Quantum Biology

Es gibt viele biologische Phänomene, die nicht mit den bestehenden biochemischen und physikalischen Modellen über die Funktionsweise lebender Organismen erklärt werden können. So gibt es z.B. keine überzeugende Erklärung für die präzise Gleichmäßigkeit von Bewegungsabläufen, die in großen Vogel- oder Fischschwärmen zu beobachten sind. Bei einigen Arten von Fischen scheint der Schwarm nur einen „Kopf“ zu haben. Sie können die Annäherung eines Feindes wahrnehmen und reagieren bei Ausweichmanövern nicht wie Individuen sondern nahtlos wie eine große Gruppe. Sie können auch spontan eine große „Kugel“ formen, um sich vor dem Beutezug zu schützen. Falls die Gruppe doch auseinander gerissen wird, formieren sich die Individuen mühelos und fast unmittelbar wieder zu einer großen Gruppe, sobald die Gefahr vorüber ist. Bekannt Formen der Kommunikation, wie Sehen und Hören, können nicht die Gleichzeitigkeit des Verhaltens erklären. Es scheint, als ob die Fische einen „sechsten Sinn“ hätten, der ihre Bewegungen steuert, oder sie dem Einfluss einer Art von Feld unterlägen, das sie bei der Koordinierung ihres Verhaltens unterstützt. Könnte eine quantenbasierte Beschreibung der Biologie helfen, dieses Verhalten zu erklären?

Große Vogelschwärme agieren auf eine ähnliche, unerklärliche Weise. Es ist nicht ungewöhnlich für einen Schwarm, auf eine Größe von 100.000 Vögeln anzuwachsen. Trotzdem ist der Schwarm in der Lage, fast augenblicklich die Richtung zu ändern. Schwärme können auch über extrem weite Strecken navigieren, um wiederholt, Jahr für Jahr, zu bestimmten Orten zurückzukehren. Es scheint auch keinen ständigen „Anführer“ in einem Schwarm zu geben, der für den Rest der Gruppe die Richtung vorgibt.

Es gibt inzwischen einen zunehmenden Anteil an mathematischer Forschung auf dem Gebiet des koordinierten Verhaltens, die sich auf die Modellbildung von Bewegungen von Individuen in einer großen Gruppe (z.B. Vögel in einem Schwarm) mit Hilfe einer Reihe von Regeln konzentriert. Mehrfach waren Programmierer in der Lage, diese Regeln für individuelles Handeln in einen Computer einzugeben und als Ergebnis die Simulation des beobachteten koordinierten Gruppenverhaltens zu erhalten. Die Mathematiker behaupten, dass das Verhalten von Vogelschwärmen, durch Extrapolation und Formulierung einfacher Regeln für den einzelnen Vogel, wie „flieg nicht zu dicht an einen andere Vogel heran“ oder „bleib in einem bestimmten Winkel zu einem anderen Vogel“, erklärt werden kann. Diese Modelle können jedoch nicht erklären, warum und wie sich Schwärme überhaupt erst bilden und wie sie bestimmte Ziele erreichen. Entscheidet ein Vogel plötzlich, einen Schwarm zu bilden und andere Vögel schließen sich ihm an? Oder gibt es da eine Art gemeinschaftlichen Vorgehens zu einem exakten Zeitpunkt? Wie entscheiden sie sich für ihren letztendlichen Zielort und wie navigieren sie dorthin? Obwohl alle diese Computermodelle bei der Erklärung hilfreich sind , wie diese Handlungen ausgeführt werden, sind sie dennoch nicht in der Lage zu erklären, warum diese biologischen Phänomene überhaupt erst entstehen.

Die aktuelle Theorie der Biologie ist auch weit davon entfernt, sich über das Wie und Warum grundlegender, menschlicher Körperfunktionen klar zu sein. So kann z.B. noch nicht erklärt werden, wie der menschliche Körper als ein Wärme erzeugendes Objekt funktioniert. Kaltblütige Spezies scheinen dem Zweiten Gesetz der Thermodynamik zu gehorchen, aber warmblütige Spezies tun das nicht. Wärme verbraucht sich bekanntlich nach gewissen Regeln, es ist daher eine beachtliche Leistung,die Körperwärme innerhalb einer Ein-Grad-Celsius-Schwankung aufrecht zu erhalten, besonders wenn man die Anzahl von Zellen im Körper berücksichtigt und den weiten Bereich an äußeren Temperaturen, dem der menschliche Körper ausgesetzt ist.

