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 | Speaker | TED.com
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Jim Al-Khalili: How quantum biology might explain life's biggest questions

Jim Al-Khalili: Cómo podría explicar la biología cuántica las mayores preguntas de la vida

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¿Cómo sabe un petirrojo volar al sur? La respuesta podría ser más extraña de lo que piensas; la física cuántica puede estar involucrada. Jim Al-Khalili repasa el muy nuevo y muy extraño mundo de la biología cuántica, algo que Einstein una vez llamó "acción fantasmal a distancia" que ayuda a las aves a navegar, y cuyos efectos cuánticos podrían explicar el origen de la vida misma.
- 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 introduceintroducir you
to an emergingemergentes areazona of scienceciencia,
0
1190
4528
Me gustaría presentarles
un área emergente de la ciencia,
00:17
one that is still speculativeespeculativo
but hugelyenormemente excitingemocionante,
1
5742
3943
que sigue siendo especulativa,
pero muy emocionante, y,
00:21
and certainlyciertamente one
that's growingcreciente very rapidlyrápidamente.
2
9709
2629
sin duda, un área que está
creciendo muy rápidamente.
00:25
QuantumCuántico biologybiología
askspregunta a very simplesencillo questionpregunta:
3
13448
4048
La biología cuántica plantea
una pregunta muy simple:
00:29
Does quantumcuántico mechanicsmecánica --
4
17520
1350
¿Juega la mecánica cuántica
00:30
that weirdextraño and wonderfulmaravilloso
and powerfulpoderoso theoryteoría
5
18894
3302
--esa teoría extraña,
maravillosa y potente
00:34
of the subatomicsubatómico worldmundo
of atomsátomos and moleculesmoléculas
6
22220
2688
del mundo subatómico
de átomos y moléculas
00:36
that underpinsunderpins so much
of modernmoderno physicsfísica and chemistryquímica --
7
24932
3488
que sustenta gran parte de
la física moderna y la química---
00:40
alsoademás playjugar a rolepapel insidedentro the livingvivo cellcelda?
8
28444
3412
también un papel en el interior
de la célula viva?
00:43
In other wordspalabras: Are there processesprocesos,
mechanismsmecanismos, phenomenafenómenos
9
31880
4079
En otras palabras: ¿Existen
procesos, mecanismos, fenómenos,
00:47
in livingvivo organismsorganismos
that can only be explainedexplicado
10
35983
3988
en los organismos vivos
que solo pueden explicarse
00:51
with a helpingración handmano
from quantumcuántico mechanicsmecánica?
11
39995
2743
con ayuda de la mecánica cuántica?
00:55
Now, quantumcuántico biologybiología isn't newnuevo;
12
43546
1637
La biología cuántica no es nueva;
00:57
it's been around sinceya que the earlytemprano 1930s.
13
45207
2401
ha estado presente
desde la década de 1930.
00:59
But it's only in the last decadedécada or so
that carefulcuidadoso experimentsexperimentos --
14
47928
3715
Pero solo en la última década más o menos
los experimentos minuciosos,
01:03
in biochemistrybioquímica labslaboratorios,
usingutilizando spectroscopyespectroscopia --
15
51667
3464
en laboratorios de bioquímica,
usando espectroscopia,
01:07
have shownmostrado very clearclaro, firmfirma evidenceevidencia
that there are certaincierto specificespecífico mechanismsmecanismos
16
55155
6863
han mostrado clara y firme evidencia
de que hay ciertos mecanismos específicos
01:14
that requireexigir quantumcuántico mechanicsmecánica
to explainexplique them.
17
62042
2511
que requieren de la mecánica cuántica
para que puedan explicarse.
01:17
QuantumCuántico biologybiología bringstrae togetherjuntos
quantumcuántico physicistsfísicos, biochemistsbioquímicos,
18
65674
3329
La biología cuántica reúne
a los físicos cuánticos, bioquímicos,
01:21
molecularmolecular biologistsbiólogos --
it's a very interdisciplinaryinterdisciplinario fieldcampo.
19
69027
3641
biólogos moleculares...
es un campo muy interdisciplinario.
01:24
I come from quantumcuántico physicsfísica,
so I'm a nuclearnuclear physicistfísico.
20
72692
3929
Vengo de la física cuántica,
así que soy físico nuclear.
01:28
I've spentgastado more than threeTres decadesdécadas
21
76645
2265
He pasado más de tres décadas
01:30
tryingmolesto to get my headcabeza
around quantumcuántico mechanicsmecánica.
22
78934
2929
tratando de entender
la mecánica cuántica.
01:33
One of the foundersfundadores
of quantumcuántico mechanicsmecánica, NielsNiels BohrBohr,
23
81887
2493
Uno de los fundadores de
la mecánica cuántica, Niels Bohr,
01:36
said, If you're not astonishedasombrado by it,
then you haven'tno tiene understoodentendido it.
24
84404
3350
dijo: Si Ud. no está asombrado por
ella, entonces no la ha entendido.
01:40
So I sortordenar of feel happycontento
that I'm still astonishedasombrado by it.
25
88237
2843
Así que me satisface estar
todavía asombrado por ella.
Eso es bueno.
01:43
That's a good thing.
26
91104
1745
Pero significa que estudio estructuras
muy pequeñas del universo,
01:44
But it meansmedio I studyestudiar the very
smallestpequeñísimo structuresestructuras in the universeuniverso --
27
92873
6885
01:51
the buildingedificio blocksbloques of realityrealidad.
28
99782
2075
los bloques de construcción
de la realidad.
01:53
If we think about the scaleescala of sizetamaño,
29
101881
3215
Si pensamos en la escala de tamaños,
01:57
startcomienzo with an everydaycada día objectobjeto
like the tennistenis ballpelota,
30
105120
2952
comienza con un objeto cotidiano
como la pelota de tenis,
02:00
and just go down orderspedidos
of magnitudemagnitud in sizetamaño --
31
108096
2901
y acaba con órdenes de
gran magnitud de tamaño:
02:03
from the eyeojo of a needleaguja down to a cellcelda,
down to a bacteriumbacteria, down to an enzymeenzima --
32
111021
5197
desde el ojo de una aguja hasta
la célula, la bacteria y la enzima,
02:08
you eventuallyfinalmente reachalcanzar the nano-worldnano-mundo.
