处于量子态的生命体


两年前,我写过一篇文章《生命可以量子态吗?薛定谔病毒告诉你》,介绍最近人们感兴趣的用病毒来实现薛定谔猫态的实验构想。之所以写这么一篇文章,是因为我对这个题目也非常感兴趣。至于我对这个问题的兴趣由来,请听我一一道来。

实 际上,量子过程在生命体内是不可缺少的。早在1944年薛定谔就在他那本著名的小册子《生命是什么?》中,通过理论分析,证明了量子力学是我们理解生命现 象必不可少的工具。 近期的实验证明了,量子力学确实发挥了重要的作用,比如说光合作用,以及鸟类识别方向等等。我相信,未来利用量子力学作为工具,将会不断刷新我们对生命过 程的理解和认识。从微观角度来说,生命体就是处于量子态的,量子特性是很多生命过程能够存在的必要条件。

另 外一方面,薛定谔在1935年, 与爱因斯坦通信之后,为了揭露出量子力学的不完备性,也提出了薛定谔猫的理想实验。这种处于量子叠加态的宏观生命体,挑战了我们的常识,也激发了一代代物 理学家研究的灵感。回过头来看,很有意思的是,薛定谔先提出了生命体作为一个整体可能处于量子态,然后才宣称生命体内部的生物过程必须是量子化的。

对 于生命体内部的生物过程存在量子效应,学界应该有共识了,实验上的证据也很多。但是生命体作为一个整体能处于量子态么?这个想法本身就太离经叛道了。薛定 谔当初也是把这作为一个悖论提出来的。而现在,这个悖论真的有可能被验证了。在我写完那篇文章之后,最近两年这个方向上实验进展很大。因此,我现在的研究 重 点之一,就是设计出合适的方案,在实验上实现处于量子叠加态的生命体。我希望能够与实验专家合作在实验上实现它。一想到在不久之后的某一天,我们能在实验 中做出处于量子叠加态的生命体,我就觉得激动不已。物理学家们80年的梦想,终于快要照到现实了!

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