Equazione di Schrödinger: vermi e oggetti quantistici hanno più cose in comune del previsto
Se descriviamo la locomozione dei vermi in termini matematici, i paralleli con il mondo dei più piccoli diventano evidenti. Gli animali che si dimenano si comportano quindi come oggetti quantistici?
Cosa hanno in comune vermi, anguille, serpenti e millepiedi? Si muovono in modo ondulatorio. Lo schema che attraversa i loro corpi mentre si muovono sul terreno è, in una certa misura, un riflesso degli impulsi di eccitazione biochimica e neuronale sottostanti. Ma ciò che è sorprendente è che se la locomozione degli animali viene rappresentata matematicamente, emergono notevoli parallelismi con l'equazione di Schrödinger, che descrive il comportamento degli oggetti nel mondo dei più piccoli. Alexander Cohen del Massachusetts Institute of Technology e i suoi colleghi riportano questo risultato nel numero attuale della rivista scientifica "Physical Review Letters".
Il team ha analizzato registrazioni video di nematodi della specie Caenorhabditis elegans, serpenti arvicola dal naso a pala (Chionactis occipitalis), gatti delle pietre (Lithobius forficatus) e robot serpente biologicamente ispirati. Hanno identificato modelli di locomozione specifici e poi hanno sviluppato un metodo semplice per classificare i movimenti in modo da poter scomporre ogni movimento in una serie di elementi più semplici. Quando i ricercatori hanno finalmente messo insieme l'equazione complessiva, si sono resi conto che sembrava sorprendentemente familiare: era molto simile alla famosa equazione di Schrödinger, che formula il cambiamento temporale dello stato quantomeccanico di un sistema fisico.
"Quando si caratterizzano gli oggetti quantistici, gli autovalori dell'operatore di Hamilton forniscono lo spettro energetico associato", scrivono gli autori. "Nel nostro caso, ciò fornisce un'efficiente classificazione delle dinamiche di locomozione di vermi e serpenti", che può essere utilizzata per descrivere il movimento di qualsiasi animale sottile che si muove a onde. In altre parole, allo stesso modo in cui lo stato di un oggetto quantistico emerge dagli autovalori sottostanti, il movimento di un animale che si dimena emerge dagli elementi costitutivi identificati dal team di Cohen.
Ovviamente, la somiglianza matematica dei sistemi di equazioni non significa che gli animali che si dimenano si comportino come gli oggetti quantistici. Piuttosto, parte della somiglianza è dovuta alla geometria degli animali in esame, ha dichiarato Alasdair Hastewell, matematico e co-autore al "New Scientist". "Il vantaggio di questa scoperta è che ora si può attingere agli strumenti completi della fisica quantistica per caratterizzare e prevedere la locomozione degli animali viventi. Questo potrebbe potenzialmente facilitare lo sviluppo di sistemi robotici biomimetici.
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Immagine di copertina: Shutterstock / D. Kucharski K. Kucharska
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