Der Vogelzug ist eines der beeindruckendsten Naturphänomene. Jährlich legen Zugvögel Tausende von Kilometern zurück, überqueren Kontinente und Hemisphären, um von ihren Sommer- zu Winterquartieren und wieder zurück zu gelangen.
Doch wie finden sie präzise ihren Weg? Ornithologe Scott Weidensaul erklärt in seinem Buch A World on the Wing, dass Vögel möglicherweise ein Quantenphänomen nutzen, um sich zu orientieren.
- Eine Welt im Flug ist eines unserer Top-Wissenschaftsbücher für März 2021
Es klingt ungewöhnlich – doch Quantenphänomene sind oft kontraintuitiv. So funktioniert die aktuelle Theorie:
Ein Zugvogel blickt nachts in den Himmel. Ein Photon, das Millionen oder Milliarden Jahre zuvor einen Stern verließ, trifft im Auge des Vogels auf ein Cryptochrom-Molekül, höchstwahrscheinlich die Variante Cryptochrom 1a (Cry1a).
Diese Interaktion geschieht in der Netzhaut, vermutlich in spezialisierten Doppelzapfen-Zellen, deren Rolle lange rätselhaft war. Das Photon löst ein Elektron aus dem Cry1a heraus, das in ein benachbartes Molekül eintritt. Beide Moleküle besitzen nun eine ungerade Elektronenzahl und bilden ein Radikalpaar – quantenmechanisch verschänkt.
Mehr zum Vogelzug lesen:
- Die Bewegungen der Nachtschwalbe im Mondlicht könnten uns Migrationsmuster erklären
- 14 atemberaubende Fotos von Vögeln auf unglaublichen Erdreisen
Die verschränkten Teilchen sind magnetisch empfindlich, da Elektronen einen Spin (genauer: Spindrehimpuls) besitzen. Verschränkte Teilchen bleiben unabhängig von der Distanz korreliert – ein Effekt, der klassischer Physik widerspricht.
Albert Einstein nannte dies "spukhafte Fernwirkung" und lehnte es ab, doch Experimente haben die Quantenverschränkung bestätigt.
Im Vogelauge erzeugen unzählige solcher Radikalpaare ein dunkles Muster oder einen Fleck. Es verschiebt sich bei Kopfbewegungen mit der Position zum Erdmagnetfeld und den Feldlinien des Planeten – ohne die normale Sicht zu stören.
Viele kennen Verschränkung aus High-Tech-Anwendungen: 2017 teleportierten chinesische Forscher verschränkte Photonen von einem Satelliten zu Bodenstationen über 1.200 km entfernt. 2020 übertrugen sie einen unhackbaren Quantenschlüssel via Satellit – Schritte zu einem Quanteninternet.
Ironischerweise ist Verschränkung im Cryptochrom vielleicht "gratis" dabei, nicht zwingend für die Magnetorezeption erforderlich, wie führende Forscher betonen.