Una mirada a la biología cuántica con un interés en la salud
Hugo Cárdenas López, Jorge Sandoval París, Luis Alejandro Gómez Barrera, Chantal Aristizábal Tobler, Daniela Arango Ruda, Santiago Galvis Villamizar, Eduardo Villar Concha, Wilson Parra Chico, María Carolina Martínez R., Ana Camila García
La puerta de acceso a la medicina y a las ciencias de la salud es la biología cuántica. Por esta razón, es imperativo que los investigadores comiencen a priorizar el aprendizaje de la teoría cuántica y, además, lo introduzcan en sus estudios y sus praxis. No obstante, la introducción de la teoría cuántica en las ciencias de la salud solo es posible mediante la biología cuántica. El estudio de los efectos cuánticos en los sistemas vivos ha permitido que se amplíen considerablemente los conocimientos referentes con el papel de los genes en los organismos vivos, la naturaleza de la conciencia y la homeostasis. Es importante mencionar que la cuántica demostró que la existencia es coherente, pues en su interior pueden distinguirse varios niveles de complejidad o de organización. La inmersión de la teoría cuántica en la inmersión de la teoría cuántica en las ciencias de la salud permite: primero, superar la visión estática y descriptiva de los fenómenos biológicos; segundo, ampliar de manera considerable los conocimientos acerca de los seres vivos en sus diferentes niveles de organización, sus relaciones intraespecíficas, interespecíficas y con el ambiente y tercero, hacer un análisis más profundo sobre los procesos fisiológicos y las vías metabólicas que componen el organismo.
La puerta de acceso a la medicina y a las ciencias de la salud es la biología cuántica. Por esta razón, es imperativo que los investigadores comiencen a priorizar el aprendizaje de la teoría cuántica y, además, lo introduzcan en sus estudios y sus praxis. No obstante, la introducción de la teoría cuántica en las ciencias de la salud solo es posible mediante la biología cuántica. El estudio de los efectos cuánticos en los sistemas vivos ha permitido que se amplíen considerablemente los conocimientos referentes con el papel de los genes en los organismos vivos, la naturaleza de la conciencia y la homeostasis. Es importante mencionar que la cuántica demostró que la existencia es coherente, pues en su interior pueden distinguirse varios niveles de complejidad o de organización. La inmersión de la teoría cuántica en la inmersión de la teoría cuántica en las ciencias de la salud permite: primero, superar la visión estática y descriptiva de los fenómenos biológicos; segundo, ampliar de manera considerable los conocimientos acerca de los seres vivos en sus diferentes niveles de organización, sus relaciones intraespecíficas, interespecíficas y con el ambiente y tercero, hacer un análisis más profundo sobre los procesos fisiológicos y las vías metabólicas que componen el organismo.
La biología cuántica llegó a manifestarse hasta el siglo XXI. No obstante, en su periodo de incubación, predominaron la física cuántica y la química cuántica. En este marco, los académicos descubrieron que las ciencias sociales, humanas y de la salud seguían siendo consideradas como precuánticas; es decir, conservaban la estructura mental de la mecánica clásica y, por ende, no escudriñaban en los temas, los ejes, los problemas, los fenómenos y las dinámicas propias de la cuántica. Los autores están convencidos de que es posible efectuar un diálogo entre las ciencias de la salud y la biología cuántica. Por lo demás, este diálogo permitirá que se entienda a profundidad la complejidad de la vida. El estudio de la complejidad le rehúye a una comprensión clásica de los sistemas vivos. Por esta razón, los investigadores emplean el mecanismo de la economía del lenguaje y los argumentos físicos o físico-químicos.
En este trabajo de tesis se apunta a desarrollar herramientas que posibiliten la descripción de sistemas físicos de interés en información cuántica. El marco teórico de las investigaciones está dado por la teoría de la información, la mecánica cuántica y la geometría diferencial. Las investigaciones propuestas están principalmente vinculadas al interés en la naturaleza de los objetos y procesos coherentes en física, en particular focalizado en la noción de coherencia cuántica. La coherencia cuántica en sistema de muchos cuerpos representa la esencia del entrelazamiento y es un ingrediente indispensable para una multitud de fenómenos físicos en óptica cuántica, información cuántica, física de estado sólido y termodinámica a bajas temperaturas. Los estados entrelazados y el fenómeno de coherencia juegan un rol central en las ciencias de la información cuántica, cuyo desarrollo en los últimos años ha alcanzado gran relevancia a nivel global y constituye uno de los temas prioritarios de estudio en centros de investigación destacados de todo el mundo. En escenarios realistas, tales como sistemas cuánticos abiertos, la coherencia es afectada por el ruido ambiente, de acuerdo al fenómeno de decoherencia; la descripción de procesos físicos de decoherencia es un área de estudio muy activa. Para el estudio de procesos coherentes en sistemas cuánticos resulta fundamental contar con medidas apropiadas que permitan cuantificar el grado de coherencia. Se han establecido algunas propiedades que tales medidas deberían satisfacer, notando que la caracterización cuantitativa de coherencia necesita aún atención y un análisis más exhaustivo y amplio. Los objetivos específicos son explorar cuantificadores alternativos de coherencia utilizando medidas de información, lograr caracterizarla en el marco de la teoría de recursos mediante la propiedad de mayorización y avanzar sobre formulaciones geométricas y entrópicas del principio de incerteza desarrolladas por el grupo, estudiando su conexión con la coherencia cuántica.
