrigeração down to nearperto absoluteabsoluto zerozero,
127
426542
3834
"semelhante à da matéria inanimada
quando perto do zero absoluto,
07:22
where quantumquantum effectsefeitos
playToque a very importantimportante roleFunção.
128
430400
3033
"onde os efeitos quânticos desempenham
um papel muito importante.
07:26
There's something specialespecial
about the structureestrutura -- the orderordem --
129
434280
4160
"Há algo de especial nesta estrutura,
nesta ordem,
07:30
insidedentro a livingvivo cellcélula.
130
438464
1560
"dentro de uma célula viva."
07:32
So, SchrSchrödingerDinger speculatedespeculado that maybe
quantumquantum mechanicsmecânica playstocam a roleFunção in life.
131
440048
5293
Schrödinger especulava que talvez a
mecânica quântica tivesse um papel na vida.
07:38
It's a very speculativeespeculativo,
far-reachinglongo alcance ideaidéia,
132
446096
3425
É uma ideia muito especulativa,
de longo alcance,
07:41
and it didn't really go very farlonge.
133
449545
2873
mas não chegou muito longe.
07:45
But as I mentionedmencionado at the startcomeçar,
134
453536
1533
Mas como eu disse no início,
07:47
in the last 10 yearsanos, there have been
experimentsexperiências emergingemergindo,
135
455093
2799
nos últimos 10 anos
tem havido experiências
a mostrar que alguns dos
fenómenos da biologia
07:49
showingmostrando where some of these
certaincerto phenomenafenômenos in biologybiologia
136
457916
4055
07:53
do seemparecem to requireexigem quantumquantum mechanicsmecânica.
137
461995
1763
requerem mesmo a mecânica quântica.
07:55
I want to sharecompartilhar with you
just a fewpoucos of the excitingemocionante onesuns.
138
463782
3123
Quero partilhar convosco apenas
alguns dos mais empolgantes.
08:00
This is one of the best-knownmais conhecidos
phenomenafenômenos in the quantumquantum worldmundo,
139
468215
3707
Este é o fenómeno mais conhecido
do mundo quântico,
08:03
quantumquantum tunnelingtunelamento.
140
471946
1701
o efeito túnel.
08:05
The boxcaixa on the left showsmostra
the wavelikeforma de onda, spread-outespalhadas out distributiondistribuição
141
473671
4389
A caixa à esquerda mostra uma
distribuição dispersa, do tipo onda,
08:10
of a quantumquantum entityentidade --
a particlepartícula, like an electronelétron,
142
478084
2761
de uma entidade quântica
— uma partícula, como um eletrão,
08:12
whichqual is not a little ballbola
bouncingsaltando off a wallparede.
143
480869
3637
que não é uma pequena bola
a ricochetear na parede.
08:16
It's a waveonda that has a certaincerto probabilityprobabilidade
of beingser ablecapaz to permeatepermeiam
144
484530
4739
É uma onda com uma certa probabilidade
de ser capaz de se difundir
através de uma parede sólida, como
um fantasma a passar para o outro lado.
08:21
throughatravés a solidsólido wallparede, like a phantomfantasma
leapingpulando throughatravés to the other sidelado.
145
489293
3406
08:24
You can see a faintdesmaiar smudgeCascão of lightluz
in the right-handmão direita boxcaixa.
146
492723
4098
Conseguimos ver uma esbatida
marca de luz na caixa à direita.
08:29
QuantumQuântica tunnelingtunelamento suggestssugere that a particlepartícula
can hitacertar an impenetrableimpenetrável barrierbarreira,
147
497773
4612
O efeito túnel sugere que uma partícula
pode ir contra uma barreira impenetrável
08:34
and yetainda somehowde alguma forma, as thoughApesar by magicMagia,
148
502409
2460
e, de alguma maneira, como por magia,
08:36
disappeardesaparecer from one sidelado
and reappearreaparecer on the other.