Auch die derzeitigen Erklärungen, wie das Nervensystem des menschlichen Körpers funktioniert, sind nicht sonderlich zufrieden stellend. Die gegenwärtige Vorstellung besteht darin, dass Neurone wie An- und Ausschalter und Nerven wie Kabel sind, die die Neurone miteinander verbinden. Deshalb könnte das Gehirn mit einem Computer gleichgesetzt werden. Wenn das Nervensystem jedoch nur mit Ionen und der Übertragung von elektrochemischen Signalen zu tun hätte, würde es sicher als eine zusammenhängende Einheit konstruiert worden sein. Stattdessen ist das Nervensystem diskontinuierlich, eher wie wie eine Ansammlung feiner Fasern, die durch den ganzen Körper ziehen, aber nicht mit allem verbunden sind.

Hierüber gab es ausgedehnte Forschungen, die die genauen Untersuchungen dieser Fasern mit einbezogen haben und die versuchten, Wege über die Fasern mit Regionen des Gehirns zu verbinden. Es ist bekannt, dass das Nervensystem bei der neuralen Informationsübertragung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeitet, variierend von schnell bis langsam je nach Durchmesser des kontrollierenden Axons. Das würde jedoch die Koordination jeder Handlung fast unmöglich machen. Jeder, der schon einmal einer Balletttänzerin oder einem olympischen Turner zugeschaut hat, kann beobachten, dass solche Bewegungen ein hohes Maß an Präzision und extreme Flexibilität in den Bewegungen bei erstaunlicher Geschwindigkeit voraussetzen.

Ist es vorstellbar, dass diese Kombination aus haargenauer Präzision und Geschwindigkeit wirklich nur durch eine Anzahl von An- und Ausschaltern gesteuert wird? Oder könnte die unzusammenhängende Natur des Nervensystems besser als Quantensystem beschrieben werden, das in der Lage ist, Information unmittelbar mittels Feldern zu übertragen.? Betrachtet man die Strukturen des Gehirns, deren Hohlräume, Ausrichtung und Platzierung unter Beachtung der Flüssigkeiten und im Verhältnis zu den Ladungen, die durch das Nervensystem aufgebaut wurden, ist es sehr leicht zu erkennen, dass alle für den Aufbau eines komplexen (Quanten-)Feldsystems zur Übertragung von Information erforderlichen Elemente vorhanden sind.

Diese und viele andere Beispiele führen zu dem Schluss, dass die gegenwärtige Art und Weise, wie lebende Organismen gesehen werden, nicht vollständig zufrieden stellt und dass es eines vereinheitlichenderen Ansatzes bedarf. Viele Forscher suchen nach ganzheitlichen Erklärungen und Quantenfeldmechanismen, um die Phänomene zu erklären, was die die Biochemie nicht erklären kann. Dies trifft z. B. auch auf Rupert Sheldrake und seine Theorie der morphogenetischen Felder zu, ebenso auf William Tillers Modell der gerichteten Absicht. Die meisten dieser Forschungen, werden von konventionellen Wissenschaftlern nicht umfassend akzeptiert, obwohl sie überprüfbar sind. Ein Paradigmenwechsel braucht Zeit. Peter Fraser und Harry Massey befinden sich unter denen, die davon überzeugt sind, dass wir uns schon mitten in einer solchen bedeutenden Veränderung der Sichtweise des Körpers und was es heißt, gesund zu sein befinden. Im folgenden Abschnitt werden wir die Arbeit einer Anzahl von Forschern erwähnen, die zu bedeutenden Beiträge auf diesem Feld beigetragen haben.

Ein großer Teil aktueller Arbeiten in der Physik hat gezeigt, dass “nicht-lokale” Interaktion nicht nur möglich ist, sondern einen grundlegenden Aspekt der subatomaren Welt darstellt. Einfach ausgedrückt heißt „nicht-lokal“, dass zwei Dinge (wie z.B. subatomare Teilchen) miteinander interagieren und sich unmittelbar beeinflussen können, auch wenn sie voneinander getrennt sind. Und es ist unerheblich, ob sie nur Nanometer oder Lichtjahre voneinander entfernt sind! Dieses Phänomen wird auch „Quantenverschränkung” genannt. Nehmen wir als Beispiel hierfür zwei Teilchen, die gemeinsam erzeugt wurden. Wenn eines sich „nach oben“ dreht, muss sich der zugehörige Partner „nach unten“ drehen. Ihre Eigenschaften korrelieren miteinander. Wenn also Physiker ein Teilchen messen, wissen sie auch etwas über das andere. Wenn diese beiden Teilchen getrennt werden und man die Rotation eines Teilchens misst. muss sich das andere unmittelbar anpassen, um die Rotationsbeziehung beizubehalten. Diese „unmittelbaren Aktionen auf Entfernung“ widersetzt sich den Gesetzen der klassischen Physik, denn es scheint ja auf der Hand zu liegen, dass irgendeine Art von Information zwischen den Teilchen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs gewesen sein muss, die aber für die klassische Physik die obere Grenze für Bewegung darstellt.

