- Archivierte alte Diskussion (bis Nov 2004): Diskussion:Biophoton/Archiv
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Fragen über Fragen und Re: Vorschlag von F.A. Popp zur angeblichen Kohärenz biologischer Emission von Photonen nichts als fauler Zauber?
Man muß sich einmal die Zahlen vor Augen führen. Popps eigenes typisches Beispiel ist eine Probe, wo eine Fläche von 10x10 mm 100 Photonen per Sekunde ausstrahlt. Den typischen durchschnittlichen Durchmesser einer Zelle gibt er hierbei mit 0.01 mm an. Das sind für die angegebene Fläche an der Probenoberfläche 1.000.000 Zellen. Nimmt man eine durchschnittliche Durchlässigkeit der Probe für Photonen von 3 mm an, so sind an der Strahlung von 100 Photonen per Sekunde 300.000.000 Zellen beteiligt. Das heißt, jede einzelne Zelle sendet im Durchschnitt alle 34,7 Tage ein Photon aus. Berücksichtigt man ferner, daß Photonen mit mindestens 1000 verschiedenen Wellenlängen ausgesendet werden, so dauert es im Durchschnitt 95 Jahre bis eine Zelle ein zweites Mal ein Photon gleicher Wellenlänge aussendet.
Auf zellulärer Basis ist also Kohärenz ausgeschlossen. Wie steht es nun mit der Möglichkeit der Kohärenz innerhalb eines Organs oder eines ganzen Organismus? Diese wäre möglich, wenn es einen Mechanismus gäbe, der die Phasenlage der Photonen eines Organs oder Organismus gleichschaltet. Ein derartiger Mechanismus ist weder bekannt, noch im Rahmen der bekannten Physik vorstellbar.''
Von Popp wird die Strahlung doch im Wesentlichen als Laserprozess verstanden, oder nicht?
Den Laser stellt er sich wie folgt vor: Die DNA ist in der Lage, Exciplexe zu bilden (das scheint so zu sein, die Quelle müsste ich aber suchen). D.h. ein angeregtes Nucleotid bildet einen angeregten Komplex mit einem benachbarten Nucleotid. Dieser Zustand ist angeblich energetisch günstiger als zwei nicht angeregte benachbarte Nucleotide.
Dadurch sei die DNA ein guter Lichtspeicher. Durch "stehende Wellen" veränderten sich die Abstände der einzelnen Nucleotide ständig, daher käme die Möglichkeit der Breitbandstrahlung.
Trifft ein Photon passender Wellenlänge auf einen Exciplex passenden Abstands, so wird dieser Exciplex veranlasst, ein phasen- und frequenzgleiches Photon abzugeben.
Ich weiss nicht (vermutlich, weil ich zu wenig Physik kenne), ob und wie das über Zellen hinweg passieren kann. Noch schwerer vorstellbar ist IMO die Annahme eines Photonenfeldes, das "delokalisiert" in der ganzen Zelle vorliegt und durch gezielte Lokalisation gerade da ein Photon auftauchen lässt, wo im Stoffwechsel eins gebraucht wird; bzw. Stoffwechselreaktionen laufen nur an bestimmten Knotenpunkten bevorzugt ab. Was aussen messbar ist, ist sozusagen "Verlust" und gering im Vergleich zum Feld.
Was sagen die Physiker dazu? Möglich? Das würde zumindest helfen zu erklären, warum einige Reaktionen trotz Vorhandensein zugehöriger Enzyme und Cofaktoren im Reagenzglas langsamer ablaufen als in vivo. (Das wurde mir von einem Chemiker zwischen Tür und Angel bestätigt, also ist Zweifel noch möglich)
Es scheint mir seltsam, dass eine so seltsame Theorie, mit Rechenfehlern (der, den ich gefunden habe, ist nur ein Faktor 2 in einer Ableitung und vermutlich nicht wesentlich. Wo ist denn der um meherere Größenordnungen?), Vereinfachungen und "Indizienbeweisen" zu guten Anwendungen geführt hat.
Und es bleiben viele Fragen offen, wie z.B. warum ändert sich das Abklingverhalten während der Mitose zwischen hyperbolisch, exponentiell und weder-noch? (Chwirot, Cytobios 1985) (und kann mir jemand erklären, warum hyperbolisches Abklingen ein Indiz für Eigenstrahlung ist?) Oder wieso gibt es beim Tod von Zellen, durch Kälte, Hitze, Gift etc ein Aufleuchten? (Bei Kälte ist die Lebensdauer angeregter Zustände kürzer? Bei Hitze sind mehr Moleküle angeregt? Aber wieso gibt es dann bei nicht-tödlicher Hitze einen overshoot und danach ein Abklingen?) Oder sind die Kommunikationsexperimente gefälscht oder Glückstreffer?
