science >> Wetenschap >  >> Fysica

Lang verloren gewaande brief van Einstein bespreekt verband tussen natuurkunde en biologie - 70 jaar voordat het bewijs naar voren komt

Brief van Albert Einstein, gevalideerd door de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, waar Einstein zijn aantekeningen naliet, brieven en dossiers. Krediet:Dyer et al. 2021, J Comp Physiol A / De Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (redelijk gebruik)

Sinds het begin van het elektronische tijdperk, het is voor onderzoekers nog nooit zo eenvoudig geweest om met het grote publiek in contact te komen - toegang krijgen tot kostbare bronnen die anders niet beschikbaar waren.

Dit wordt perfect geïllustreerd in onze nieuwste publicatie, waarin we een voorheen onbekende brief introduceren, geschreven in 1949 door niemand minder dan Albert Einstein. In het, de in Duitsland geboren wiskundige en natuurkundige bespreekt bijen, vogels en of er nieuwe natuurkundige principes zouden kunnen komen door het bestuderen van dierlijke zintuigen.

We kwamen het voor het eerst tegen in 2019, nadat Judith Davys - een gepensioneerde die in het Verenigd Koninkrijk woont - een artikel las dat we hadden gepubliceerd over de wiskundige vermogens van bijen. Ze nam contact met ons op om de 72-jarige brief te delen, die Einstein had gericht aan haar overleden echtgenoot Glyn Davys. We hebben een jaar lang het kostbare document onderzocht.

Een belangrijke ontmoeting

Einstein was een van de grootste denkers van de twintigste eeuw, evenals een uitstekende communicator. Zijn verbeeldingskracht hielp bij het vormgeven van vele technologieën die het huidige informatietijdperk bepalen. Bijvoorbeeld, Einsteins algemene relativiteitstheorie regelt de grootschalige structuur van het universum, die op zijn beurt correcties mogelijk maakt voor het GPS-systeem dat op onze smartphones wordt gebruikt.

1921, Einstein kreeg een Nobelprijs voor zijn onderzoek naar het 'foto-elektrisch effect'. Dit effect beschrijft hoe licht elektronen van atomen kan verwijderen - een principe dat ten grondslag ligt aan de werking van de huidige zonnecellen.

1933, Einstein verliet Duitsland om aan de Princeton University in de Verenigde Staten te gaan werken. Het was hier, in april 1949, hij ontmoette wetenschapper Karl von Frisch tijdens een lezing.

Von Frisch was op bezoek in Princeton om zijn nieuwe onderzoek te presenteren over hoe honingbijen effectiever navigeren met behulp van de polarisatiepatronen van licht dat vanuit de lucht wordt verspreid. Hij gebruikte deze informatie om de nu beroemde danstaal van bijen te vertalen, waarvoor hij uiteindelijk zijn eigen Nobelprijs ontving.

De dag nadat Einstein de lezing van von Frisch bijwoonde, hadden de twee onderzoekers een besloten bijeenkomst. Hoewel deze bijeenkomst niet formeel werd gedocumenteerd, de recent ontdekte brief van Einstein geeft enig inzicht in wat er besproken kan zijn.

Dierlijk gedrag door de lens van een natuurkundige

We vermoeden dat de brief van Einstein een antwoord is op een vraag die hij van Glyn Davys ontving. 1942, terwijl de Tweede Wereldoorlog woedde, Davys had zich aangesloten bij de Britse Royal Navy. Hij volgde een opleiding tot ingenieur en deed onderzoek naar onderwerpen als het ontluikende gebruik van radar om schepen en vliegtuigen te detecteren. Deze ontluikende technologie werd destijds topgeheim gehouden.

Door volkomen toeval, bio-Sonar-detectie was tegelijkertijd ontdekt bij vleermuizen, mensen waarschuwen voor het idee dat dieren andere zintuigen kunnen hebben dan mensen. Hoewel alle eerdere correspondentie van Davys met Einstein verloren lijkt te gaan, we waren geïnteresseerd in wat hem ertoe heeft aangezet om de beroemde natuurkundige te schrijven.

Dus gingen we op zoek naar online archieven van nieuws dat in 1949 in Engeland was gepubliceerd. Uit onze zoektocht ontdekten we dat Von Frisch's bevindingen over bijennavigatie in juli van dat jaar al groot nieuws waren, en hij was zelfs behandeld in de krant The Guardian in Londen.

