如果你对量子力学的概念感到困惑,不要慌,我相信你并不是唯一的一个。正如物理学家费恩曼所说的:“我想我可以有把握地说,没有人理解量子力学。”

然而,量子理论却渗透到我们生活的方方面面,它描述了我们生活的这个世界是如何运作的。例如,我们每天沐浴在太阳光之中,你可曾思考过为什么太阳会发光?如果你不懂量子力学,就无法理解其中的奥妙。
生物学是一种化学,而化学是一门应用物理学。
从长远来看的话,一切都是量子的。如果没有量子力学的解释,我们目前对世界如何运转的大部分法都不能成立,现代技术世界的一大半成果都不可能出现。而如今,越来越多的研究证明,量子力学不仅仅作用于非生命现象,在生命现象中仍旧起关键作用。没有量子力学,我们就无法解释酶的催化(量子隧穿)、光合作用(量子漫步)、鸟的导航(量子纠缠)、鱼的嗅觉(量子自旋)、基因突变(量子跃迁)等生命现象。
双螺旋结构中质子的位置决定了生命的“故事”
质子的位置是有量子而不是经典物理定律决定的。使生命成为可能的遗传密吗毋庸置疑是量子密吗。基因突变是遗传性变异的推手,而遗传性变异让最简单的微生物进化成了如今地球上色彩斑斓、物种极度丰富的生物界。如果时间充裕,微小的失真也会引起巨大的变化。进化“通过保护和积累极其微小的可遗传改进”得以继续。
生命之舟驾驭着混沌之力,乘风破浪。
生命就像一艘船,狭窄的龙骨植根于量子岩层,它可以利用量子现象,比如量子隧穿或者量子纠缠维持自身的存在。在这种情况下,热力学风暴有助于活细胞维持与量子世界的联系,而不是破坏它的量子相干性。死亡可能意味着生命丧失了有序的量子力学性质,生命之舟在海上徒劳地抵抗着热力学的风暴。生命驾驭着混沌之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上,乘风破浪。
量子世界有很多奇异的性质,
这些奇特的性质在生命现象中都会出现。
在微观的量子世界中,粒子们的奇特性质包括:同时做两件事(量子自旋)、能穿墙而过(量子隧穿)、具有幽灵般的联结等(量子纠缠)。这些奇特的性质之所以没有出现在宏观的经典世界,是因为分子间的“测量”。而在生命中,这些分子特异性都会存在。
生命是一台复杂的分子机器。
生命有序性的自我维持需要依靠酶、色素、DNA、RNA和其他生化分子的协同合作,而这些生化分子的性质则多数建立在诸如隧穿、相干性和纠缠态等量子现象上。量子范畴内发生的变化引起宏观世界的效应是生命独有的特征,正是生命宏观现象对量子世界的敏感性,让奇特的量子现象造就了宏观的我们。
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