第四百三十五章 量子生物學(xué)（生物學(xué)）

　　“最好別碰這個(gè)專業(yè)，自打薛定諤寫了《生命是什么》以來(lái)，就想用物理學(xué)解釋生物學(xué)。但這個(gè)或許聽起來(lái)是蹩腳的，或許是時(shí)候未到，不要輕易的鉆進(jìn)去?！币粋€(gè)老教授勸解Jim Al-Khalili 。這個(gè)老教授覺得這個(gè)太扯了。

　　Jim Al-Khalili理解教授的保守，但堅(jiān)持道：“咱們都是做物理學(xué)的，沒有碰過生物，這無(wú)可厚非。但我們?yōu)槭裁床蝗ヅ錾锬兀镆膊粊?lái)碰物理。如果這兩者之間有了關(guān)聯(lián)，而且很重要，但我們都沒有跨界交流，那科技的停頓該怪誰(shuí)。”

　　老教授說：“先不說現(xiàn)在有沒有太多人做，也不說這個(gè)行業(yè)是否成熟。你拿出個(gè)有說服力的東西，讓我覺得這是值得的?！?p>　　Jim Al-Khalili 說：“光合作用的本質(zhì)，可以考慮考慮把？”

　　老教授說：“光合作用頂多也只是光電效應(yīng)而已，這就到盡頭了。用不到什么太深的量子力學(xué)的東西?！?p>　　Jim Al-Khalili 說：“在光合作用中，能吸收光子的光敏分子，如葉綠素叫做發(fā)色團(tuán)。發(fā)色團(tuán)吸收特定波長(zhǎng)的光子，其中一小部分光子的能量被轉(zhuǎn)化為熱量，也就是分子的振動(dòng)，而大部分則變成了激子，也就是一種類似于粒子的能量包。激子這種能量包要被傳導(dǎo)到一個(gè)集中處理站，光合反應(yīng)中心，才能被用于生命活動(dòng)?？墒?，發(fā)色團(tuán)聚集成了一個(gè)類似于太陽(yáng)能板的陣列，天線色素，而某個(gè)發(fā)色團(tuán)產(chǎn)生的激子要到達(dá)光合反應(yīng)中心，需要穿越其他發(fā)色團(tuán)?！?p>　　老教授聽到此處，在回憶自己上學(xué)時(shí)光合作用的原理，也讓Jim Al-Khalili說慢點(diǎn)，然后挨個(gè)記光合作用的每個(gè)過程。

　　Jim Al-Khalili繼續(xù)道：“傳統(tǒng)生物理論認(rèn)為，激子在發(fā)色團(tuán)之間的傳遞像是隨機(jī)亂傳的擊鼓傳花，從一個(gè)發(fā)色團(tuán)傳給另一個(gè)，直到最后到達(dá)光合反應(yīng)中心。這個(gè)過程叫做 F?rster 耦合?？墒菃栴}來(lái)了，激子要經(jīng)歷成百上千的發(fā)色團(tuán)才能到達(dá)目的地，而每轉(zhuǎn)手一次，就會(huì)損失一次能量。也就是說，走的冤枉路越多，光合作用的效率就越低。如果光合作用的能量傳輸過程真的如此，那么它的理論效率就只有50%。但是，光合作用的效率是95%，超過人類已知的其他能量轉(zhuǎn)化效率，而且發(fā)生十分迅速，這是傳統(tǒng)理論無(wú)法解釋的矛盾。”

　　老教授說：“然后呢，是量子隧穿效應(yīng)在作祟？”

　　Jim Al-Khalili說：“經(jīng)典的跳躍模型不正確也不充分，它對(duì)真實(shí)過程的描述是錯(cuò)誤的，而且缺失了對(duì)光合作用無(wú)與倫比的效率的解釋。激子的傳遞過程實(shí)際上利用的是量子相干性。激子具有波粒二象性，它類似于一個(gè)向四面八方傳播的漣漪，可以同時(shí)探索池塘內(nèi)，也就是天線色素中的各種通道，找到到達(dá)光合反應(yīng)中心最有效的一條途徑?！?p>　　老教授說：“那倒也是，如果把生物學(xué)往細(xì)處分析，也難免會(huì)涉及到常人難以理解的量子效應(yīng)?！?p>　　Jim Al-Khalili說：“沒錯(cuò)，量子相干性在光合作用的能量傳遞過程中起到了很大的作用，揭示了能量傳輸?shù)男省＜ぷ涌梢酝瑫r(shí)搜索所有的能量傳輸通道，找到其中最有效率的那條?！?p>　　Jim Al-Khalili繼續(xù)道：“生物的盡頭是化學(xué)，而量子相干和量子糾纏決定了共價(jià)鍵的形式。”

　　老教授說：“生物到達(dá)一定層面的時(shí)候才會(huì)涉及到量子力學(xué)，一般情況的話，還未到量子力學(xué)這個(gè)層面，就算是結(jié)題了?；蛟S我的想法是錯(cuò)誤的了?！?