——从光合作用到鸟类导航,微观世界的量子玄机
传统生物学基于经典物理,但近年发现,量子效应可能广泛存在于生命过程中——植物利用量子纠缠实现高效光合作用,鸟类通过“自旋化学”感知地球磁场,DNA突变或与量子隧穿有关。
颠覆性研究:
- 光合作用:英国剑桥大学证实,藻类中的“量子相干性”使能量传递效率接近理论极限(100%),而人工系统仅60%。
- 嗅觉机制:美国卢卡·图林提出“振动理论”,认为嗅觉受体通过检测分子振动频率(而非形状)识别气味,量子隧穿效应是关键。
- 意识起源:罗杰·彭罗斯与斯图尔特·哈梅罗夫提出“Orch-OR”理论,认为神经元微管中的量子计算是意识产生的物理基础。
技术转化:
- 量子传感器:基于氮空位色心的量子磁力计,灵敏度比传统MRI高1000倍,可检测单个神经元放电。
- 量子药物设计:利用量子计算模拟分子构象,将新药研发周期从10年缩短至2年(如DeepMind的AlphaFold3)。