量子力學(xué)理論是現(xiàn)代物理學(xué)上的一個(gè)重大突破,,很多物理學(xué)家堅(jiān)信量子力學(xué)中蘊(yùn)藏著眾多生命的秘密,在生靈萬物的細(xì)胞深處,,粒子猶如魂魄般在細(xì)胞壁間穿梭,。當(dāng)植物俘獲陽光,這些光波將會(huì)同時(shí)入射到植物中各個(gè)細(xì)胞,。而即便是我們自身的感官,,也會(huì)與這靈異的量子振動(dòng)相協(xié)調(diào)。在奇妙的量子生物學(xué)世界,,生命只是一場(chǎng)概率游戲,,而規(guī)則由量子力學(xué)掌控。 量子力學(xué)在解釋眾多重要的生命過程中起到了關(guān)鍵的作用,,量子力學(xué)甚至可能是生命存在的基礎(chǔ),。 每逢冬季,有許多鳥類會(huì)南下過冬,,然后再北上避暑,,這就是我們熟知的遷徙。但是多年來,,鳥類到底是如何精確地進(jìn)行導(dǎo)航仍是生物學(xué)界最大的謎團(tuán)之一,,而最近的一個(gè)發(fā)現(xiàn)掀起了不小的轟動(dòng)。 在過去幾年里,,有一種鳥類曾引發(fā)了一場(chǎng)科技變革,,因?yàn)檫@種鳥使用了一種在整個(gè)科技界看來都頗為奇特的導(dǎo)航方式,它竟然利用了奇妙的量子力學(xué),,而這其中的原理曾困惑了許多偉大的物理學(xué)家,,甚至包括愛因斯坦這樣偉大的物理學(xué)家。 所以當(dāng)我們探索這種神秘的物種時(shí)會(huì)感到些許驚訝,,這個(gè)物種被稱為“量子知更鳥”,! 在量子力學(xué)中講述了具有詭異特性的亞原子粒子,進(jìn)入這個(gè)微觀世界,,我們必須拋棄常識(shí)與直觀的思考方式,。相反,,那是一個(gè)物質(zhì)可以像波那樣傳播的世界,量子粒子可以同時(shí)身處多地,,并互相進(jìn)行神秘的通信,。 物理學(xué)家亨里克一直在探究這樣一個(gè)理論,那就是知更鳥通過地磁場(chǎng)來導(dǎo)航,,他的實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)絕妙的磁鳥籠,,亨里克利用的人工磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)幾乎相同,只不過他可以任何改變磁場(chǎng)的方向,。 在他的實(shí)驗(yàn)中,,知更鳥總是順勢(shì)者磁場(chǎng)方向,并在這個(gè)方向留下刮痕,,但最神秘的是它是如何感知的,。 地磁場(chǎng)極其微弱,以至于任何生物都難以探測(cè)到,,當(dāng)亨里克給知更鳥套上頭套后只露出知更鳥的眼睛,,卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的線索。亨里克發(fā)現(xiàn),,如果遮住了知更鳥的右眼,,就關(guān)閉了大腦左半部分的磁場(chǎng)感知功能,如果遮住左眼,,就會(huì)關(guān)閉右邊大腦的感知功能,,知更鳥的眼睛中似乎藏有磁羅盤! 我們通常都用眼睛來獲取圖像,,但我們的眼睛還有另一個(gè)光探測(cè)機(jī)制,。如果用手電照射我們的眼睛,會(huì)看到我們的瞳孔會(huì)縮小,,這算是一種防御機(jī)制用來保護(hù)我們的眼睛,,我們的眼睛會(huì)對(duì)光粒子做出反映,光子所攜帶的能量顯然足夠刺激產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),。 而光同樣會(huì)在知更鳥的眼睛中引起相同的化學(xué)反應(yīng),,事實(shí)上入射到眼中的光子驅(qū)動(dòng)著一種特殊形式的磁羅盤,深藏于細(xì)胞之中,,游弋于詭異的亞原子粒子世界,,在那里,僅有量子力學(xué)可解釋一切,。 試著想象在知更鳥眼中的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在能量谷之間,,為了能觸發(fā)反應(yīng),首先需要把分子推到“山頂”,,多虧了亨里克的實(shí)驗(yàn),,我們現(xiàn)在才知道光在其中出了很多力,。