Eine nicht falsifizierbare Hypothese, die einiges erklärt, ist zwar nicht das, was man sich wünscht, aber ohne jegliche Hypothese vor einem Haufen Phänomene zu stehen ist auch nicht viel besser.
Nachtrag zu "isomorphic" aus dem Zitat des indischen Mathematikers ("biophotons are isomorphic to life"):
Der Mathematiker hat dieses Wort wohl wie ein Mathematiker verwendet. Frei übersetzt: Zwei Strukturen sind isomorph, wenn man durch vollständige Kenntnis der einen und der Abbildungsvorschrift auch die andere Struktur vollständig kennt. Vielleicht meinte er aber auch nur "gleichbedeutend".
Eine solche These ist natürlich EXTREM gewagt. Ausserdem scheint Hefe unter anaeroben Bedingungen keine Biophotonen auszustrahlen (Quickenden, weiss nicht mehr, wo) und wären dann entweder unter der Nachweisgrenze oder tot. Trotz Vermehrung etc...
(Bitte verzeiht, dass ich hier einen kleinen Rundumschlag mache. Bin vollständig neu bei Wiki und finde das Thema interessant. Komme wohl nur ein paar Monate zu spät...)
--Torika 23:58, 9. Feb 2005 (CET)
- Die Mehrzahl der Bearbeiter dieses Artikels und die überwältigende Mehrheit der Fachwissenschaft hält überhaupt nichts von der Biophotonen-These. Ich hoffe, das kommt im Artikel zum Ausdruck.
- Die Kohärenz, sollte es sie denn geben, meint nicht das Gleiche wie beim Laser. Das hatte hier zwar noch keiner deutlich sagne können oder wollen, aber in der Diskussion des englischen Parallelartikels en:Biophoton sind wir darüber gestolpert: Der Nachweis erfolgt allein aus den Statistik der detektierten Photonen, durch den en:Hanbury-Brown and Twiss effect (der im Artikel gezeigte Aufbau ist eine Modifikation). Nur ist meines Wissens noch nie etwas signifikantes nachgewiesen worden.
- Pjacobi 00:30, 10. Feb 2005 (CET)
Anmerkung
Gegen die zugegebenermassen weithergeholten Thesen des Herrn Popp gab es einige Einwände, die zwar technisch gut begründet waren, aber nicht unbedingt den Punkt der Sache treffen.
Es ist auch wichtig sich klarzumachen, dass auch der Begriff "Photon" in keiner Weise allgemein abgesegnet ist. Er wird sehr oft falsch oder ungenau verwendet und viele ziemlich schlaue Physiker (Lamb, etc) halten ihn generell für unangebracht.
1) Zunächst zum Begriff der Kohärenz der Lichtstrahlung: Ganz klar meint Popp den klassisch und in der Laserphysik verwendeten Begriff von Kohärenz, nichts irgendwie andersgeartetes, grad so wie er in der theoretischen Quantenoptik (zurückgehend auf Schrödinger) von Roy Glauber in den 60ern definiert wurde. Das geht einwandfrei aus den verwendeten Formeln hervor.
2) Satz in Diskussion: Eine Poisson-Statistik sagt noch nichts über Kohärenz aus.
Das ist eigentlich richtig. Man kann es auch allgemeiner fassen: Aus keiner Art von Photonenstatistik (Poisson oder sub-Poisson oder exponentiell etc) kann im direkten Schluss die Kohärenz bewiesen oder gefolgert werden. (Das ist Quantenmmechanik Grundlagen. Photonenzahl-Operators (number operator) im Fockraum ist komplementär zu jeglicher Definition von Phasenoperator). Also Satz ist so richtig.
Es lohnt sich dennoch darüber nachzudenken:
a) In "normalen" Lichtsystemen (Sonnen, Leuchtkäfer, Feuer etc) ist eine Poisson-Statistik extrem unüblich, einfach weil aufgrund thermischer Effekte jegliche Lichtaussendung im Prozess ihrer Entstehung von einer gaussschen Statistik überlagert wird, die im Prinzip alles grob gesprochen exponentiell verschmiert. Wenn jemand nun schlüssig demonstrieren kann/könnte, dass ein biologisches System mit einer Poisson-Statistik Photonen emittiert, wäre das denke ich schon eine absolute Sensation und der Schritt zur Kohärenz wäre gar nicht mehr so weit.
b) Nach allem was ich gesehen habe messen Popp & Co nicht direkt Statistiken sondern entweder Relaxationen oder die zweite zeitliche Korrelationsfunktion des elektrischen Feldes (das ist genau das, was im historischen Experiment von Hanbury-Brown and Twiss geschah, ein absoluter Meilenstein in Sachen optische Messungen). Aufgrund von zeitlichen Messungen können natürlich Rückschlüsse auf die Kohärenz gezogen werden. D.h. alles könnte mit rechten Dingen zu gehen.