149
504893
2444
desaparecer de um lado
e reaparecer do outro lado.
08:39
The nicestmais legal way of explainingexplicando it is
if you want to throwlançar a ballbola over a wallparede,
150
507658
4251
A melhor maneira de vos explicar isto é:
se quiserem que a bola atravesse a parede,
têm de a atirar com energia suficiente
para que ela passe por cima da parede.
08:43
you have to give it enoughsuficiente energyenergia
to get over the toptopo of the wallparede.
151
511933
3577
08:47
In the quantumquantum worldmundo,
you don't have to throwlançar it over the wallparede,
152
515534
3058
No mundo quântico, não precisam
de atirá-la por cima da parede,
08:50
you can throwlançar it at the wallparede,
and there's a certaincerto non-zerodiferente de zero probabilityprobabilidade
153
518616
3407
podem atirá-la contra a parede, porque
há uma probabilidade diferente de zero
08:54
that it'llvai disappeardesaparecer on your sidelado,
and reappearreaparecer on the other.
154
522047
3323
de que ela desapareça no vosso lado
para aparecer no outro.
08:57
This isn't speculationespeculação, by the way.
155
525394
1678
Isto não é especulação, já agora.
08:59
We're happyfeliz -- well, "happyfeliz"
is not the right wordpalavra --
156
527096
3396
Estamos contentes — bem,
"contentes" não é a palavra certa...
09:02
(LaughterRiso)
157
530516
2045
(Risos)
09:04
we are familiarfamiliar with this.
158
532585
1618
... estamos familiarizados com isto.
09:06
(LaughterRiso)
159
534227
2745
(Risos)
09:08
QuantumQuântica tunnelingtunelamento
takes placeLugar, colocar all the time;
160
536996
2294
O efeito túnel está sempre a acontecer.
09:11
in factfacto, it's the reasonrazão our SunSol shinesbrilha.
161
539314
2667
Na verdade, é a razão
por que o sol brilha.
09:14
The particlespartículas fusefusível togetherjuntos,
162
542655
1509
As partículas fundem-se
09:16
and the SunSol turnsgira hydrogenhidrogênio
into heliumHélio throughatravés quantumquantum tunnelingtunelamento.
163
544188
3698
e o sol transforma hidrogénio em hélio
a partir do efeito túnel.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovereddescobriu
that quantumquantum tunnelingtunelamento alsoAlém disso takes placeLugar, colocar
164
549464
5220
Nos anos 70 e 80, descobriu-se
que o efeito túnel também acontece
dentro das células vivas.
09:26
insidedentro livingvivo cellscélulas.
165
554708
1192
09:28
EnzymesEnzimas, those workhorseslaboriosos of life,
the catalystscatalisadores of chemicalquímico reactionsreações --
166
556290
6266
As enzimas, que são os burros de carga
da vida, catalisam as reações químicas.
09:34
enzymesenzimas are biomoleculesbiomoléculas that speedRapidez up
chemicalquímico reactionsreações in livingvivo cellscélulas,
167
562580
4166
As enzimas são biomoléculas que aceleram
as reações químicas dentro das células
09:38
by manymuitos, manymuitos ordersordens of magnitudemagnitude.
168
566770
1703
em muitas, muitas ordens de magnitude.
09:40
And it's always been a mysterymistério
how they do this.
169
568497
2784
E foi sempre um mistério
como é que o fazem.
09:43
Well, it was discovereddescobriu
170
571650
1189
Ora, descobriu-se
09:44
that one of the trickstruques that enzymesenzimas
have evolvedevoluiu to make use of,
171
572863
4852
que um dos truques que as enzimas
evoluíram para utilizar
09:49
is by transferringtransferência de subatomicsubatômico particlespartículas,
like electronselétrons and indeedde fato protonsprótons,
172
577739
5228
é transferir partículas subatómicas,
como os eletrões e até os protões,
09:54
from one partparte of a moleculemolécula
to anotheroutro viaatravés da quantumquantum tunnelingtunelamento.
