{"id":59,"date":"2021-04-26T18:42:00","date_gmt":"2021-04-26T18:42:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.trumanshow.pl\/wp256\/?p=59"},"modified":"2021-08-29T17:30:10","modified_gmt":"2021-08-29T17:30:10","slug":"o-demonach-w-medycynie","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.trumanshow.pl\/?p=59","title":{"rendered":"O Demonach w Medycynie"},"content":{"rendered":"\n

W periodykach naukowych dla mas funkcjonuje takie poj\u0119cie jak Demon Laplace\u2019a. To taka abstrakcyjna istota, kt\u00f3r\u0105 dysponuje kompletn\u0105 wiedz\u0105 o po\u0142o\u017ceniu wszystkich cz\u0105stek elementarnych Wszech\u015bwiata oraz wszystkich si\u0142ach dzia\u0142aj\u0105cych na nie. Dla wi\u0119kszo\u015bci os\u00f3b maj\u0105cych jak\u0105\u015b styczno\u015b\u0107 z fizyk\u0105 jest zrozumia\u0142e, \u017ce istnienie takiej istoty wyklucza ca\u0142kowicie zasada nieoznaczono\u015bci, ale ten eksperyment my\u015blowy okaza\u0142 si\u0119 bardzo p\u0142odny kulturowo \u2013 sta\u0142 si\u0119 reprezentantem dla filozofii determinizmu i fatalizmu. Fizyka kwantowa popsu\u0142a zabaw\u0119 podwa\u017caj\u0105c teoretycznie przekonanie greckich filozof\u00f3w oraz ich na\u015bladowc\u00f3w, w kt\u00f3rym los ka\u017cdego z nas by\u0142 z g\u00f3ry zapisany. Zgodnie z wiedz\u0105 fizyk\u00f3w kwantowych poznanie stanu cz\u0105stki jest niemo\u017cliwe, w zwi\u0105zku z czym nie da si\u0119 przewidzie\u0107 jej stanu w p\u00f3\u017aniejszym stanie. Ale to nie jest koniec demonologii w fizyce, bo jest jeszcze Demon Maxwella i ten.. ten jegomo\u015b\u0107 jak si\u0119 okaza\u0142o jest ju\u017c jak najbardziej realny.<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u017beby zrozumie\u0107 czym ten Demon Maxwella jest trzeba wyobrazi\u0107 sobie du\u017cy zbiornik. Cz\u0105steczki w naczyniu pe\u0142nym powietrza w sta\u0142ej temperaturze poruszaj\u0105 si\u0119 z najr\u00f3\u017cniejszymi pr\u0119dko\u015bciami, jednak \u015brednia pr\u0119dko\u015b\u0107 losowo wybranej ich liczby jest niemal zawsze jednakowa. No tak to si\u0119 jako\u015b wyr\u00f3wnuje. Je\u017celi to naczynie podzieli\u0142oby si\u0119 na dwie cz\u0119\u015bci A i B przegrod\u0105, w kt\u00f3rej znajdowa\u0142bym si\u0119 ma\u0142y otw\u00f3r i wspomniany demon przepuszcza\u0142by przez ni\u0105 tylko szybsze cz\u0105steczki z A do B i tylko wolniejsze z B do A to b\u0119dzie ona bez wydatkowania pracy zwi\u0119ksza\u0142a temperatur\u0119 B i zmniejsza\u0142a A robi\u0105c to w sprzeczno\u015bci z drugim prawem termodynamiki. Bez wspomnianego demona \u017caden uk\u0142ad termodynamicznie izolowany nie mo\u017ce zmniejsza\u0107 swojej entropii – tak przynajmniej wynika z r\u00f3wna\u0144 fizycznych i wszyscy si\u0119 tego trzymali.<\/p>\n\n\n\n