Het nieuws besprak specifiek hoe bijen gepolariseerd licht gebruiken om te navigeren. Als zodanig, we denken dat dit is wat Davys ertoe aanzette om Einstein te schrijven. Het is waarschijnlijk ook dat Davys' eerste brief aan Einstein specifiek de bijen en von Frisch noemde, zoals Einstein antwoordde:"Ik ben goed op de hoogte van de bewonderenswaardige onderzoeken van de heer v. Frisch."

Het lijkt erop dat de ideeën van von Frisch over de zintuiglijke waarneming van bijen in Einsteins gedachten bleven sinds de twee wetenschappers zes maanden eerder in Princeton elkaar kruisten.

In zijn brief aan Davys, Einstein suggereert ook dat voor bijen om onze kennis van natuurkunde uit te breiden, nieuwe soorten gedrag moeten worden geobserveerd. Opmerkelijk, het is duidelijk door zijn schrijven dat Einstein voorzag dat nieuwe ontdekkingen zouden kunnen komen door het gedrag van dieren te bestuderen.

De bijenwaggeldans is een achtvormige dans die bijen uitvoeren om informatie te delen over de richting en afstand tot bloemplekken, waterbronnen en andere belangrijke bezienswaardigheden. Credit:J. Tautz en M. Kleinhenz waarnaar wordt verwezen in Lars Chittka (2004), CC BY-SA

Einstein schreef:

"Het is denkbaar dat het onderzoek naar het gedrag van trekvogels en postduiven op een dag zal leiden tot het begrijpen van een fysiek proces dat nog niet bekend is."

Einstein-ideeën lijken juist, nogmaals

Nutsvoorzieningen, meer dan 70 jaar sinds Einstein zijn brief stuurde, onderzoek onthult inderdaad de geheimen van hoe trekvogels navigeren terwijl ze duizenden kilometers vliegen om op een precieze bestemming aan te komen.

In 2008, onderzoek naar lijsters uitgerust met radiozenders toonde, Voor de eerste keer, dat deze vogels tijdens de vlucht een soort magnetisch kompas gebruiken als hun primaire oriëntatiegids.

Een theorie voor de oorsprong van magnetische zintuigen bij vogels is het gebruik van quantum willekeur en verstrengeling. Beide natuurkundige concepten werden voor het eerst voorgesteld door Einstein. Maar hoewel Einstein een van de grondleggers van de kwantumfysica was, hij was ongemakkelijk met de implicaties ervan.

"God speelt niet met dobbelstenen, " zei hij beroemd, om zijn verzet te uiten tegen de willekeur die ten grondslag ligt aan de kwantummechanica.

Zuidwaartse vluchtsporen van negen gruttovogels uitgerust met satellietzenders. Krediet:Robert E. Gill et al (2008)/The Royal Society, CC BY-NC-ND

In een invloedrijk artikel uit 1935, Einstein en co-auteurs Boris Podolsky en Nathan Rosen introduceerden het concept van kwantumverstrengeling. interessant, het werd geïntroduceerd als een conceptueel falen van de kwantummechanica, in plaats van een van de bepalende middenstukken, zoals we het nu begrijpen.

Misschien ironisch genoeg, een van de leidende theorieën over de oorsprong van magnetische zintuigen bij vogels is het gebruik van kwantumwillekeurigheid en verstrengeling. Deze theorie suggereert dat chemische reacties van radicalen in cryptochromen - signaaleiwitten die in bepaalde planten en dieren worden aangetroffen - worden beïnvloed door het magnetisch veld van de aarde. en vormen zo de basis van het biologische magnetische kompas van een vogel.

Hoewel Einstein het niet eens was met verstrengeling, zijn bereidheid om te speculeren over hoe we nieuwe dingen kunnen leren van de zintuiglijke waarneming van dieren, suggereert dat hij blij zou zijn geweest met hoe nieuw onderzoek naar vogeltrek de grenzen van ons begrip van de natuurkunde verlegt.

Inderdaad, Einsteins brief aan Davys getuigt van hoe open hij stond voor nieuwe mogelijkheden op het gebied van natuurkunde die in de natuur werden waargenomen. Het illustreert, alweer, hoe bewust was hij van wat je zou kunnen ontdekken als je een andere kijk op de wereld had.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.