173
582991
4661
de uma parte da molécula para outra,
através do efeito de túnel.
10:00
It's efficienteficiente, it's fastvelozes,
it can disappeardesaparecer --
174
588333
2851
É eficiente, é rápido e pode desaparecer:
10:03
a protonprotão can disappeardesaparecer from one placeLugar, colocar,
and reappearreaparecer on the other.
175
591208
3111
um protão pode desaparecer de um sítio
e reaparecer noutro.
10:06
EnzymesEnzimas help this take placeLugar, colocar.
176
594343
1629
As enzimas ajudam a que isto aconteça.
10:08
This is researchpesquisa that's been
carriedtransportado out back in the 80s,
177
596548
2683
Estas experiências foram
realizadas já nos anos 80,
10:11
particularlyparticularmente by a groupgrupo
in BerkeleyBerkeley, JudithJudith KlinmanKlinman.
178
599255
4037
mais especificamente pelo grupo
de Judith Klinman, em Berkeley.
10:15
Other groupsgrupos in the UKREINO UNIDO
have now alsoAlém disso confirmedconfirmado
179
603316
2205
Outros grupos no Reino Unido
vieram agora confirmar
10:17
that enzymesenzimas really do this.
180
605545
1411
que as enzimas fazem realmente isto.
10:21
ResearchPesquisa carriedtransportado out by my groupgrupo --
181
609048
2549
A investigação que o meu grupo faz...
10:23
so as I mentionedmencionado,
I'm a nuclearnuclear physicistfísico,
182
611621
2434
Como vos disse, sou um físico nuclear
10:26
but I've realizedpercebi I've got these toolsFerramentas
of usingusando quantumquantum mechanicsmecânica
183
614079
3055
mas apercebi-me de que tenho estas
ferramentas para estudar mecânica quântica
10:29
in atomicatômico nucleinúcleos, and so can applyAplique
those toolsFerramentas in other areasáreas as well.
184
617158
5085
nos núcleos atómicos e que também posso
aplicar estas ferramentas noutras áreas.
10:35
One questionquestão we askedperguntei
185
623404
1810
Uma das questões que temos
10:37
is whetherse quantumquantum tunnelingtunelamento
playstocam a roleFunção in mutationsmutações in DNADNA.
186
625238
4298
é se o efeito túnel é importante
para as mutações no ADN.
10:41
Again, this is not a newNovo ideaidéia;
it goesvai all the way back to the earlycedo 60s.
187
629843
3660
E, novamente, esta não é
uma ideia nova, já vem dos anos 60.
10:45
The two strandsvertentes of DNADNA,
the double-helixdupla-hélice structureestrutura,
188
633527
2961
Na sua estrutura de dupla hélice,
as duas cadeias do ADN
10:48
are heldmantido togetherjuntos by rungsdegraus;
it's like a twistedtorcido ladderescada.
189
636512
2823
mantêm-se ligadas por uns "degraus",
como um escadote torcido.
10:51
And those rungsdegraus of the ladderescada
are hydrogenhidrogênio bondstítulos --
190
639359
3507
Esses degraus do escadote
são ligações de hidrogénio,
10:54
protonsprótons, that actAja as the gluecola
betweenentre the two strandsvertentes.
191
642890
3790
protões que servem de cola
entre as duas cadeias.
10:58
So if you zoomzoom in, what they're doing
is holdingsegurando these largeampla moleculesmoléculas --
192
646704
4750
Se fizermos zoom, o que estão
a fazer é a manter juntas
11:03
nucleotidesnucleotídeos -- togetherjuntos.
193
651478
1607
estas grandes moléculas: os nucleótidos.
11:06
ZoomZoom in a bitpouco more.
194
654130
1150
Um pouco mais de zoom.
11:07
So, this a computercomputador simulationsimulação.
195
655304
1916
Isto é uma simulação por computador.
