Der Vogelzug ist ein spektakuläres Ereignis. Vögel fliegen jedes Jahr Tausende von Kilometern über Kontinente und Hemisphären hinweg und finden ihren Weg von ihren Sommerquartieren zu ihren Winterquartieren und wieder zurück.
Aber wie genau steuern sie diese Reise?
Wie der Ornithologe Scott Weidensaul in diesem Auszug aus A World on the Wing erklärt , könnte es sein, dass Vögel ein Phänomen aus der Quantenphysik nutzen, um sich zurechtzufinden.
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Es ist eine ziemlich seltsame [Idee], aber das gilt auch für die meisten Dinge im Quantenbereich. Hier ist das Framework, wie es derzeit verstanden wird.
Ein Zugvogel, der durch den Nachthimmel flattert, blickt zu den Sternen auf. Ein Photon, das Millionen oder sogar Milliarden Jahre zuvor einen dieser Sterne verlassen hat, dringt in das Vogelauge ein und trifft auf ein Molekül einer Form von Cryptochrom, mit ziemlicher Sicherheit eine spezifische Variante, die als Cryptochrom 1a oder Cry1a bekannt ist.
Diese Begegnung findet in der Netzhaut statt, wahrscheinlich innerhalb einer Reihe spezialisierter Sehzellen, die als Doppelkegel bekannt sind und deren Funktion bisher ein Rätsel war. Das Photon schlägt eines der Elektronen des Cry1a frei und tritt dieses Elektron in ein benachbartes Cry1a; weil sie jetzt jeweils eine ungerade Anzahl von Elektronen haben, werden die beiden Moleküle als Radikalpaar bezeichnet und sind verknüpft – im Fachjargon der Quantenmechanik verschränkt.
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Sie sind auch magnetisch, weil die Elektronen eine Eigenschaft haben, die als Spin bekannt ist (was nicht wirklich Spin ist, wie man sich einen Kreisel vorstellt; es ist eigentlich ein Zustand, der als Spindrehimpuls bekannt ist, aber egal – gehen wir nicht runter zu viele Quanten-Kaninchenlöcher im Moment).
Solche verschränkten Teilchen werden unabhängig von der Entfernung verbunden, was der klassischen Physik und dem gesunden Menschenverstand widerspricht. Sie sind praktisch eins geworden; wenn man die Eigenschaften des einen misst – selbst wenn sie Millionen von Lichtjahren voneinander entfernt wären – könnte man auf die Eigenschaften des anderen schließen.
Einstein, dessen eigene Arbeit zur Entstehung des Konzepts beigetragen hat, rebellierte bekanntermaßen gegen diese Idee der Verstrickung, die er in den 1930er Jahren als „spukhafte Fernwirkung“ abtat. Doch Experimente haben es bestätigt.
Im Auge eines Zugvogels erzeugt die Wirkung unzähliger Radikalpaare wahrscheinlich eine dunkle Form oder einen Fleck – sichtbar, wenn der Vogel seinen Kopf bewegt, aber nicht undurchsichtig genug, um die normale Sicht zu beeinträchtigen – der sich mit der Position des Vogels relativ zum Boden verschiebt und zur Neigung der Magnetfeldlinien, die aus dem Planeten herausragen.
Aber wenn Sie von Verstrickung gehört haben, liegt das wahrscheinlich an den wirklich seltsamen Verwendungszwecken, für die sie eingesetzt wird. Im Jahr 2017 nutzten beispielsweise chinesische Wissenschaftler die Verschränkung, um zwei verschränkte Photonen – oder zumindest die Informationen in diesen Photonen – von einem umlaufenden Satelliten zu Bodenstationen zu „teleportieren“, die mehr als 700 Meilen voneinander entfernt sind.
Und im Jahr 2020 sagte dasselbe chinesische Team, dass es Quantenverschränkung verwendet habe, um einen unzerbrechlichen Verschlüsselungscode an einen Satelliten zu übertragen. Diese sind weit davon entfernt, ein Star Trek hochzubeamen Charakter, aber sie wurden als die ersten Schritte zu einem unhackbaren Quanteninternet und möglicherweise sogar zu einer Kommunikation schneller als Licht gefeiert.
Ironischerweise ist die Verschränkung selbst möglicherweise nicht wesentlich für den Prozess, der es Vögeln ermöglicht, ein Magnetfeld zu sehen. Dieser seltsame Zweig der Quantentheorie könnte, mit den Worten zweier führender Forscher, „etwas sein, das man in einem Kryptochrom ‚umsonst‘ bekommt“, nicht unbedingt erforderlich, damit das Molekül als magnetischer Kompass fungiert.