Der Punkt ist der, dass bei allem was ich in den beiden Physics Letters Veröffentlichungen sehen konnte, welches die einzigen mir bekannten in zugänglichen Quellen sind, die Behandlung der Daten in sehr fahrlässiger Weise geschah, unter Verwendung unangebrachter/unbegründeter Formeln, unter keinerlei Bezugnahme auf äquivalente Arbeiten (Referenzliste) ohne Verwendung von Fehlerfunktion etc. Es sind sich wohl alle einig, dass so etwas nie so hätte erscheinen dürfen (geschieht halt manchmal, siehe Jan Hendrik Schön). D.h. es sind nicht unbedingt die Grundgedanken falsch aber die experimentelle Evidenz scheint mehr als wackelig.
Das andere, was mir fragwürdig erscheint ist, dass alle Messwerte Multimode-Messungen sind ("farbiges" Licht, versch. Wellenlängen) die Formeln in dem Artikel "Delayed Luminescence of Biological Systems in Terms of Coherent States" dagegen Einmoden-Zustände behandeln. Auf der Suche nach einer Poisson-Statistik wird man dann auf das paper "Experimentelle Untersuchungen zur ultraschwachen Photonenemission biologischer Systeme" das ist mir wieder nicht zugänglich ....
3) damit aber stimmt folgender Satz im Artikel nicht:
"Diese Artikel diskutieren die Möglichkeit der Kohärenz im Rahmen theoretischer Physik. In keinem Fall liefern sie Hinweise, oder gar Beweise, für deren tatsächliche Existenz."
In den Artikeln werden sehr wohl experimentelle Daten zum direkten Beweis der Kohärenz herangezogen, sie sind nur, wenn man vergleichbare Arbeiten auf dem Gebiet anschaut, äusserst unzulänglich und mir ist nicht ganz klar, warum Popp jegliche Bezugnahme auf vergleichbare Arbeiten mit technischen Lichtwuellen die nur wenige Photonen aussenden scheut, und sich so selbst ein wenig ins Abseits stellt. Das Thema selbst ist ja gar kein so sonderlich exotisches und da verwundert es, wenn ein Autor nur eigene Arbeiten als Referenz anführt.
3) Satz: Da kommt also nur einmal alle 30 Tage ein Photon heraus, das ist viel zu wenig um hier eine Kohärenz zu zeigen.
Das scheint auf den ersten Blick ebenso richtig wie Bemerkung (1).
Zur Idee: Man muss sich darüber im Klaren sein, dass bei dieser Idee nicht einzelne Photonen als solche, quasi wie PingPong Bälle emittiert werden (also quantenmechanisch gesprochen, Einzelphotonenzustände, Fockzustände) da diese per definitionem nicht kohärent sind. Es ist ein kontinuierliches Ausströmen des elektrischen Feldes gemeint, was im statistischen Mittel eben alle 30 Tage die Energie eines Photons erreicht. Ein wichtiger Gedanke, der erst ein Verständnis derartiger Systeme möglich macht. Erst der Messprozess und die damit verbundene Reduktion der
Wellenfunktion erzeugt die einzelnen "Photonen". (das ist wie oft ein Punkt an dem die Plausibilität des Begriffes "Photon" hinkt, bzw. genau betrachtet werden muss).
Ich persönlich bezweifele (und 99% aller Physiker wohl ebenfalls) dass ein kohärentes System hier vorliegt, aber um ein mögliches Verständnis zu gewinnen, lohnt es, sich ein einfaches, äusserst gut untersuchtes praktisches Beispiel anzuschauen, bei dem genau das ohne Schwierigkeiten geschieht:
Ein optischer Resonator mit nahezu perfekten Spiegeln, so dass im Schnitt alle 30 Tage ein Photon ausleakt (derzeit ein bischen über der technischen Qualität heutiger Beschichtungen, aber wirklich kein grundsätzliches Problem). Keiner würde bezweifeln, dass es sich bei den emittierten Photonen um kohärente Strahlung handelt.
Also: die Grundannahmen sind alle vollkommen korrekt. Wieder fehlt allerdings sowohl das stringente theoretische Modell und die nachprüfbare Verknüpfung Modell-Experiment.
4) Bzw gibt es wenn ich es recht gesehen habe ein Art Modell mit allerdings einem seltsamen Flaw:
Das "Delayed Luminescence" paper gibt ein Bild einer Zelle und der Feldverteilung eines "Resonators" mit Begrenzungsflächen wie die der Zelle. Abgesehen von dem seltsamen Resonatormodell, gibt das danebenstehende Photolumineszens Bild genau diese Verteilung wieder. Nun ist die Austrahlung von Licht gleichbedeutend mit einem Resonatorverlust, Ein Resonator strahlt aber nicht die räumliche Form seiner inneren Feldmoden als Verluste ab. Das scheint doch sehr unsachlich zu sein.