11:09
The two whitebranco ballsBolas
in the middlemeio are protonsprótons,
196
657855
3542
As duas bolas brancas no meio são protões.
11:13
and you can see that
it's a doubleDuplo hydrogenhidrogênio bondligação.
197
661421
2299
Conseguimos ver
a ligação de hidrogénio dupla.
11:15
One prefersprefere to sitsentar on one sidelado;
the other, on the other sidelado
198
663744
3314
Uma prefere estar deste lado,
e a outra por trás das duas cadeias,
11:19
of the two strandsvertentes of the verticalvertical lineslinhas
going down, whichqual you can't see.
199
667082
4558
das linhas verticais que descem,
por isso não a veem.
11:24
It can happenacontecer that
these two protonsprótons can hopsalto over.
200
672410
3395
Pode acontecer que
estes dois protões troquem de lugar.
11:27
Watch the two whitebranco ballsBolas.
201
675829
1436
Observem as duas bolas brancas.
11:29
They can jumpsaltar over to the other sidelado.
202
677748
1998
Podem saltar para o outro lado.
11:32
If the two strandsvertentes of DNADNA then separateseparado,
leadingconduzindo to the processprocesso of replicationreplicação,
203
680239
5646
Se as duas cadeias de ADN se separarem,
para que se dê o processo de replicação,
11:37
and the two protonsprótons
are in the wrongerrado positionsposições,
204
685909
3199
e os dois protões estiverem
no sítio errado,
11:41
this can leadconduzir to a mutationmutação.
205
689132
1763
podem originar-se mutações.
11:43
This has been knownconhecido for halfmetade a centuryséculo.
206
691204
1872
Já se sabe isto há meio século.
11:45
The questionquestão is: How likelyprovável
are they to do that,
207
693100
2343
A questão é: quão provável é
que isso aconteça
11:47
and if they do, how do they do it?
208
695467
2378
e, nesse caso, como é que eles o fazem?
11:49
Do they jumpsaltar acrossatravés,
like the ballbola going over the wallparede?
209
697869
3019
Saltam por cima,
como a bola por cima da parede?
11:52
Or can they quantum-tunnelquântica-túnel acrossatravés,
even if they don't have enoughsuficiente energyenergia?
210
700912
3502
Ou podem atravessar por efeito túnel,
mesmo se não tiverem energia suficiente?
11:57
EarlyMais cedo indicationsindicações suggestsugerir that
quantumquantum tunnelingtunelamento can playToque a roleFunção here.
211
705089
4252
Observações preliminares sugerem que
o efeito túnel pode ser importante aqui.
12:01
We still don't know yetainda
how importantimportante it is;
212
709365
2124
Ainda não sabemos quão importante é,
12:03
this is still an openaberto questionquestão.
213
711513
1792
ainda é uma pergunta em aberto.
12:06
It's speculativeespeculativo,
214
714199
1150
É especulativo,
12:07
but it's one of those questionsquestões
that is so importantimportante
215
715373
2643
mas é uma das questões
que são tão importantes.
Se a mecânica quântica está
envolvida nas mutações,
12:10
that if quantumquantum mechanicsmecânica
playstocam a roleFunção in mutationsmutações,
216
718040
2446
12:12
surelycertamente this mustdevo have biggrande implicationsimplicações,
217
720510
2299
então claro que isso
terá grandes implicações,
12:14
to understandCompreendo certaincerto typestipos of mutationsmutações,
218
722833
2694
para compreender certos tipos de mutações,
12:17
possiblypossivelmente even those that leadconduzir
to turninggiro a cellcélula cancerouscanceroso.
219
725551
3756
talvez mesmo aquelas que podem
tornar uma célula cancerosa.
12:22
AnotherOutro exampleexemplo of quantumquantum mechanicsmecânica
in biologybiologia is quantumquantum coherencecoerência,
220
730803
5299
Outro exemplo da mecânica quântica
em biologia é a coerência quântica,
12:28
in one of the mosta maioria
importantimportante processesprocessos in biologybiologia,
221
736126
2353
num dos mais importantes processos
biológicos: a fotossíntese.
