생물학과 양자 역학의 연결 고리가 있다고 합니다.

안녕하세요?

양자역학이라고 하면 일반적으로 관련이 있을 것이라고는 양자 컴퓨터에 대한 것 밖에는 생각이 나지 않았습니다만, BBC science 2017년 5월호에 싣려있는 [당신의 뇌에서 일어나는 양자 물리학의 세계]라는 기사를 읽으보니, 생명과학과 양자역학이 희미하지만 연결이 되는 접점이 있다는 것을 알게 되었습니다. 그래서 이번 포스팅에서 관련된 내용을 다루고자 하는데, 먼저 아래의 링크에 있는 내용을 읽어 주셨으면 합니다.

링크 : 상용화된 양자 컴퓨터-양자 어닐링 머신이란 것이 있다고 합니다.

먼저 양자 역학에 대해서는 저도 자세히 모르기 때문에, 양자 컴퓨터에 관해서 포스팅을 하면서 약간 알게된 것이 전부입니다. 다만, 우리의 눈에 보이지도 않는 작은 '입자'라고 해야 할까요? 이처럼 '미시적'인 세계를 다루는 물리학이며, 보통의 사람이라면 이해가 되지도 않는 것이 보통인게 당연하지만, 이와 같은 양자 역학은 어디까지나 물리학의 영역이지, 생명과학과는 관계가 없다고 생각을 했습니다.

이 처음듣는 사실을 기사에서는 먼저 1986년에 실행이 되었는 실험에 대해서 이야기를 하고 있습니다. 실험에서는 리튬의 동위 원소인 '리튬-6'와 '리튬-7'을 각각 어미쥐에게 투여했을 때, 물리적으로만 다른 이 리튬의 '동위원소'가 투여된 결과는 매우 달랐다고 합니다. 어떻게 다른 결과가 나왔는지는 BBC science의 기사에서는 나와 있지는 않았으며, 이 실험이 얼마나 신뢰성이 있는지도 미심쩍지만, 그래도 양자역학과 생명과학-그 중에서도 특히 뇌에 관해서 관계가 있다는 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있었습니다.

리튬-7을 투여한 어미쥐를 새끼를 돌보지 않는 등 기분이 저하가 되었지만, 반대로 리튬-6이 투여된 어미쥐는 기분이 고조되고 각성되는 수준도 높아졌다고 합니다. 물론 이것은 어디까지나 단편적인 사실이기는 하지만, 일단 이 실험을 보고 과학자들이 '뇌'와 양자 얽힘이라고 해야 할까요? 양자역학적인 움직임이 관련이 있을 것으로 생각이 된다고 합니다. 

물론 아직 명확하지 않은 '뇌'와 '양자역학'과의 관계만이 전부가 아니기는 합니다. 생명과학과 양자역학이 관계가 있다고 알려진 사례로 BBC science에서 제시하고 있는 것이 4가지가 있다고 하는데, 먼저 철새의 이동에 양자역학적인 무언가가 관련이 있다는 이론이 있다고 합니다.

먼저 철새들의 길 찾기라고 해야 할까요? 장거리를 이동하는 철새들의 이동에 대해서 다루고 있는데, 저로서는 잘 이해가 되지는 않지만 새의 눈으로 들어온 빛 입자가 일련의 반응을 일으켜서 전자2개의 스핀을 연결 시킨다고 합니다. 이러한 스핀이 지구의 자기장에 예민하게 반응한다는 가설이 있다고 하는데, 한마디로 새의 뇌속에 일종의 'GPS'라는 것이 있다고 하는 것입니다.

저로서는 그다지 이해는 되지 않지만, 철새의 이동에 대해서 이러한 가설이 있었고, 기사에서 언급하고 있는 다른 사례로는 '효소활동', '광합성' 그리고 '후각'에 대해서 언급을 하고 있습니다. 조금은 어려운 내용일 수는 있지만, 그래도 이 기사의 의의는 '양자역학'과는 전혀 관계가 없어 보이는 '생명과학'이 관련이 있다는 것을 알려주고 있습니다. 다만 이 기사만 가지고서는 안되고, 좀 더 깊은 조사가 필요하다고 생각이 되는데, 나중에 자료를 조사하고 나서, 좋은 포스팅 꺼리가 나오면 그때 추가로 포스팅을 올리도록 하겠습니다.