第三百八十八章 量子生物学 (1 / 3)
        癌症令人闻之色变，而量子力学又是大热的研究领域，把癌症和量子力学结合在一起，很容易让人产生夸大其词、哗众取宠的联想。

        但是一些学者却指出，量子力学可能是DNA发生突变，导致复制错误的物理原理，他们还得到了一些证据。我们一起来看看这是怎么回事。

        21世纪的化学家们大都同意，量子力学在化学中具有核心位置。比如，量子相干和量子纠缠决定了共价键的形式。而化学又是生化过程的基础，因此不难想象，量子力学也是生化反应的根基。

        但是，随着分子越来越大，量子相干就变得难以维持，所以大多数生化过程并不需要用物理学来解释，而只要用经典的球棍模型就可以了。

        在20年前，想要用量子力学来解释生物过程，不管是在物理学界还是在生物学界都会遭到耻笑。当时的大多数学者认为，量子力学在微观上有用，在宏观世界，比如生物世界的作用是微不足道的。

        他们这样看也不无道理。举个例子，在微观世界，粒子有一定几率可以“穿墙”，这叫做量子隧穿。

        虽然生物也是由粒子构成的，但是当粒子数增加时，穿墙的可能性也跟着减小了，因此我们在日常生活中是不可能见到有什么生物能穿墙。

        英国萨里大学的物理学家JimAl-Khalili回忆：“当时物理学的老前辈们让我别碰这个方向，他们认为这太扯了。”

        可是近20年来，研究者们发现了量子力学在某些生物过程中的重要作用，尤其是解决了生物学的一个大难题——光合作用的效率。

        在光合作用中，能吸收光子的光敏分子，如叶绿素叫做发色团。发色团吸收特定波长的光子，其中一小部分光子的能量被转化为热量，也就是分子的振动，而大部分则变成了激子，也就是一种类似于粒子的能量包。

        传统理论中，在叶绿素发色团（绿色）间传递的激子（红色）一步一步走到反应中心（橙色）。来源：LUCYREADING-IKKANDA

        激子这种能量包要被传导到一个集中处理站——光合反应中心，才能被用于生命活动。可是，发色团聚集成了一个类似于太阳能板的阵列——天线色素（见上图），而某个发色团产生的激子要到达光合反应中心，需要穿越其他发色团。

        传统生物理论认为，激子在发色团之间的传递像是随机乱传的击鼓传花，从一个发色团传给另一个，直到最后到达光合反应中心。这个过程叫做F?rster耦合。

        可是问题来了，激子要经历成百上千的发色团才能到达目的地，而每转手一次，就会损失一次能量。也就是说，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传输过程真的如此，那么它的理论效率就只有50%。

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