12:30
photosynthesisfotossíntese: plantsplantas
and bacteriabactérias takinglevando sunlightluz solar,
222
738503
3941
As plantas e as bactérias
captam a energia solar
12:34
and usingusando that energyenergia to createcrio biomassbiomassa.
223
742468
2954
e usam essa energia
para criar biomassa.
12:38
QuantumQuântica coherencecoerência is the ideaidéia
of quantumquantum entitiesentidades multitaskingmultitarefa.
224
746215
4152
A coerência quântica é a ideia de
entidades quânticas multitarefas.
12:42
It's the quantumquantum skieresquiador.
225
750912
1604
É o esquiador quântico.
12:44
It's an objectobjeto that behavescomporta-se like a waveonda,
226
752540
2952
É um objeto que se comporta como uma onda
12:47
so that it doesn't just movemover
in one directiondireção or the other,
227
755516
2902
e por isso não se movimenta só
numa ou noutra direção,
12:50
but can followSegue multiplemúltiplo pathwayscaminhos
at the samemesmo time.
228
758442
3320
mas pode seguir múltiplos
caminhos ao mesmo tempo.
12:54
Some yearsanos agoatrás,
the worldmundo of scienceCiência was shockedchocado
229
762708
3916
Há uns anos, a comunidade
científica ficou chocada
12:58
when a paperpapel was publishedPublicados
showingmostrando experimentalexperimental evidenceevidência
230
766648
3584
com a publicação de um artigo
que mostrava evidência experimental
13:02
that quantumquantum coherencecoerência
takes placeLugar, colocar insidedentro bacteriabactérias,
231
770256
3776
de que a coerência quântica
acontece dentro de uma bactéria,
13:06
carryingcarregando out photosynthesisfotossíntese.
232
774056
1686
permitindo a fotossíntese.
13:07
The ideaidéia is that the photonfóton,
the particlepartícula of lightluz, the sunlightluz solar,
233
775766
3064
A ideia é que o fotão,
a partícula da luz, da luz solar,
13:10
the quantumquantum of lightluz
capturedcapturado by a chlorophyllclorofila moleculemolécula,
234
778854
3344
a luz quântica capturada
pela molécula de clorofila,
13:14
is then deliveredentregue to what's calledchamado
the reactionreação centercentro,
235
782222
2591
é depois transferida para
o chamado centro de reação,
13:16
where it can be turnedvirou into
chemicalquímico energyenergia.
236
784837
2064
onde será transformada
em energia química.
13:18
And in gettingobtendo there,
it doesn't just followSegue one routerota;
237
786925
2648
E, para lá chegar,
não segue apenas um caminho,
13:21
it followssegue multiplemúltiplo pathwayscaminhos at onceuma vez,
238
789597
2215
segue vários ao mesmo tempo,
13:23
to optimizeotimizar the mosta maioria efficienteficiente way
of reachingalcançando the reactionreação centercentro
239
791836
4337
para otimizar a maneira mais eficiente
de chegar ao centro de reação
13:28
withoutsem dissipatingdissipando-se as wastedesperdício heatcalor.
240
796197
1721
sem desperdiçar energia em calor.
13:31
QuantumQuântica coherencecoerência takinglevando placeLugar, colocar
insidedentro a livingvivo cellcélula.
241
799228
3309
A coerência quântica a acontecer
dentro de uma célula viva.
13:34
A remarkablenotável ideaidéia,
242
802561
2120
Uma ideia marcante
13:36
and yetainda evidenceevidência is growingcrescendo almostquase weeklysemanal,
with newNovo paperspapéis comingchegando out,
243
804705
6235
e que continua a acumular evidências,
com novos artigos a sair semanalmente,
13:42
confirmingconfirmando that this
does indeedde fato take placeLugar, colocar.