但當(dāng)其達(dá)到最頂端時(shí),即使是最輕微的觸碰都會(huì)使分子在山頂發(fā)生偏移,。 重點(diǎn)是,知更鳥的化學(xué)磁羅盤正平衡于兩個(gè)能量谷之間的頂峰,,若其向一方偏移,,則會(huì)產(chǎn)生一類化學(xué)產(chǎn)物。即便地磁場(chǎng)發(fā)生最細(xì)微的改變也會(huì)使分子倒向谷底,,但是這違背常識(shí),,最后一個(gè)難題的解決取決于物理學(xué)中一個(gè)令人難以置信的想法,但如果你發(fā)現(xiàn)這難以理解沒有關(guān)系,,因?yàn)榧词故菒垡蛩固挂卜Q其為“幽靈”,! 這個(gè)想法就是量子糾纏,其中講到兩個(gè)粒子之間的通信速度似乎比光速還要快,,在1935年,,愛因斯坦發(fā)表了一篇著名的論文,認(rèn)為這根本不可能,,但愛因斯坦錯(cuò)了,! 近些年來,一些機(jī)器精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)顯示亞原子粒子確實(shí)存在糾纏,,這就意味著,,兩者即使在宇宙兩端也能瞬間影響著彼此,這也同樣說明,,似乎同樣的事情也發(fā)生在知更鳥的眼中,。 當(dāng)一個(gè)光子進(jìn)入知更鳥的眼睛中,會(huì)產(chǎn)生一隊(duì)所謂的糾纏電子,,而每個(gè)電子都具有兩種可能的狀態(tài),,為了便于理解,暫且把它們稱為紅和綠,,而奇怪的就在于此,,除非我們測(cè)量它們,否則二者不分彼此,,但又能同時(shí)區(qū)分開來,。 把這些電子想象成轉(zhuǎn)盤,它們即是紅也是綠,,當(dāng)我們發(fā)射一個(gè)飛鏢,,才可以迫使第一個(gè)電子成為兩者之一,這么看來,,這就像一場(chǎng)概率游戲,,除非我們發(fā)射飛鏢否則不會(huì)知道結(jié)果,。 如果我們現(xiàn)在知道第一個(gè)電子是紅,假設(shè)現(xiàn)在測(cè)量第二個(gè)電子,,你一定會(huì)認(rèn)為我們獲得紅和綠的可能性各有一半,,畢竟這種人為是按照常理所做出的,但是你錯(cuò)了,。 在量子糾纏理論中,,兩個(gè)電子存在神秘的聯(lián)系。比如,,如果我們首先得到紅色,,那么我們之后得到的總是紅色,這個(gè)游戲毫無概率而言,,就好像第一個(gè)電子一直在告訴著第二個(gè)該如何去做,,這也就是為何愛因斯坦稱它們是幽靈,最不可思議的是,,無論它們相隔多遠(yuǎn),,電子似乎都知道它們應(yīng)該具有相同的顏色。 而真正的重點(diǎn)在于,,兩個(gè)電子并不需要具有相同的顏色,,它們可以用其他方式發(fā)生糾纏,所以如果第一個(gè)電子是紅色,,那么第二個(gè)總會(huì)是紅色,,這種神秘的聯(lián)系似乎是量子知更鳥羅盤的終極秘密,因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)的方向可以影響其狀態(tài),,而這也是打破知更鳥化學(xué)羅盤平衡的重要原因,。 地磁場(chǎng)的細(xì)微振動(dòng)都可能影響知更鳥中電子的糾纏方式,而這也足以改變它的磁羅盤,。我們終于知道如此微弱的地磁場(chǎng)是如何讓只更妙感知磁場(chǎng)方向,,如果磁場(chǎng)改變,則發(fā)生在知更鳥眼中的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)改變,,并影響其對(duì)于磁場(chǎng)的判斷,,突然之間,我們發(fā)現(xiàn)在鳥類中也存在著量子力學(xué)現(xiàn)象,,這在生物學(xué)界也算是史無前例了,,知更鳥是通過這幽靈般的量子糾纏來導(dǎo)航的! 想要看到這奧妙的量子效應(yīng),,即使在極端苛刻的物理實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之下也極為困難,,但知更鳥絲毫不費(fèi)吹灰之力,這些實(shí)驗(yàn)都是真實(shí)并得到過驗(yàn)證,,但仍然讓人覺得難以置信,! |
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