donde lidera investigaciones pioneras en la intersección entre mecánica cuántica y sistemas biológicos.Su trabajo en teoría cuántica de sistemas abiertos lo sitúa entre los investigadores más citados en este campo, con contribuciones clave en modelos estocásticos aplicados a la biología y la economía.Dentro de sus obras se encuentran varios libros de referencia en física y teoría cuántica de sistemas abiertos, ademas, ha publicado más de 225 artículos científicos en revistas nacionales e internacionales.Dentro de sus líneas de investigación se destacan el estudio de procesos estocásticos en física, química, biología y economía, además, de los fundamentos en mecánica cuántica.También, ha trabajado en la interpretación Bohomiana y en el desarrollo de descripciones basadas en trayectorias cuánticas.Reciéntemente, el autor, ha enfocado sus inves-
La aplicación de las leyes de la física, y particularmente de la física cuántica de inicios del siglo XX, al estudio de los procesos biológicos abrió un campo de acción que podemos definir como biología cuántica.La biología pasó de ser meramente descriptiva y de registrar solo medidas de cualidades de procesos químicos moleculares (reduccionista), a ser una biología explicativa de mecanismos de regulación que ocurren dentro de las moléculas de las células vivas, y que podían ser medibles cuantitativamente; este nuevo concepto surgió con el advenimiento de la biología molecular (1940), nutrida a su vez por los avances de la mecánica y física cuántica que quisieron penetrar en los procesos biológicos (biocampo).
Los efectos disipativos tienen profundas consecuencias en el comportamiento y las propiedades de los sistemas cuánticos [72]. La inevitable interacción con el entorno circundante, con el cual los sistemas intercambian continuamente información, energía, momento angular o materia, es la última responsable de los fenómenos de decoherencia y de la emergencia del comportamiento clásico [490, 614]. Sin embargo, existe un amplio régimen intermedio en el cual efectos disipativos y cuánticos coexisten, dando lugar a una amplia gama de ricos y sorprendentes fenómenos que apenas están empezando a ser comprendidos. Además, las innovadoras técnicas desarrolladas recientemente para controlar y manipular sistemas cuánticos en el laboratorio han hecho esta fenomenología accesible experimentalmente y potencialmente aplicable [244, 586]. En esta tesis exploraremos desde un punto de vista teórico algunas de las conexiones entre efectos disipativos y cuánticos en lo concerniente a dos principales aspectos: el comportamiento termodinámico de los sistemas cuánticos y la relación entre las correlaciones dinámicas y cuánticas compartidas por éstos. Las correlaciones cuánticas son una de las características más sorprendentes de la naturaleza y han atraído un notable interés desde la misma formulación de la teoría cuántica. La comprensión de los mecanismos subyacentes que generan, preservan, o destruyen estas correlaciones resulta de gran importancia a la hora de explorar la frontera cuántico-clásica [597], mientras que es esencial en el diseño de esquemas en los que la decoherencia pueda ser evitada en aplicaciones prácticas [35, 143, 562]. Por otra parte, otro tipo importante de correlaciones dinámicas de caracter más tradicionalmente clásico son los fenómenos de sincronización, que han sido estudiados en un amplio rango de sistemas físicos, químicos y biológicos [433]. La sincronización puede aparecer como un comportamiento espontáneo y cooperativo de diferentes unidades que oscilan y que, cuando se acoplan, adaptan sus ritmos a una frecuencia común. Este fenómeno de sincronización mutua ha sido considerado con profusión desde un punto de vista clásico [249, 263, 606], mientras que los rasgos genuinamente cuánticos de la sincronización estan empezando ahora a ser investigados...
La mecánica cuántica describe los procesos físicos con notable precisión, aunque las funciones de la observación, la medición y el sujeto cognoscente siguen siendo objeto de controversia conceptual. La fenomenología, que examina las estructuras de la experiencia mediante las cuales los fenómenos adquieren significado, ofrece un marco para esclarecer estas cuestiones sin sustituir la teoría física. Este estudio explora cómo las concepciones fenomenológicas de la experiencia y la intersubjetividad pueden iluminar los fundamentos epistemológicos de la mecánica cuántica. El análisis distingue los procesos físicos de medición de las condiciones bajo las cuales los resultados experimentales adquieren significado y se convierten en evidencias públicamente accesibles. Asimismo, identifica cómo puede reconocerse el carácter situado de la observación sin reducir el conocimiento científico a la experiencia subjetiva. Aquí mostramos que la fenomenología proporciona recursos conceptuales para examinar las relaciones entre medición, observación y justificación de las afirmaciones de conocimiento en la mecánica cuántica. Este enfoque no resuelve las interpretaciones contrapuestas de la teoría cuántica, pero permite explicitar sus presupuestos epistemológicos. Al esclarecer las condiciones de la objetividad científica, contribuye a un diálogo más preciso entre la física y la filosofía. En términos más amplios, ofrece un marco para evaluar el papel de la experiencia en la producción e interpretación del conocimiento científico.