33
116242
1729
para llegar, finalmente, al nanomundo.
02:09
Now, nanotechnologynanotecnología maymayo be
a termtérmino you've heardoído of.
34
117995
2495
Puede que hayan oído hablar
de la nanotecnología.
Un nanómetro es la mil millonésima
parte de un metro.
02:12
A nanometernanómetro is a billionthbillonésimo of a metermetro.
35
120841
2853
Mi área es el núcleo atómico,
el pequeño punto dentro de un átomo.
02:16
My areazona is the atomicatómico nucleusnúcleo,
whichcual is the tinyminúsculo dotpunto insidedentro an atomátomo.
36
124560
4370
Es incluso más pequeño en escala.
02:20
It's even smallermenor in scaleescala.
37
128954
1932
Este es el dominio
de la mecánica cuántica,
02:22
This is the domaindominio of quantumcuántico mechanicsmecánica,
38
130910
1918
02:24
and physicistsfísicos and chemistsfarmacia
have had a long time
39
132852
2516
y los físicos y los químicos
han tenido mucho tiempo
02:27
to try and get used to it.
40
135392
1301
para tratar de acostumbrarse a él.
02:29
BiologistsBiólogos, on the other handmano,
have got off lightlyligeramente, in my viewver.
41
137248
4457
Los biólogos, por el contrario, lo han
tratado a la ligera, en mi opinión.
02:34
They are very happycontento with theirsu
balls-and-sticksbolas y palos modelsmodelos of moleculesmoléculas.
42
142071
4331
Ellos están muy contentos con sus
modelos de moléculas de bolas y palillos
02:38
(LaughterRisa)
43
146426
1082
(Risas)
Las bolas son los átomos, los palillos
los enlaces entre los átomos.
02:39
The ballsbolas are the atomsátomos, the stickspalos
are the bondscautiverio betweenEntre the atomsátomos.
44
147532
3198
Y cuando no pueden construirlos
físicamente en el laboratorio,
02:42
And when they can't buildconstruir them
physicallyfísicamente in the lablaboratorio,
45
150754
2494
02:45
nowadayshoy en día, they have
very powerfulpoderoso computersordenadores
46
153272
2392
hoy en día, tienen
computadoras muy potentes
02:47
that will simulatesimular a hugeenorme moleculemolécula.
47
155688
1967
que simularán una molécula enorme.
02:49
This is a proteinproteína madehecho up
of 100,000 atomsátomos.
48
157679
3664
Esta es una proteína formada
por 100 000 átomos.
02:54
It doesn't really requireexigir much in the way
of quantumcuántico mechanicsmecánica to explainexplique it.
49
162003
4335
No precisa mucho que la mecánica
cuántica se lo explique.
02:59
QuantumCuántico mechanicsmecánica
was developeddesarrollado in the 1920s.
50
167695
2889
La mecánica cuántica se desarrolló
en la década de 1920.
Es un conjunto de reglas e ideas
matemáticas bellas y poderosas
03:02
It is a setconjunto of beautifulhermosa and powerfulpoderoso
mathematicalmatemático rulesreglas and ideasideas
51
170965
6880
03:09
that explainexplique the worldmundo of the very smallpequeña.
52
177869
2608
que explican el mundo de lo muy pequeño.
03:12
And it's a worldmundo that's very differentdiferente
from our everydaycada día worldmundo,
53
180501
3372
Y es un mundo muy diferente
a nuestro mundo cotidiano,
compuesto por miles
de millones de átomos.
03:15
madehecho up of trillionstrillones of atomsátomos.
54
183897
1519
03:17
It's a worldmundo builtconstruido
on probabilityprobabilidad and chanceoportunidad.
55
185440
3557
Es un mundo construido sobre
la probabilidad y posibilidad.
03:21
It's a fuzzyborroso worldmundo.
56
189818
1302
Es un mundo difuso.
03:23
It's a worldmundo of phantomsfantasmas,
57
191144
1730
Es un mundo de fantasmas, donde
03:24
where particlespartículas can alsoademás behavecomportarse
like spread-outdesplegado wavesolas.
58
192898
3348
las partículas también se pueden
comportar como ondas de propagación.
Si imaginamos la mecánica cuántica
o la física cuántica,
03:30
If we imagineimagina quantumcuántico mechanicsmecánica
or quantumcuántico physicsfísica, then,
59
198157
2862
03:33
as the fundamentalfundamental
foundationFundación of realityrealidad itselfsí mismo,
60
201043
5214
como la base fundamental
de la realidad misma,
entonces no es extraño
que digamos que
03:38
then it's not surprisingsorprendente that we say
61
206281
1730
03:40
quantumcuántico physicsfísica underpinsunderpins
organicorgánico chemistryquímica.
62
208035
2420
la física cuántica sustenta
la química orgánica.
03:42
After all, it givesda us
the rulesreglas that tell us
63
210479
2120
Después de todo, da las reglas
que dictan
03:44
how the atomsátomos fitajuste togetherjuntos
to make organicorgánico moleculesmoléculas.
64
212623
2641
cómo los átomos se unen
para formar moléculas orgánicas.
03:47
OrganicOrgánico chemistryquímica,
scaledescamoso up in complexitycomplejidad,
65
215288
3239
La química orgánica,
ampliada en la complejidad,
03:50
givesda us molecularmolecular biologybiología,
whichcual of coursecurso leadsconduce to life itselfsí mismo.
66
218551
3322
nos da la biología molecular,
que por supuesto lleva a la vida misma.
Así que en cierto modo,
no es una sorpresa.
03:54
So in a way, it's sortordenar of not surprisingsorprendente.
67
222174
1977
03:56
It's almostcasi trivialtrivial.
68
224175
1214
Es casi trivial: uno dice:
03:57
You say, "Well, of coursecurso life ultimatelypor último
mustdebe dependdepender of quantumcuántico mechanicsmecánica."