244
810964
2212
confirmando que está mesmo a acontecer.
13:45
My thirdterceiro and finalfinal exampleexemplo
is the mosta maioria beautifulbonita, wonderfulMaravilhoso ideaidéia.
245
813555
4739
O meu terceiro e último exemplo
é a mais bonita e maravilhosa ideia.
13:50
It's alsoAlém disso still very speculativeespeculativo,
but I have to sharecompartilhar it with you.
246
818318
4063
Também é muito especulativa,
mas tenho de a partilhar convosco.
13:54
The EuropeanEuropeu robinRobin
migratesmigra from ScandinaviaScandinavia
247
822405
4612
O pisco-de-peito-ruivo
migra da Escandinávia
13:59
down to the MediterraneanMediterrâneo, everycada autumnOutono,
248
827041
2635
até ao Mediterrâneo
todos os outonos
14:01
and like a lot of other
marinefuzileiro naval animalsanimais and even insectsinsetos,
249
829700
3373
e, tal como muitos animais
marinhos e até insetos,
14:05
they navigatenavegar by sensingde detecção
the Earth'sDo terra magneticmagnético fieldcampo.
250
833097
4300
orienta-se por deteção do
campo magnético da Terra.
14:10
Now, the Earth'sDo terra magneticmagnético fieldcampo
is very, very weakfraco;
251
838968
2427
Mas o campo magnético da Terra
é muito, muito fraco,
14:13
it's 100 timesvezes weakermais fraco
than a fridgegeladeira magnetÍman em forma de,
252
841419
2080
100 vezes mais fraco do que
o de um íman de frigorífico,
14:15
and yetainda it affectsafeta the chemistryquímica --
somehowde alguma forma -- withindentro a livingvivo organismorganismo.
253
843523
5601
e ainda assim, de alguma maneira, afeta
a química de um organismo vivo.
14:21
That's not in doubtdúvida --
a GermanAlemão couplecasal of ornithologistsornitólogos,
254
849932
3806
E não há dúvidas disso.
Um casal de ornitólogos alemães,
Wolfgang e Roswitha Wiltschko,
14:25
WolfgangWolfgang and RoswithaRoswitha WiltschkoWiltschko,
in the 1970s, confirmedconfirmado that indeedde fato,
255
853762
4260
no anos 70, confirmaram que, de facto,
o pisco-de-peito-ruivo encontra o caminho
14:30
the robinRobin does find its way by somehowde alguma forma
sensingde detecção the Earth'sDo terra magneticmagnético fieldcampo,
256
858046
3977
guiando-se pelo campo magnético da Terra,
14:34
to give it directionaldirecional informationem formação --
a built-inbuilt-in compassbússola.
257
862047
3327
que lhe dá informação direcional
— tem uma bússola incorporada.
14:37
The puzzleenigma, the mysterymistério was:
How does it do it?
258
865398
2249
O puzzle, o mistério, era:
como é que se faz isso?
14:40
Well, the only theoryteoria in townCidade --
259
868351
3030
Bem, a única teoria que existe
14:43
we don't know if it's the correctum lugar para outro theoryteoria,
but the only theoryteoria in townCidade --
260
871405
3436
— não sabemos se a teoria é correta,
mas é a única que existe —
é que o faz através de algo chamado
emaranhamento quântico.
14:46
is that it does it viaatravés da something
calledchamado quantumquantum entanglementemaranhamento.
261
874865
2984
14:50
InsideDentro the robin'sdo Robin retinaretina --
262
878567
2374
Dentro da retina do pisco
14:52
I kidcriança you not -- insidedentro the robin'sdo Robin retinaretina
is a proteinproteína calledchamado cryptochromeprevenção,
263
880965
4232
— não estou a brincar! —
há uma proteína chamada criptocromo
14:57
whichqual is light-sensitivesensível à luz.
264
885221
1380
que é sensível à luz.
14:58
WithinDentro cryptochromeprevenção, a pairpar of electronselétrons
are quantum-entangledquântica-emaranhados.