Dem Phänomen der „Schneller-als-das-Licht-Kommunkation“ ging man erst nach, als Einstein in den 1930ern die fundamentalen Prinzipien der Quantentheorie in Frage stellte. Er glaubte, dass die Quantentheorie, die von Niels Bohr und anderen entwickelt worden war und heute die gängige Ansicht der Quantenphysik darstellt, unvollständig sei und in der Zukunft verbessert werden würde. Zusammen mit Boris Podolsky und Nathan Rosen stellte Einstein 1935 ein Gedankenexperiment auf, das als EPR Paradox (benannt nach den Anfangsbuchstaben der drei Wissenschaftler) bekannt wurde. Wir werden das Gedankenexperiment hier nicht erklären. Es genügt zu wissen, dass es die Aufmerksamkeit von vielen Wissenschaftlern auf sich zog, die versucht hatten zu beweisen, dass „Fernwirkung“ (Nicht-Lokalität) entweder möglich oder unmöglich war.

1982 wurde in Paris ein beachtenswertes Experiment von einem Forscherteam, angeleitet von dem Physiker Alan Aspect, durchgeführt. Dieses geniale Experiment basierte auf dem EPR Paradox und der Bell’schen Ungleichung (nach John Bell). Es war das erste, das das Prinzip der Quantenverschränkung „bewies“. Die Ergebnisse von Aspects Experiment zeigten deutlich, dass subatomare Teilchen, die einst gekoppelt waren und dann getrennt wurden, immer noch auf irgendeiner grundlegenden Ebene miteinander verbunden sind. In der 2003er Ausgabe von New Scientist wurde über ein jüngeres Experiment von Quantenverschränkung berichtet, das von Forschern in Österreich ausgeführt und von Markus Aspelmeyer geleitet wurde. Sie waren in der Lage, verbundene Photonen ohne Verwendung von optischen Fasern erfolgreich zu gegenüberliegenden Seiten der Donau zu schicken. Jedes Jahr erscheinen mehr wissenschaftliche Beweise, die diese Theorie der Quantenverschränkung im Universum untermauern.

Schon 1959 führten David Bohm und sein Forschungsassistent, Yakir Aharonov, ein Experiment durch, das diese Sichtweise unterstützte. Heute bekannt als der Bohm-Aharonov (AB)-Effekt, fanden sie heraus, dass unter bestimmten Umständen, Elektronen die Lage eines benachbarten Magnetfeldes „fühlen“ können, obwohl sie in Bereichen des Raums reisen, in denen die Feldstärke Null ist. Dieses Beispiel für Quantenverschränkung ließ Bohm seine Theorie hinsichtlich der Impliziten Ordnung in der Welt der Materie und, als Ergänzung, in biologischen Systemen entwickeln. Die Implizite Ordnung ist die eigentliche grundlegende Einheit, die die materielle Welt durchdringt und alle Materie miteinander verbindet.

Neuere Forschungen haben Quantenprozesse im menschlichen Körper untersucht, einschließlich der elektromagnetischen Prozesse, die Aspekte der Physiologie erklären können, die die Biologen schon lange verblüffen. Eines der untersuchten elektromagnetischen Phänomene ist die Lichtemission von Körperzellen: Biophotonen. Professor Fritz-Albert Popp, Vizepräsident des International Institute of Biophysics (dt: Internationales Institut für Biophysik) ist ein Pionier der Biophotonen-Forschung.

1976 entwickelten Popp und Ruth sehr empfindliche experimentelle Geräte, die die extrem geringe Mengen von Lichtemission (im Bereich von 400 bis 800 nm) in menschlichen Zellen messen konnten. Sie prägten den Ausdruck „Biophotonen“, um den biologischen Ursprung und den Quantencharakter dieser Strahlung auszudrücken. Seit der Entdeckung wurden stichhaltige Beweise veröffentlicht, die zeigten, dass die DNS eine der Quellen für Biophotonen ist und dass es eine Struktur im biophotonischen Feld gibt. Zusätzlich gibt es Belege, die die Idee stützen, dass Biophotonen für das Auslösen einiger, biochemischer Reaktionen zwischen und in den Zellen verantwortlich sind. Die Forschungsgruppe um Popp hat auch Biophotonenmessungen des gesamten menschlichen Körpers über einen Zeitraum von vielen Monaten aufgezeichnet. Diese Messungen enthüllen, dass die Biophotonenfelder sowohl den gesamten biologischen Rhythmus als auch die links-rechts Symmetrie korrespondierender Punkte auf dem Körper gesunder Menschen widerspiegeln.