69
225413
4220
"En última instancia, la vida
depende de la mecánica cuántica".
04:02
But so does everything elsemás.
70
230141
2390
Pero lo mismo ocurre con todo lo demás.
También lo hace toda
la materia inanimada,
04:04
So does all inanimateinanimado matterimportar,
madehecho up of trillionstrillones of atomsátomos.
71
232555
3615
formada por miles
de millones de átomos.
04:08
UltimatelyPor último, there's a quantumcuántico levelnivel
72
236501
4878
En última instancia,
hay un nivel cuántico
04:13
where we have to delveahondar into
this weirdnessrareza.
73
241403
2183
donde tenemos que
profundizar en esta rareza.
04:15
But in everydaycada día life,
we can forgetolvidar about it.
74
243610
2416
Pero en la vida cotidiana,
podemos olvidarlo.
04:18
Because onceuna vez you put togetherjuntos
trillionstrillones of atomsátomos,
75
246404
3199
Porque una vez que
juntas billones de átomos,
la rareza cuántica
simplemente se disuelve.
04:21
that quantumcuántico weirdnessrareza
just dissolvesse disuelve away.
76
249627
2615
La biología cuántica no trata de esto.
04:27
QuantumCuántico biologybiología isn't about this.
77
255288
2569
La biología cuántica no es tan obvia.
04:29
QuantumCuántico biologybiología isn't this obviousobvio.
78
257881
2556
04:32
Of coursecurso quantumcuántico mechanicsmecánica
underpinsunderpins life at some molecularmolecular levelnivel.
79
260461
4229
Claro, la mecánica cuántica sustenta
la vida en algún nivel molecular.
04:37
QuantumCuántico biologybiología is about looking
for the non-trivialno trivial --
80
265254
6004
La biología cuántica trata
de buscar lo no trivial,
04:43
the counterintuitivecontraintuitivo ideasideas
in quantumcuántico mechanicsmecánica --
81
271282
4476
las ideas contraintuitivas
en la mecánica cuántica...
y al observar si lo hacen, ciertamente,
juegan un papel importante
04:47
and to see if they do, indeeden efecto,
playjugar an importantimportante rolepapel
82
275782
3015
04:50
in describingdescribiendo the processesprocesos of life.
83
278821
2452
en la descripción
de los procesos de la vida.
04:54
Here is my perfectPerfecto exampleejemplo
of the counterintuitivenesscontrainteligencia
84
282653
5220
Este es mi ejemplo perfecto
de la contraintuitividad
04:59
of the quantumcuántico worldmundo.
85
287897
1446
del mundo cuántico.
Es el esquiador cuántico.
05:01
This is the quantumcuántico skieresquiador.
86
289367
1251
05:02
He seemsparece to be intactintacto,
he seemsparece to be perfectlyperfectamente healthysaludable,
87
290642
2640
Parece intacto, y perfectamente sano,
05:05
and yettodavía, he seemsparece to have goneido around
bothambos sideslados of that treeárbol at the samemismo time.
88
293306
4127
y, sin embargo, parece que ha bordeado
ambos lados de ese árbol al mismo tiempo.
05:09
Well, if you saw trackspistas like that
89
297457
1663
Bueno, si vieron pistas como esas
05:11
you'dtu hubieras guessadivinar it was some
sortordenar of stunttruco, of coursecurso.
90
299144
2309
se imaginarán que es un truco,
por supuesto.
05:13
But in the quantumcuántico worldmundo,
this happenssucede all the time.
91
301477
2591
Pero en el mundo cuántico,
esto sucede todo el tiempo.
Las partículas pueden ser multitarea,
pueden estar en dos lugares a la vez.
05:16
ParticlesPartículas can multitaskTarea múltiple,
they can be in two placeslugares at onceuna vez.
92
304864
3026
05:19
They can do more than one thing
at the samemismo time.
93
307914
2328
Pueden hacer más
de una cosa a la vez.
05:22
ParticlesPartículas can behavecomportarse
like spread-outdesplegado wavesolas.
94
310266
2643
Las partículas pueden comportarse
como ondas de propagación.
05:25
It's almostcasi like magicmagia.
95
313298
1599
Es casi como magia.
05:27
PhysicistsFísicos and chemistsfarmacia have had
nearlycasi a centurysiglo
96
315538
2749
Los físicos y químicos
han tenido casi un siglo
05:30
of tryingmolesto to get used to this weirdnessrareza.
97
318311
2646
para acostumbrarse a esta rareza.
No culpo a los biólogos
05:33
I don't blameculpa the biologistsbiólogos
98
321445
1350
por no haber podido o querido
aprender mecánica cuántica.
05:34
for not havingteniendo to or wantingfalto
to learnaprender quantumcuántico mechanicsmecánica.
99
322819
2635
05:37
You see, this weirdnessrareza is very delicatedelicado;
100
325478
3198
Esta rareza es muy delicada;
05:40
and we physicistsfísicos work very harddifícil
to maintainmantener it in our labslaboratorios.
101
328700
4450
y los físicos trabajamos arduamente
para mantenerlo en nuestros laboratorios.
05:45
We coolguay our systemsistema down
to nearcerca absoluteabsoluto zerocero,
102
333174
4204
Enfriamos nuestro sistema
hasta cerca del cero absoluto,
llevamos a cabo experimentos
en el vacío,
05:49
we carryllevar out our experimentsexperimentos in vacuumsaspiradoras,
103
337402
1945
tratamos de aislarlos de
cualquier perturbación externa.
05:51
we try and isolateaislar it
from any externalexterno disturbancedisturbio.
104
339371
3527
05:55
That's very differentdiferente from the warmcalentar,
messysucio, noisyruidoso environmentambiente of a livingvivo cellcelda.
105
343602
5078
Muy diferente al ambiente cálido,
desordenado y ruidoso de una célula viva.
La biología en sí misma,
si piensan en la biología molecular,
06:01
BiologyBiología itselfsí mismo, if you think of
molecularmolecular biologybiología,
106
349960
2787
parece haber funcionado muy bien
describiendo todos los procesos de la vida
06:04
seemsparece to have donehecho very well
in describingdescribiendo all the processesprocesos of life
107
352771
3457
06:08
in termscondiciones of chemistryquímica --
chemicalquímico reactionsreacciones.