265
886625
3939
Dentro do criptocromo, há um par
de eletrões quanticamente emaranhados.
15:02
Now, quantumquantum entanglementemaranhamento
is when two particlespartículas are farlonge apartseparados,
266
890588
3232
Emaranhamento químico é
quando duas partículas estão à distância
15:05
and yetainda somehowde alguma forma remainpermanecer
in contactcontato with eachcada other.
267
893844
2834
mas, de alguma maneira,
permanecem ligadas uma à outra.
Até Einstein detestava esta ideia:
15:08
Even EinsteinEinstein hatedodiou this ideaidéia;
268
896991
1446
15:10
he calledchamado it "spookyassustador actionaçao
at a distancedistância."
269
898461
2039
chamava-lhe "ação fantasma à distância".
15:12
(LaughterRiso)
270
900524
1881
(Risos)
15:14
So if EinsteinEinstein doesn't like it,
then we can all be uncomfortabledesconfortável with it.
271
902429
3443
Se nem Einstein gostava dela,
então podemos estar todos à vontade.
Dois eletrões quanticamente
emaranhados dentro da mesma molécula
15:17
Two quantum-entangledquântica-emaranhados electronselétrons
withindentro a singlesolteiro moleculemolécula
272
905896
2853
15:20
dancedança a delicatedelicado dancedança
273
908773
1471
dançam uma dança delicada
15:22
that is very sensitivesensível
to the directiondireção the birdpássaro fliesmoscas
274
910268
2541
que é muito sensível à direção
em que o pássaro voa
15:24
in the Earth'sDo terra magneticmagnético fieldcampo.
275
912833
1531
relativamente ao campo magnético da Terra.
15:26
We don't know if it's
the correctum lugar para outro explanationexplicação,
276
914848
2610
Não sabemos se é essa a explicação,
15:29
but wowUau, wouldn'tnão seria it be excitingemocionante
if quantumquantum mechanicsmecânica helpsajuda birdspássaros navigatenavegar?
277
917482
4544
mas não seria espetacular
se a mecânica quântica ajudasse
os pássaros a orientarem-se?
15:35
QuantumQuântica biologybiologia is still in it infancyinfância.
278
923069
2721
A biologia quântica
ainda está na sua infância.
15:37
It's still speculativeespeculativo.
279
925814
3484
Ainda é especulativa.
15:41
But I believe it's builtconstruído on solidsólido scienceCiência.
280
929742
3849
Mas acredito que é construída
sobre ciência sólida.
15:45
I alsoAlém disso think that
in the comingchegando decadedécada or so,
281
933917
3809
Também penso que na próxima década
15:49
we're going to startcomeçar to see
that actuallyna realidade, it pervadespermeia life --
282
937750
4841
vamos começar a ver que, na verdade,
ela impregna a vida,
15:54
that life has evolvedevoluiu trickstruques
that utilizeutilizar the quantumquantum worldmundo.
283
942615
4596
que a vida desenvolveu truques
que utilizam o mundo quântico.
16:00
Watch this spaceespaço.
284
948026
1428
Mantenham-se atentos.
16:01
Thank you.
285
949478
1157
Obrigado.
16:02
(ApplauseAplausos)
286
950659
2202
(Aplausos)
Translated by Rafael Galupa
Reviewed by Margarida Ferreira

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ABOUT THE SPEAKER
Jim Al-Khalili - Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge."

Why you should listen
A professor of physics at the University of Surrey, Jim Al-Khalili doubles as a science communicator and broadcaster. He’s the co-author with Johnjoe McFadden of Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology. The book explores this emerging -- and still largely speculative -- area of science suggesting that quantum mechanics may play a role in biology. If so, it may help us understand what drives genetic mutations that lead to cancer, or how robins fly from Scandinavia to the Mediterranean.
More profile about the speaker
Jim Al-Khalili | Speaker | TED.com