顶级“量子工程师”

发布时间：2023-09-13 14:16:23 所属栏目：动态来源：

导读：一个多世纪前，科学家们就已知道，牛顿运动定律等经典力学规则不适用于原子尺度，在这个尺度上，一套不同的定律——即量子物理学——会接管。用肉眼来看，量子物理学似乎是违反直觉的，有点神奇

一个多世纪前，科学家们就已知道，牛顿运动定律等经典力学规则不适用于原子尺度，在这个尺度上，一套不同的定律——即量子物理学——会接管。用肉眼来看，量子物理学似乎是违反直觉的，有点神奇。例如，在量子世界中，像电子和原子核这样的小物体可以同时出现在两个不同的地方，可以“隧穿”微小的能量壁垒，毫发无损地出现在另一边。

但是，随着系统变得较大，比如说，在整个蛋白质或含有数百万蛋白质的溶液的尺度上，这种量子性很快就消失了。经典力学定律能更好地描述宏观世界。那些同时出现在两个不同地方的微小粒子很快将在一个地方安顿下来——就像经典力学理论所预期的那样。

然而，越来越多的证据表明，生物学利用量子特性来发挥功能，并对外部刺激做出最佳反应，感知磁场的蛋白质就是这样。

这里谈到的蛋白质——同许多其他蛋白质一样——之所以能感知磁场，是因为一种叫做“自旋相关”的化学反应，这涉及到我最偏爱的量子物体——电子，以及我最偏爱的量子特性——自旋。

我目前正在从事的科学前沿研究涉及这样一种诱人的可能性——即活细胞内的蛋白质会利用量子效应。细胞环境是混乱的，所以任何量子性——比如电子自旋叠加——在其中幸存下来以展示有关过程的可能性不大。

然而，尽管还没有决定性证据证明细胞会这样运作，但有相关证据显示，电子自旋相关化学反应的确会改变活细胞的功能。鸟类可以感知地球微弱的磁场，以此引导它们的迁徙。它们似乎是通过一种叫做“隐花色素”的磁敏蛋白来实现的。

所有这些都意味着，量子物理学在生物学中发挥的作用遭到了忽视，而我们对生物学的认知即将发生革命。然而，在这些努力成为现实之前还有很长的路要走，这个过程可能需要数年甚至数十年的时间。

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!