Seit den frühen 1970er Jahren führt Cyril W. Smith, ein britischer Ingenieur für Biomedizin und Physiker, Experimente in diesem Bereich durch. Sein Hintergrund als Leitender Dozent für Elektronik und Elektrotechnik ermöglichte es ihm, radiästhetische Techniken zu entwickeln, um insbesondere „feine“ elektromagnetische Felder und Strahlung zu untersuchen. Seit 1973 leitet er Studien über die Wechselwirkung von kohärenten elektromagnetischen Feldern in lebenden Systemen und biologischem Material. Er schließt daraus, dass lebende Systeme ein charakteristisches Muster von Frequenzen als einen Ausdruck ihrer elektromagnetischen Aktivitäten produzieren. Diese Frequenzen sind stark genug, um sichtbare Synchronisation bei Kaulquappen in Präsenz von gelbem Licht hervorzurufen. Smith nimmt an, dass Biokommunikation zwischen Organismen stattfindet, wenn Licht und ein schwaches elektromagnetisches Feld vorhanden sind. Er postuliert, dass diese unsichtbare Informationsübertragung durch das makroskopische System geleistet wird, das auf Photonenaustausch in Anwesenheit magnetischer Vektorpotentiale beruht. Seine Theorie hat klare Verbindungen zu Popps Konzept der Biophotonen.

Matti Pitkanen, ein finnischer theoretischer Physiker, behauptet, dass viele Prinzipien der Quantenphysik auf biologische Systeme angewendet werden können. Er stellt sich vor, dass Informationstransfer in der Biologie mittels supraleitfähiger Bahnen stattfindet und dass Elektronen und Photonen Träger dieser Information sind. Seine Arbeit wurde durch Experimente von Freeman W. Cope aus den 70er Jahren untermauert. Cope leistete grundlegende Arbeit, Physik und Biologie miteinander zu verbinden und entwickelte eine Halbleiter-Theorie für biologische Prozesse. Er folgerte, dass die Aktivität in den Zellen nicht nur elektrochemisch sei und betrachtete die Zellfunktionen so, als seien die Organellen dreidimensionalen Halbleiter. Seine Theorie besagt, dass alle Strukturen innerhalb einer Zelle als in einem Feld befindlich angesehen werden können, in dem eine konstante Wechselwirkung zwischen allen subatomaren Teilchen und nicht nur zwischen den Ladungen der Elektronen stattfindet. Cope veranschaulichte in einem 1978 veröffentlichen Aufsatz, dass hydrierte Nukleinsäuren oder trockenes Melanin bei Messungen von elektrischer Leitfähigkeit einen Niederfrequenzton erzeugen, wenn diese einem Magnetfeld bei Raumtemperatur ausgesetzt werden. Hieraus schloss er, dass Supraleitfähigkeit, analog zur Supraleitfähigkeit in Metallen bei sehr geringen Temperaturen, in lebenden Systemen in der Anwesenheit eines Magnetfeldes auftritt. Insgesamt ist er der Ansicht, dass supraleitfähige Bahnen eine steuernde Funktion in biologischen Prozessen haben.

Diese Forscher und viele andere, die wir hätten benennen können, scheinen in derselben Richtung zu denken, dass es nämlich zusätzlich zu den biochemischen oder physikalischen Systemen eine Art Feld oder biologische Energie-Steuerungs-Systeme gibt. Peter Frasers Forschung führt zu ähnlichen Schlussfolgerungen. Nach fast fünfundzwanzig Jahren der Forschung hatte Peter Fraser Beweise dafür zusammengetragen, wie ein quantenelektrodynamisches Feld, das er das menschliche Körperfeld (HBF) nennt,den biochemischen Aktivitäten des Körpers zu Grunde liegt und sie steuert. Er hat die „Struktur“ des Körperfeldes kartographiert, und bestimmte Aspekte wie Energetische Treiber, Integratoren und Terrains detailliert dargestellt. Sein Modell zeigt, wie das gesamte Körperfeld aus Unterfeldern besteht, die sich parallel zur morphologischen Struktur des Fötus ausprägen und sich in dem Maße entwickeln, wie es Organe und Organsysteme tun. Er hat detaillierte Informationswege im Körperfeld entdeckt, die mit einer Vielzahl spezifischer physiologischer Prozesse korrelieren. Seine Theorie ist eine echte Brücke zwischen Biologie und Physik und hat bedeutende Konsequenze für die Erklärung, wie der Körper seine Gesundheit einerseits einbüßt als auch andererseits wiedergewinnt. Wenn Sie mehr über Frasers Forschung wissen möchten, können Sie das Buch The Unfurned Stone – Der nicht umgedrehte Stein lesen.

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