108
356252
2486
en términos químicos,
como reacciones químicas.
06:10
And these are reductionistreduccionista,
deterministicdeterminista chemicalquímico reactionsreacciones,
109
358762
4850
Y estas son las reacciones químicas
reduccionistas, deterministas,
06:15
showingdemostración that, essentiallyesencialmente, life is madehecho
of the samemismo stuffcosas as everything elsemás,
110
363636
5114
que muestran que, en esencia,
la vida está hecha de la misma
materia que todo lo demás,
y si podemos olvidarnos de la
mecánica cuántica en el mundo macro,
06:20
and if we can forgetolvidar about quantumcuántico
mechanicsmecánica in the macromacro worldmundo,
111
368774
3060
06:23
then we should be ablepoder to forgetolvidar
about it in biologybiología, as well.
112
371858
3246
entonces deberíamos poder olvidarnos
de él en la biología, también.
06:27
Well, one man beggedsuplicado
to differdiferir de with this ideaidea.
113
375706
3364
Bueno, un hombre no estuvo
de acuerdo con esta idea.
Erwin Schrödinger,
del famoso gato de Schrödinger,
06:32
ErwinErwin SchrSchrödingerdinger,
of SchrSchrödinger'sdinger's CatGato famefama,
114
380062
3469
fue un físico austríaco.
06:35
was an Austrianaustriaco physicistfísico.
115
383555
1317
06:36
He was one of the foundersfundadores
of quantumcuántico mechanicsmecánica in the 1920s.
116
384896
3183
Uno de los fundadores de la mecánica
cuántica en la década de 1920.
06:40
In 1944, he wroteescribió a booklibro
calledllamado "What is Life?"
117
388663
2707
En 1944, escribió un libro titulado:
"¿Qué es la vida?"
06:43
It was tremendouslytremendamente influentialinfluyente.
118
391839
1731
Tuvo una tremenda influencia.
06:45
It influencedinfluenciado FrancisFrancisco CrickTortícolis
and JamesJames WatsonWatson,
119
393594
2881
Influyó en Francis Crick
y en James Watson,
06:48
the discoverersdescubridores of the double-helixdoble hélice
structureestructura of DNAADN.
120
396499
2523
descubridores de la estructura
de doble hélice del ADN.
06:51
To paraphraseparáfrasis a descriptiondescripción
in the booklibro, he saysdice:
121
399343
3668
Parafraseando una descripción
en el libro, dice:
06:55
At the molecularmolecular levelnivel,
livingvivo organismsorganismos have a certaincierto orderorden,
122
403035
5786
A nivel molecular, los organismos vivos
tienen un cierto orden,
07:00
a structureestructura to them that's very differentdiferente
123
408845
3232
una estructura para ellos
que es muy diferente
07:04
from the randomaleatorio thermodynamictermodinámico jostlingempujones
of atomsátomos and moleculesmoléculas
124
412101
4736
de los empujones termodinámicos
aleatorios de átomos y moléculas
07:08
in inanimateinanimado matterimportar
of the samemismo complexitycomplejidad.
125
416861
3706
existente en la materia inanimada
de la misma complejidad.
De hecho, la materia viva parece
comportarse en este orden,
07:13
In facthecho, livingvivo matterimportar seemsparece to behavecomportarse
in this orderorden, in a structureestructura,
126
421504
5014
en una estructura,
07:18
just like inanimateinanimado matterimportar
cooledenfriado down to nearcerca absoluteabsoluto zerocero,
127
426542
3834
al igual que la materia inanimada
se enfría hasta cerca del cero absoluto,
07:22
where quantumcuántico effectsefectos
playjugar a very importantimportante rolepapel.
128
430400
3033
donde los efectos cuánticos
juegan un papel muy importante.
07:26
There's something specialespecial
about the structureestructura -- the orderorden --
129
434280
4160
Hay algo especial acerca
de la estructura, del orden
en el interior de una célula viva.
07:30
insidedentro a livingvivo cellcelda.
130
438464
1560
07:32
So, SchrSchrödingerdinger speculatedespeculado that maybe
quantumcuántico mechanicsmecánica playsobras de teatro a rolepapel in life.
131
440048
5293
Así, Schrödinger especuló con que
la mecánica cuántica, tal vez,
jugara un papel en la vida.
07:38
It's a very speculativeespeculativo,
far-reachingde largo alcance ideaidea,
132
446096
3425
Es una idea muy especulativa
de largo alcance,
07:41
and it didn't really go very farlejos.
133
449545
2873
y, en realidad, no llegó muy lejos.
Pero, como ya dije al principio,
07:45
But as I mentionedmencionado at the startcomienzo,
134
453536
1533
07:47
in the last 10 yearsaños, there have been
experimentsexperimentos emergingemergentes,
135
455093
2799
en los últimos 10 años,
han surgido experimentos,
07:49
showingdemostración where some of these
certaincierto phenomenafenómenos in biologybiología
136
457916
4055
que evidencian que algunos
fenómenos en biología
parecen requerir
de la mecánica cuántica.
07:53
do seemparecer to requireexigir quantumcuántico mechanicsmecánica.
137
461995
1763
07:55
I want to sharecompartir with you
just a fewpocos of the excitingemocionante onesunos.
138
463782
3123
Quiero compartirles algunos
de los más emocionantes.
Este es uno de los fenómenos
más conocidos en el mundo cuántico,
08:00
This is one of the best-knownmás conocido
phenomenafenómenos in the quantumcuántico worldmundo,
139
468215
3707
08:03
quantumcuántico tunnelingtunelización.
140
471946
1701
el túnel cuántico.
08:05
The boxcaja on the left showsmuestra
the wavelikeondulado, spread-outdesplegado distributiondistribución
141
473671
4389
A la izquierda de la pared se muestra
el paquete de ondas, que extiende
08:10
of a quantumcuántico entityentidad --
a particlepartícula, like an electronelectrón,
142
478084
2761
una entidad cuántica,
una partícula, como un electrón,
08:12
whichcual is not a little ballpelota
bouncingfuerte off a wallpared.
