微生物与量子力学

几年前,Small杂志刊发了一篇论文,其中主要的实验设计是:将光合细菌放置在两面距离微小的镜子之间;当光子在镜子间来回反弹时,观察细菌如何吸收和释放光子。

这个细菌可能是我们第一次观察到的、有量子物理学过程参与实现生理功能的生物体。捕光化合物中的光子与量子尺度上的反射光纠缠在一起。

现在,《物理通讯杂志》上发表了一篇回顾论文,其中仔细分析了当年的实验数据,认为我们应该就这一问题继续下去。

正如《科学美国人》所描述的那样,原始实验涉及单个光子——最小的可量化光单位,它可以表现得像一个微小的粒子,但也是量子物理学中的能量波——在两面间距微小的镜子之间来回反射震荡。

科学家以前认为,量子纠缠态是一种非常脆弱的状态,需要理想的实验室条件才能得以维持。但是,在观察实验仪器的能量水平后,科学家发现,细菌中的分子复合物或许已经和镜面发射的光子纠缠在一起,因为某些单个光子似乎在与细菌相互作用的同时,仍然处于镜面反复震荡的状态——所以并没有被细菌捕获和吸收。所以,现在证明,量子纠缠能够在生物系统中存在并且持续一段时间。

有理由对这些结果保持怀疑的态度,除非有人能够重现实验过程,并且找到其中存在量子纠缠作用的确凿迹象。

与任何回顾综述类研究一样,最新的论文受限于已发表数据的数量和质量。

并且,也如《科学美国人》所指出的那样,细菌的能量水平和镜子吸收的光子能量应该被分开记录——实验里,它们并没有——为了验证量子纠缠。

但是,如果这项研究最终获得成功,将是我们第一次在生命形式里观察到量子物理过程,而它们通常只出现在亚原子尺度上。

即使微生物对人类来说很微小,但对亚原子来说,却是一个“大”问题。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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