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生物的量子进化

□ 时间:2018-11-15 □ 来源: 环球科学



    量子世界有着种种奇异的特性。理论上来说,量子力学原理要求一个粒子可以同时在两个地方出现。这种看似矛盾的现象叫做叠加。两个粒子可以“纠缠”在一起,通过某种未知的机制跨过任意远的距离共享信息。


       △艺术家笔下的双原子量子纠缠态。图片来源:Mark Garlick

    ★ 经典量子力学

    或许量子力学中最著名的实验就是埃德温·薛定谔(Erwin Schrödinger)在1935年提出的思想实验——薛定谔的猫。这一实验展现了量子力学的奇异性质。这位奥地利物理学家想象了一只装在盒子中的猫,盒子中有一些可能致死的放射性物质。根据量子力学原理,猫会处于活与死的叠加态,至少在我们将盒子打开进行观测之前是这样的。


        △将一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里。当盒子内的监控器侦测到衰变粒子时,就会打破烧瓶,杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根诠释,在实验进行一段时间后,猫会处于又活又死的叠加态。可是,假若实验者观察盒子内部,他会观察到一只活猫或一只死猫,而不是同时处于活状态与死状态的猫。这事实引起一个谜题:到底量子叠加是在什么时候终止,并且坍缩成两种可能状态中的一种状态?图片、文字来源:维基百科

    尽管这看起来十分疯狂,但是这一概念已经在量子尺度下被实验验证无数次了。然而,在我们所熟知的宏观世界中,一切都变得更简单,更符合我们的直觉。没有人曾经看到一颗恒星、一颗行星或者一只猫处于叠加态或者存在量子纠缠。但自从20世纪早期量子力学形成开始,科学家就一直在思考宏观世界和微观世界会在何处交汇。也就是量子系统究竟能够有多大,有没有可能大到让种种奇异的性质直接影响生物?在过去的二十年中,量子生物学开始形成,并试图回答这些问题,这一学科提出和实施一些在生物体身上做的实验,以此来探测量子理论的极限。


       △根据多世

资讯作者: 源信息发布时间: 2018/11/12 编辑:金阳
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