143
480869
3637
que no es una pequeña pelota
que rebota en una pared.
08:16
It's a waveola that has a certaincierto probabilityprobabilidad
of beingsiendo ablepoder to permeateimpregnar
144
484530
4739
Es una onda que tiene
una cierta probabilidad de permear
a través de una pared sólida,
08:21
throughmediante a solidsólido wallpared, like a phantomfantasma
leapingsaltando throughmediante to the other sidelado.
145
489293
3406
como un fantasma que la atraviesa
hasta el otro lado.
08:24
You can see a faintdébil smudgemancha of lightligero
in the right-handmano derecha boxcaja.
146
492723
4098
Se ve una mancha tenue de
luz en la parte derecha.
El túnel cuántico sugiere que
08:29
QuantumCuántico tunnelingtunelización suggestssugiere that a particlepartícula
can hitgolpear an impenetrableimpenetrable barrierbarrera,
147
497773
4612
una partícula puede golpear
una barrera impenetrable,
y, sin embargo, de algún modo,
como por arte de magia,
08:34
and yettodavía somehowde algun modo, as thoughaunque by magicmagia,
148
502409
2460
08:36
disappeardesaparecer from one sidelado
and reappearreaparecer on the other.
149
504893
2444
desaparece de un lado
y reaparece en el otro.
La forma más bonita de explicarlo es que
si quieren lanzar una pelota a una pared,
08:39
The nicestmejor way of explainingexplicando it is
if you want to throwlanzar a ballpelota over a wallpared,
150
507658
4251
hay que darle
con la energía suficiente
08:43
you have to give it enoughsuficiente energyenergía
to get over the topparte superior of the wallpared.
151
511933
3577
para alcanzar
la parte superior de la pared.
08:47
In the quantumcuántico worldmundo,
you don't have to throwlanzar it over the wallpared,
152
515534
3058
En el mundo cuántico, no hay que
lanzarla por encima del muro,
08:50
you can throwlanzar it at the wallpared,
and there's a certaincierto non-zerodistinto de cero probabilityprobabilidad
153
518616
3407
se puede lanzar a la pared, con una
cierta probabilidad distinta de cero
08:54
that it'llva a disappeardesaparecer on your sidelado,
and reappearreaparecer on the other.
154
522047
3323
de que desaparezca de su lado,
y aparezca en el otro.
Esto no es especulación, por cierto.
08:57
This isn't speculationespeculación, by the way.
155
525394
1678
08:59
We're happycontento -- well, "happycontento"
is not the right wordpalabra --
156
527096
3396
Estamos felices, bueno "felices"
no es la palabra correcta,
09:02
(LaughterRisa)
157
530516
2045
(Risas)
estamos familiarizados con esto.
09:04
we are familiarfamiliar with this.
158
532585
1618
09:06
(LaughterRisa)
159
534227
2745
(Risas)
09:08
QuantumCuántico tunnelingtunelización
takes placelugar all the time;
160
536996
2294
El túnel cuántico tiene lugar
todo el tiempo;
09:11
in facthecho, it's the reasonrazón our SunSol shinesbrilla.
161
539314
2667
de hecho, es la razón
de que nuestro Sol brille.
Las partículas se funden,
09:14
The particlespartículas fusefusible togetherjuntos,
162
542655
1509
09:16
and the SunSol turnsvueltas hydrogenhidrógeno
into heliumhelio throughmediante quantumcuántico tunnelingtunelización.
163
544188
3698
y el Sol convierte hidrógeno
en helio a través del túnel cuántico.
Ya en los años 70 y 80, se descubrió
que el efecto túnel cuántico también
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovereddescubierto
that quantumcuántico tunnelingtunelización alsoademás takes placelugar
164
549464
5220
ocurre en el interior de las células.
09:26
insidedentro livingvivo cellsCélulas.
165
554708
1192
09:28
EnzymesEnzimas, those workhorsescaballos de batalla of life,
the catalystscatalizadores of chemicalquímico reactionsreacciones --
166
556290
6266
Las enzimas, los caballos
de batalla de la vida,
los catalizadores de
las reacciones químicas,
09:34
enzymesenzimas are biomoleculesbiomoléculas that speedvelocidad up
chemicalquímico reactionsreacciones in livingvivo cellsCélulas,
167
562580
4166
son biomoléculas que aceleran
las reacciones químicas
en las células vivas,
09:38
by manymuchos, manymuchos orderspedidos of magnitudemagnitud.
168
566770
1703
en muchos órdenes de magnitud.
09:40
And it's always been a mysterymisterio
how they do this.
169
568497
2784
Y siempre ha sido un misterio
cómo lo hacen.
Bueno, se descubrió
09:43
Well, it was discovereddescubierto
170
571650
1189
que uno de los trucos es que las enzimas
han evolucionado para usarlo
09:44
that one of the trickstrucos that enzymesenzimas
have evolvedevolucionado to make use of,
171
572863
4852
09:49
is by transferringtransferencia subatomicsubatómico particlespartículas,
like electronselectrones and indeeden efecto protonsprotones,
172
577739
5228
mediante la transferencia
de partículas subatómicas,
como los electrones y,
de hecho, los protones,
09:54
from one partparte of a moleculemolécula
to anotherotro viavía quantumcuántico tunnelingtunelización.
173
582991
4661
de una parte de una molécula
a otra a través del túnel cuántico.
Es eficiente, es rápido,
puede desaparecer,
10:00
It's efficienteficiente, it's fastrápido,
it can disappeardesaparecer --
174
588333
2851
10:03
a protonprotón can disappeardesaparecer from one placelugar,
and reappearreaparecer on the other.
175
591208
3111
un protón puede desaparecer
de un lugar y reaparecer en otro.
10:06
EnzymesEnzimas help this take placelugar.
176
594343
1629
Las enzimas ayudan a que esto suceda.