Od 1867r, w kt\u00f3rym Maxwell opisa\u0142 powy\u017cszego demona, ca\u0142a masa fizyk\u00f3w g\u0142owi\u0142a si\u0119 na tym jak wspomnianego powo\u0142a\u0107 do \u017cycia. Fina\u0142 tych ponad 100 letnich zmaga\u0144 teoretycznych doprowadzi\u0142 do tego, \u017ce niejaki Charles H. Bennett obroni\u0142 koncepcj\u0119 jednego ze swoich prekursor\u00f3w z poprzedniej epoki (nota bene W\u0119gra, kt\u00f3ry z rado\u015bci\u0105 projektowa\u0142 dla amerykan\u00f3w bomby atomowe), stosuj\u0105c do niej teori\u0119 informacji. Od tego punktu by\u0142a ju\u017c prosta droga do tego, \u017ce w 2013 roku udowodniono istnienie demona Maxwella. Ten okaza\u0142 si\u0119\u2026 kropk\u0105 kwantow\u0105, czyli takim obszarem ograniczonym w trzech wymiarach barierami potencja\u0142u, w kt\u00f3rym uwi\u0119ziono cz\u0105stk\u0119 o d\u0142ugo\u015bci fali por\u00f3wnywalnej z rozmiarami kropki. M\u00f3wi si\u0119 czasami o kwazizerowymiarowych kropkach kwantowych (gdzie np. studnie kwantowe, od kt\u00f3rych naukowcy dotarli do kropek, to struktury dwuwymiarowe).<\/p>\n\n\n\n

Po co nam to? Wszyscy my\u015bleli, \u017ce dzi\u0119ki temu powstan\u0105 nowe urz\u0105dzenia elektroniczne, ale tu si\u0119 myli\u0142a ca\u0142a masa wizjoner\u00f3w i futurolog\u00f3w. Kropki kwantowe, ze wzgl\u0119du na niezwyk\u0142e w\u0142a\u015bciwo\u015bci wynikaj\u0105ce z rozmiar\u00f3w nanometrowych, s\u0105 znacznie bardziej stabilnymi i precyzyjnymi znacznikami, ni\u017c stosowane dotychczas w diagnostyce medycznej barwniki organiczne. Ponadto, gdy stosuje si\u0119 kropki kwantowe, testy biologiczne na obecno\u015b\u0107 lub aktywno\u015b\u0107 poszukiwanych substancji s\u0105 znacznie szybsze, czulsze i elastyczniejsze. Kropki kwantowe mog\u0105 s\u0142u\u017cy\u0107 do optycznego rozpoznawania sk\u0142adu genetycznego badanej pr\u00f3bki poprzez wytworzenie widmowych kod\u00f3w paskowych. Lepsze testy genetyczne b\u0119d\u0105 pomocne na przyk\u0142ad w wykryciu choroby we wczesnym stadium, kiedy znacznie \u0142atwiej mo\u017cna j\u0105 wyleczy\u0107. Mo\u017cliwo\u015bci zastosowa\u0144 kropek kwantowych w medycynie nie ko\u0144cz\u0105 si\u0119 na widmowych kodach paskowych czy nanoznacznikach. W laboratoriach Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis trwaj\u0105 pono\u0107 badania nad mo\u017cliwo\u015bci\u0105 \u015bledzenia w\u0119dr\u00f3wki wirusa w organizmie za ich pomoc\u0105. O\u015bwietlone promieniowaniem o okre\u015blonej d\u0142ugo\u015bci fali kropki kwantowe, z\u0142o\u017cone z m.in. z atom\u00f3w z\u0142ota lub krzemu, emituj\u0105 wyra\u017ane \u015bwiat\u0142o umo\u017cliwiaj\u0105ce prze\u015bledzenie po\u0142o\u017cenia (b\u0105d\u017a trasy w\u0119dr\u00f3wki) cz\u0105steczek wirusa we wn\u0119trzu \u017cywej tkanki. Badania te s\u0105 szczeg\u00f3lnie istotne w badaniach wirusa HIV. Ponadto kropki kwantowe mog\u0105 s\u0142u\u017cy\u0107 jako dor\u0119czyciele mikroskopijnych porcji lek\u00f3w do chorych kom\u00f3rek, co ograniczy skutki uboczne chemioterapii. Prawdziwy prze\u0142om jest jednak dopiero przed medycyn\u0105, bo dzi\u0119ki nim najprawdopodobniej powstan\u0105 skuteczne nanourz\u0105dzenia dostarczaj\u0105ce porcje lek\u00f3w bezpo\u015brednio do kom\u00f3rek dotkni\u0119tych chorob\u0105 i, co r\u00f3wnie wa\u017cne, pokonuj\u0105cych bariery nieprzekraczalne przy wykorzystaniu dotychczasowych metod leczenia. Kropki kwantowe umieszczone w otoczce proteinowej nale\u017c\u0105 tak\u017ce do nowej, intensywnie rozwijanej klasy urz\u0105dze\u0144 okre\u015blanych skr\u00f3tem bioMEMS. To w wi\u0119kszo\u015bci urz\u0105dzenia, kt\u00f3re maj\u0105 naprawi\u0107 co\u015b, co si\u0119 nam popsu\u0142o. Od prozaicznych (ju\u017c) rzeczy jak rozruszniki serca, pompy insulinowe na sztucznych oczach ko\u0144cz\u0105c. A wszystko z powodu odkrycia, \u017ce wizja go\u015bcia z XIXw w postaci rogatego stworka porz\u0105dkuj\u0105cego cz\u0105steczki o r\u00f3\u017cnych pr\u0119dko\u015bciach pomi\u0119dzy cz\u0119\u015bciami zbiornika, okaza\u0142a si\u0119 realna. W temacie bioMEMS polecam zreszt\u0105 obejrzenie jaki\u015b film\u00f3w w tym temacie \u2013 to nad czym pracuj\u0105 naukowcy pod tym kryptonimem to czyste science fiction.<\/p>\n\n\n\n