5) Thema Exciplexe: Das ist das Modell eines Excimerlasers. Müssten dann nicht im Inneren einer Zelle vergleichbare Feldstärken herrschen wie im Intracavity Feld eines solchen Lasers? Auch da scheint mir das Wort der Vater des Gedankens zu sein: Bewusste Verdunkelung von Zusammenhängen durch interessante Begriffswahl.
6) Der Schlussatz gefällt mir wegen obiger Bemerkungen nicht unbedingt, habe ihn aber erstmal gelassen.
Fazit meinerseits: Es ist mir unlieb einen spannenden wissenschaftlichen Gedanken von vornherein gänzlich zu verwerfen, nur weil er sehr unwahrscheinlich erscheint. Die Gegenargumente die z.B. auf den Diskussionsseiten hier gebracht wurden halten einem zweiten Blick nicht unbedingt Stand, fest steht aber, dass es den mir bekannten Arbeiten die mit dem "Biophoton" zu tun haben in hohem Masse an Sorgfalt mangelt, so dass Publicity und Geld eventuell ein grösserer Antriebsgrund für die Aktivitäten des IIB sind als wirkliche Aufklärung und Entschlüsselung von biologischen Signalen. Finde aber die auf diesen Diskussionsseiten geäusserten Gedanken verschiedener Leute sehr interessant und hilfreich um auch selber eine Idee zu bekommen.
Das Thema ist eigentlich ja faszinierend. Es ist nur an manchen Stellen scheinbar in schlechte Hände gefallen.
Ich denke man kann aus einem klug interpretierten Experiment ebensoviel lernen, wie aus einem schlecht interpretierten, das man gewissenhaft auf rationale Beine zu stellen versucht. (kontroverse Artikel, wie z.b. die Überlichtgeschwindigkeitsmessungen der Nimtz Gruppe oder die kalte Fusion liefern ja sehr spannende Denkanstösse, die wirklich etwas mit guter Physik zu tun haben)
--Gerd Breitenbach 15:09, 31. Mär 2005 (CEST)
- Ich bin gerade etwas in Eile, aber ich vermute ich bin mit Deinen Änderungen und Anmerkungen sehr einverstanden (außer vielleicht bei der Poisson-Statistik). Die Tatsache, dass "Biophotonen" als Schlagwort für irgendwelchen Murks in der "Alternativmedizin" u.ä. benutzt wird, müsste im Übrigen vielleicht deutlicher erwähnt werden (man kann ja Popp davon freisprechen, es in diesem Sinne zu sehen). Es mir gerade unlängst wieder schlimmster Unsinn dazu über den Weg gelaufen, den ich aber schon wieder aktiv vergessen habe, weil's so weh tut.
- Eventuell magst Du auch einmal bei Quanten-Zeno-Effekt vorbeischauen? Ich finde die Darstellung dort nicht optimal, ahbe aber zur Zeit keine Alternative anzubieten?
- Pjacobi 16:15, 31. Mär 2005 (CEST)
Ich schlage vor, zunächst die Frage der "Kohärenz" zu klären. Das Bild vom schwach undichten optischen Resonator, der im Mittel ein Photon pro Monat verliert, trifft die Sache gut. Tatsächlich schwebt Fritz Popp seit über 25 Jahren die Idee vor Augen, Biosysteme könnten schwach undichte Resonatoren sein. Leider hat er während diesen ganzen Zeit keinerlei brauchbare Daten zur Stützung dieses Vorschlags gesammelt. Schlimmer noch, er hat nicht einmal einen Plan aufgestellt, wie derartige Daten möglicherweise zu erheben seien. Alles, was er bislang gemessen hat, ist ohne Probleme mit herkömmlicher Physik und Chemie zu erklären. Ärgerlich, dagegen, ist, daß Popp während all dieser Jahre eine elendig lange Publikationsliste produziert hat, die aus nichts weiter besteht als belanglosen Wunschzetteln. BioMed 00:12, 1. Apr 2005 (CEST)
und ich schlage vor, personen in die diskussion einzubeziehen die es am ehesten wissen könnten. wie z. b.: Dr. Marion Strehle, für öffentlichkeitsarbeit zuständig bei der aus bundesmitteln finanzierten
forschungsinitiative "biophotonik" (s. www.bmbf.de/de/3597.php u. www.biophotonik.org), e-mail: marion.strehle@uni-jena.de; und beim angeblichen fast-esoteriker Popp selbst: Biophotonik.KL@t-online.de. könnte sehr interessant werden.
mg clara
p.s.: wieso soll der m. e. etablierte - und auch wie ich finde nicht unpassende - begriff biophotonen in anführungszeichen gesetzt werden - also distanziert dargestellt?