10:08
This is researchinvestigación that's been
carriedllevado out back in the 80s,
177
596548
2683
Esta es una investigación
llevada a cabo en los 80,
10:11
particularlyparticularmente by a groupgrupo
in BerkeleyBerkeley, JudithJudith KlinmanKlinman.
178
599255
4037
por un grupo de Berkeley, Judith Klinman.
Otros grupos en el Reino Unido
han confirmado ahora también
10:15
Other groupsgrupos in the UKReino Unido
have now alsoademás confirmedconfirmado
179
603316
2205
10:17
that enzymesenzimas really do this.
180
605545
1411
que las enzimas realmente lo hacen.
La investigación realizada
por mi grupo...
10:21
ResearchInvestigación carriedllevado out by my groupgrupo --
181
609048
2549
como he dicho, soy físico nuclear,
10:23
so as I mentionedmencionado,
I'm a nuclearnuclear physicistfísico,
182
611621
2434
y sé que tengo estas herramientas
para utilizar la mecánica cuántica
10:26
but I've realizeddio cuenta I've got these toolsherramientas
of usingutilizando quantumcuántico mechanicsmecánica
183
614079
3055
10:29
in atomicatómico nucleinúcleos, and so can applyaplicar
those toolsherramientas in other areasáreas as well.
184
617158
5085
en los núcleos atómicos,
por eso puedo aplicar también
esas herramientas en otras áreas.
10:35
One questionpregunta we askedpreguntó
185
623404
1810
Una pregunta que nos hacíamos
10:37
is whethersi quantumcuántico tunnelingtunelización
playsobras de teatro a rolepapel in mutationsmutaciones in DNAADN.
186
625238
4298
es si el túnel cuántico juega un papel
en las mutaciones del ADN.
10:41
Again, this is not a newnuevo ideaidea;
it goesva all the way back to the earlytemprano 60s.
187
629843
3660
Esto no es una idea nueva,
se remonta a los años 60.
10:45
The two strandshebras of DNAADN,
the double-helixdoble hélice structureestructura,
188
633527
2961
Las dos hebras de ADN,
la estructura de doble hélice,
se mantienen unidas por travesaños,
como una escalera retorcida.
10:48
are heldretenida togetherjuntos by rungspeldaños;
it's like a twistedretorcido ladderescalera.
189
636512
2823
10:51
And those rungspeldaños of the ladderescalera
are hydrogenhidrógeno bondscautiverio --
190
639359
3507
Y los peldaños de la escalera
son enlaces de hidrógeno,
10:54
protonsprotones, that actacto as the gluepegamento
betweenEntre the two strandshebras.
191
642890
3790
protones, que actúan como
pegamento entre las dos cadenas.
10:58
So if you zoomenfocar in, what they're doing
is holdingparticipación these largegrande moleculesmoléculas --
192
646704
4750
Si nos acercamos, lo que hacen es
mantener estas grandes moléculas,
11:03
nucleotidesnucleótidos -- togetherjuntos.
193
651478
1607
nucleótidos, juntas.
Acercándonos un poco más.
11:06
ZoomEnfocar in a bitpoco more.
194
654130
1150
Esta una simulación informática.
11:07
So, this a computercomputadora simulationsimulación.
195
655304
1916
11:09
The two whiteblanco ballsbolas
in the middlemedio are protonsprotones,
196
657855
3542
Las dos bolas blancas del medio
son los protones,
y se ve que se trata de
un enlace de hidrógeno doble.
11:13
and you can see that
it's a doubledoble hydrogenhidrógeno bondenlace.
197
661421
2299
11:15
One prefersprefiere to sitsentar on one sidelado;
the other, on the other sidelado
198
663744
3314
Uno prefiere sentarse en un lado;
el otro, en el otro lado
11:19
of the two strandshebras of the verticalvertical lineslíneas
going down, whichcual you can't see.
199
667082
4558
de las dos hebras de las líneas de abajo
verticales, que no se pueden ver.
11:24
It can happenocurrir that
these two protonsprotones can hopsalto over.
200
672410
3395
Puede suceder que estos dos protones
puedan saltar por encima.
11:27
Watch the two whiteblanco ballsbolas.
201
675829
1436
Miren las dos bolas blancas.
11:29
They can jumpsaltar over to the other sidelado.
202
677748
1998
Pueden saltar hacia el otro lado.
Si ambas hebras de ADN se separan,
lo que lleva al proceso de replicación,
11:32
If the two strandshebras of DNAADN then separateseparar,
leadinglíder to the processproceso of replicationreplicación,
203
680239
5646
11:37
and the two protonsprotones
are in the wrongincorrecto positionsposiciones,
204
685909
3199
y los dos protones están
en posiciones erróneas,
11:41
this can leaddirigir to a mutationmutación.
205
689132
1763
esto puede conducir a una mutación.
Esto se sabe desde hace medio siglo.
11:43
This has been knownconocido for halfmitad a centurysiglo.
206
691204
1872
La pregunta es:
¿Cuán probable es que lo hagan?
11:45
The questionpregunta is: How likelyprobable
are they to do that,
207
693100
2343
11:47
and if they do, how do they do it?
208
695467
2378
Y si lo hacen, ¿cómo lo hacen?
11:49
Do they jumpsaltar acrossa través de,
like the ballpelota going over the wallpared?
209
697869
3019
¿Saltan al otro lado, como la pelota
que va por encima del muro?
11:52
Or can they quantum-tunneltúnel cuántico acrossa través de,
even if they don't have enoughsuficiente energyenergía?
210
700912
3502
¿O pueden traspasarlo por
el efecto de túnel cuántico
incluso si no tienen suficiente energía?
Las primeras indicaciones sugieren que
11:57
EarlyTemprano indicationsindicaciones suggestsugerir that
quantumcuántico tunnelingtunelización can playjugar a rolepapel here.
211
705089
4252
el efecto túnel cuántico
puede jugar un papel aquí.
12:01
We still don't know yettodavía
how importantimportante it is;
212
709365
2124
Todavía no sabemos cuán importante es;
12:03
this is still an openabierto questionpregunta.
213
711513
1792
esto es todavía una cuestión abierta.