James Clerk Maxwell, kt\u00f3rego nienawidzi\u0142em przez lata nauki za r\u00f3wnania Maxwella, rozk\u0142ad Maxwella oraz tr\u00f3jk\u0105t Maxwella, pewnie nie mia\u0142by zielonego poj\u0119cia o czym dzi\u015b pisz\u0119, bo mechanika kwantowa powsta\u0142a z 50 lat po jego \u015bmierci. Czu\u0142by si\u0119 zapewne tak, jak ja, gdyby kto\u015b kaza\u0142 mi lata temu wyja\u015bni\u0107 kt\u00f3r\u0105kolwiek z jego teorii (wszystkie trzy zreszt\u0105 wypiera\u0142em skutecznie z pami\u0119ci po opanowaniu podstaw i do dzi\u015b si\u0119 w nich potrafi\u0119 zagubi\u0107). Nie mniej \u2013 najbardziej fatalnie musia\u0142by si\u0119 czu\u0107 medyk, kt\u00f3ry musia\u0142by wyt\u0142umaczy\u0107 mi (lub co gorsza J.C Maxwellowi) co robi ta nowa klasa znacznik\u00f3w, kt\u00f3re wpuszcza nam do krwi i o co chodzi z t\u0105 kropk\u0105 kwantow\u0105. Czasami zadziwiaj\u0105ce jest dla mnie to jak z tej wsp\u00f3lnej dla nas wszystkich niewiedzy wy\u0142aniaj\u0105 si\u0119 odkrycia zmieniaj\u0105ce ca\u0142y \u015bwiat oraz to, \u017ce jest kto\u015b, kto ogarnia wi\u0119cej ni\u017c swoj\u0105 kuwet\u0119 potrafi\u0105c powi\u0105za\u0107 potrzeby medycyny z odkryciami fizyk\u00f3w zajmuj\u0105cych si\u0119 kwazizerowymiarowymi obiektami.<\/p>\n\n\n\n

Ps. Nie wiem jak ty, ale mi nie dawa\u0142o spokoju pytanie po kiego grzyba Ci wszyscy fizycy od XIXw g\u0142owili si\u0119 nad jak\u0105\u015b teoretyczn\u0105 istot\u0105 wymy\u015blon\u0105 przez go\u015bcia w czasach maszyny parowej. Wiesz ju\u017c dlaczego? Wko\u0142o nas jest ca\u0142a masa istot, kt\u00f3re s\u0105 zdolne do samoorganizacji, pozornie przecz\u0105cej II zasadzie termodynamiki \u2013 to w\u0142a\u015bciwie wszystkie istoty \u017cywe, kt\u00f3re (cho\u0107 jako zjawiska nigdy nie zachodz\u0105 w uk\u0142adach izolowanych termodynamicznie), mo\u017cliwo\u015b\u0107 samoorganizacji czerpi\u0105 zawsze ze wzrostu entropii otoczenia. Istoty \u017cywe porz\u0105dkuj\u0105 si\u0119 wewn\u0119trznie kosztem wzrostu entropii otoczenia w postaci np. przetwarzania \u017cywno\u015bci w odchody. Najwi\u0119kszym wyzwaniem dla fizyk\u00f3w by\u0142o (i zreszt\u0105 nadal jest) wyobra\u017cenie sobie, jak Demon Maxwella m\u00f3g\u0142by dzia\u0142a\u0107 w niesko\u0144czono\u015b\u0107. Nasze istnienie z tego punktu widzenia i ku rado\u015bci ekolog\u00f3w jest na szcz\u0119\u015bcie ograniczone w czasie.<\/p>\n\n\n\n

\n