Es especulativa,
12:06
It's speculativeespeculativo,
214
714199
1150
12:07
but it's one of those questionspreguntas
that is so importantimportante
215
715373
2643
pero es una de esas preguntas
muy importantes, pues
si la mecánica cuántica desempeña
un papel en las mutaciones,
12:10
that if quantumcuántico mechanicsmecánica
playsobras de teatro a rolepapel in mutationsmutaciones,
216
718040
2446
12:12
surelyseguramente this mustdebe have biggrande implicationstrascendencia,
217
720510
2299
sin duda esto tiene
grandes implicaciones,
12:14
to understandentender certaincierto typestipos of mutationsmutaciones,
218
722833
2694
para entender
ciertos tipos de mutaciones,
12:17
possiblyposiblemente even those that leaddirigir
to turningtorneado a cellcelda cancerouscanceroso.
219
725551
3756
posiblemente, incluso las que llevan
a convertir a una célula en cancerosa.
12:22
AnotherOtro exampleejemplo of quantumcuántico mechanicsmecánica
in biologybiología is quantumcuántico coherencecoherencia,
220
730803
5299
Otro ejemplo de la mecánica cuántica
en la biología es la coherencia cuántica,
en uno de los procesos
más importantes en la biología,
12:28
in one of the mostmás
importantimportante processesprocesos in biologybiología,
221
736126
2353
12:30
photosynthesisfotosíntesis: plantsplantas
and bacteriabacteria takingtomando sunlightluz de sol,
222
738503
3941
la fotosíntesis: plantas y bacterias
que obtienen luz solar,
12:34
and usingutilizando that energyenergía to createcrear biomassbiomasa.
223
742468
2954
y usan esa energía para crear biomasa.
la coherencia cuántica es la idea de que
las entidades cuánticas son multitarea.
12:38
QuantumCuántico coherencecoherencia is the ideaidea
of quantumcuántico entitiesentidades multitaskingmultitarea.
224
746215
4152
12:42
It's the quantumcuántico skieresquiador.
225
750912
1604
Es el esquiador cuántico.
12:44
It's an objectobjeto that behavesse comporta like a waveola,
226
752540
2952
Es un objeto que se comporta
como una onda,
12:47
so that it doesn't just movemovimiento
in one directiondirección or the other,
227
755516
2902
de modo que no solo se mueve
en una dirección u otra,
12:50
but can followseguir multiplemúltiple pathwayscaminos
at the samemismo time.
228
758442
3320
sino que puede seguir
múltiples caminos al mismo tiempo.
Hace algunos años, el mundo
de la ciencia se sorprendió
12:54
Some yearsaños agohace,
the worldmundo of scienceciencia was shockedconmocionado
229
762708
3916
12:58
when a paperpapel was publishedpublicado
showingdemostración experimentalexperimental evidenceevidencia
230
766648
3584
cuando se publicó un artículo que
muestra la evidencia experimental
13:02
that quantumcuántico coherencecoherencia
takes placelugar insidedentro bacteriabacteria,
231
770256
3776
de que la coherencia cuántica
sucede dentro de las bacterias,
13:06
carryingque lleva out photosynthesisfotosíntesis.
232
774056
1686
cuando ocurre la fotosíntesis.
13:07
The ideaidea is that the photonfotón,
the particlepartícula of lightligero, the sunlightluz de sol,
233
775766
3064
La idea es que el fotón,
la partícula de la luz, la luz del sol,
13:10
the quantumcuántico of lightligero
capturedcapturado by a chlorophyllclorofila moleculemolécula,
234
778854
3344
el quantum de luz es captado
por una molécula de clorofila,
13:14
is then deliveredentregado to what's calledllamado
the reactionreacción centercentrar,
235
782222
2591
para luego dar lo que se llama
el centro de reacción,
13:16
where it can be turnedconvertido into
chemicalquímico energyenergía.
236
784837
2064
donde puede convertirse
en energía química.
13:18
And in gettingconsiguiendo there,
it doesn't just followseguir one routeruta;
237
786925
2648
Y llegando ahí, no solo sigue una vía;
13:21
it followssigue multiplemúltiple pathwayscaminos at onceuna vez,
238
789597
2215
sino múltiples vías a la vez,
13:23
to optimizeoptimizar the mostmás efficienteficiente way
of reachingalcanzando the reactionreacción centercentrar
239
791836
4337
para optimizar la forma más eficaz
de alcanzar el centro de reacción
13:28
withoutsin dissipatingDisipando as wasteresiduos heatcalor.
240
796197
1721
sin disiparse como calor residual.
13:31
QuantumCuántico coherencecoherencia takingtomando placelugar
insidedentro a livingvivo cellcelda.
241
799228
3309
La coherencia cuántica ocurre
dentro de una célula viva.
13:34
A remarkablenotable ideaidea,
242
802561
2120
Una idea notable y, además,
13:36
and yettodavía evidenceevidencia is growingcreciente almostcasi weeklysemanal,
with newnuevo paperspapeles comingviniendo out,
243
804705
6235
la evidencia crece cada semana,
con nuevos documentos
13:42
confirmingconfirmando that this
does indeeden efecto take placelugar.
244
810964
2212
que confirman que esto es así.
Mi tercer y último ejemplo es
la idea más hermosa y maravillosa.
13:45
My thirdtercero and finalfinal exampleejemplo
is the mostmás beautifulhermosa, wonderfulmaravilloso ideaidea.
245
813555
4739
13:50
It's alsoademás still very speculativeespeculativo,
but I have to sharecompartir it with you.
246
818318
4063
También es todavía muy especulativa,
pero quiero compartirla con Uds.
13:54
The Europeaneuropeo robinRobin
migratesmigra from ScandinaviaEscandinavia
247
822405
4612
El petirrojo europeo migra
desde Escandinavia
13:59
down to the MediterraneanMediterráneo, everycada autumnotoño,
248
827041
2635
hasta el Mediterráneo, cada otoño,
14:01
and like a lot of other
marinemarina animalsanimales and even insectsinsectos,
249
829700
3373
y como muchos animales marinos
e incluso insectos,
14:05
they navigatenavegar by sensingdetección
the Earth'sLa tierra magneticmagnético fieldcampo.
250
833097
4300
navegan al detectar
el campo magnético de la Tierra.
El campo magnético
de la Tierra es muy, muy débil;
14:10
Now, the Earth'sLa tierra magneticmagnético fieldcampo
is very, very weakdébiles;
251
838968
2427
14:13
it's 100 timesveces weakermás débil
than a fridgerefrigerador magnetimán,
252
841419
2080
100 veces más débil
que un imán de refrigerador,
14:15
and yettodavía it affectsafecta the chemistryquímica --
somehowde algun modo -- withindentro a livingvivo organismorganismo.
253
843523
5601
pero afecta a la química, de alguna
manera, dentro de un organismo vivo.
14:21
That's not in doubtduda --
a Germanalemán couplePareja of ornithologistsornitólogos,
254
849932
3806
Eso no se cuestiona. Una pareja
de alemanes ornitólogos,
Wolfgang y Roswitha Wiltschko,
en los 70, confirmaron que
14:25
WolfgangWolfgang and RoswithaRoswitha WiltschkoWiltschko,
in the 1970s, confirmedconfirmado that indeeden efecto,
255
853762
4260
14:30
the robinRobin does find its way by somehowde algun modo
sensingdetección the Earth'sLa tierra magneticmagnético fieldcampo,
256
858046
3977
el petirrojo encuentra su camino
mediante una forma de detección
del campo magnético de la Tierra,
14:34
to give it directionaldireccional informationinformación --
a built-inincorporado compassBrújula.
257
862047
3327
que les da información direccional...
una brújula incorporada.
14:37
The puzzlerompecabezas, the mysterymisterio was:
How does it do it?
258
865398
2249
El enigma, el misterio era:
¿Cómo lo hace?
14:40
Well, the only theoryteoría in townpueblo --
259
868351
3030
Bueno, la única teoría,
14:43
we don't know if it's the correctcorrecto theoryteoría,
but the only theoryteoría in townpueblo --
260
871405
3436
no sabemos si es la teoría correcta,
pero es la única teoría,
14:46
is that it does it viavía something
calledllamado quantumcuántico entanglementenredo.
261
874865
2984
es que lo hace a través
del entrelazamiento cuántico.
Dentro de la retina del petirrojo,
no bromeo,
14:50
InsideDentro the robin'srobin retinaretina --
262
878567
2374
14:52
I kidniño you not -- insidedentro the robin'srobin retinaretina
is a proteinproteína calledllamado cryptochromecriptocromo,
263
880965
4232
dentro de la retina del petirrojo
hay una proteína llamada criptocromo
14:57
whichcual is light-sensitivesensible a la luz.
264
885221
1380
sensible a la luz.
14:58
WithinDentro cryptochromecriptocromo, a pairpar of electronselectrones
are quantum-entangledcuántico-enredado.
265
886625
3939
Dentro del criptocromo, unos electrones
están enredados cuánticamente.
El entrelazamiento cuántico es cuando
dos partículas están muy separadas,
15:02
Now, quantumcuántico entanglementenredo
is when two particlespartículas are farlejos apartaparte,
266
890588
3232
15:05
and yettodavía somehowde algun modo remainpermanecer
in contactcontacto with eachcada other.
267
893844
2834
y sin embargo permanecen
en contacto entre sí.
Incluso Einstein odiaba esta idea;
15:08
Even EinsteinEinstein hatedodiado this ideaidea;
268
896991
1446
15:10
he calledllamado it "spookyescalofriante actionacción
at a distancedistancia."
269
898461
2039
la llamó "acción fantasmal a distancia".
15:12
(LaughterRisa)
270
900524
1881
(Risas)
15:14
So if EinsteinEinstein doesn't like it,
then we can all be uncomfortableincómodo with it.
271
902429
3443
Y si a Einstein no le gustaba,
todos podemos estar incómodos con ello.
Dos electrones cuánticos entrelazados
dentro de una sola molécula
15:17
Two quantum-entangledcuántico-enredado electronselectrones
withindentro a singlesoltero moleculemolécula
272
905896
2853
15:20
dancebaile a delicatedelicado dancebaile
273
908773
1471
bailan una danza delicada
15:22
that is very sensitivesensible
to the directiondirección the birdpájaro fliesmoscas
274
910268
2541
muy sensible a la dirección
en la que vuelan las aves
15:24
in the Earth'sLa tierra magneticmagnético fieldcampo.
275
912833
1531
en el campo magnético de la Tierra.
15:26
We don't know if it's
the correctcorrecto explanationexplicación,
276
914848
2610
No sabemos si es la
explicación correcta, pero guau,
15:29
but wowGuau, wouldn'tno lo haría it be excitingemocionante
if quantumcuántico mechanicsmecánica helpsayuda birdsaves navigatenavegar?
277
917482
4544
¿no sería emocionante si la mecánica
cuántica ayudara a las aves a navegar?
15:35
QuantumCuántico biologybiología is still in it infancyinfancia.
278
923069
2721
La biología cuántica
está todavía en pañales.
15:37
It's still speculativeespeculativo.
279
925814
3484
Sigue siendo especulativa.
15:41
But I believe it's builtconstruido on solidsólido scienceciencia.
280
929742
3849
Pero creo que se basa en un
fundamento científico sólido.
15:45
I alsoademás think that
in the comingviniendo decadedécada or so,
281
933917
3809
También creo que en la próxima década,
15:49
we're going to startcomienzo to see
that actuallyactualmente, it pervadesimpregna life --
282
937750
4841
empezaremos a ver, en realidad,
lo que impregna la vida,
15:54
that life has evolvedevolucionado trickstrucos
that utilizeutilizar the quantumcuántico worldmundo.
283
942615
4596
que la vida ha desarrollado trucos
que utiliza del mundo cuántico.
16:00
Watch this spaceespacio.
284
948026
1428
Miren este espacio.
16:01
Thank you.
285
949478
1157
Gracias.
16:02
(ApplauseAplausos)
286
950659
2202
(Aplausos)

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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