就在十年前，科学家们确信生命的化学与量子世界的奇怪化学完全不同。
量子效应通常只能在纳米尺度上观察到，周围是硬现实空、超低温和严格控制的实验室环境。
但是，生物是一个宏观的世界，温暖而混沌，什么都不能控制。
“相干”等量子现象，即系统各部分的模式保持同步，在细胞的混沌状态下不会持续一微秒，这似乎是很基本的。这简直不可思议。
近年来，科学家们发现了自然界中的相干量子过程。它不仅存在于外来的盐细菌或飞行的有袋动物中，而且几乎在任何地方都存在于量子生物学中。
事实上，它似乎是地球上最重要的化学反应的中心部分:光合作用和细胞呼吸。
首先，什么是量子？
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该领域的创始人之一尼尔斯·玻尔(Niels bohr)在谈到量子力学时说，“如果你对它不感到惊讶，那么你就没有理解它。”他完全正确。量子力学发展于20世纪20年代。它的核心是一套数学规则和理论，用来解释世界上的微小事物。这是一个与我们日常经历不同的世界。它由数万亿个原子组成。这是一个基于概率和偶然性的世界。粒子可以以不可预测的方式或极其精确的方式传播，然后有时会完全移动，表现为展开的波。
在量子世界中，粒子甚至可以同时在两个地方工作。他们一次可以做不止一件事。但是这种奇怪的现象非常微妙，物理学家必须非常努力地在实验室里维持它。他们将系统冷却到接近绝对零度，在true 空中进行我们的实验，并试图将它们与任何外部干扰隔离开来。这与温暖、混乱、嘈杂的活细胞环境大不相同。多年来，科学家们一直认为生物只是确定性化学反应的产物，因此不受量子效应的影响。
但是如果我们把量子力学或者量子物理作为现实本身的基础，那么量子物理就是有机化学的基础。有机化学，随着复杂性的增加，给我们提供了分子生物学，这当然会导致生命本身。所以量子相互作用在某种程度上是生命的重要组成部分就不足为奇了。
但是说起来不总是那么容易。早在量子生物学被证明存在之前，一个人就意识到了一些事情。著名的“薛定谔猫”组织的欧文·薛定谔说:“在分子水平上，生物体具有一定的有序性，其结构与同一复杂无生命物质中原子和分子的随机热力学碰撞有很大不同。”
他是对的。其实生物真的是这样的。在一个结构中，就像无生命物质冷却到接近绝对零度一样，量子效应起着非常重要的作用。活细胞的内部结构——秩序——有一些特殊的特征。这就是为什么量子力学可以在生活中发挥如此重要的作用。
量子在光合作用中的作用
所有生物学中最重要的过程之一是光合作用。植物和细菌吸收阳光并将其转化为生物量的途径。多年来，没有人能在没有大量失败率的情况下弄清楚这种反应会如何顺利进行，数学结果也不理想。但就在几年前，答案变得很清楚:量子相干。
量子相干是量子实体多任务的概念。当一个物理粒子像波一样运动时，就会发生这种情况，因此它不仅在一个方向上运动，而且同时沿着多条路径运动。光合作用的原理是光子，光子是光被叶绿素分子捕获，然后送到所谓的反应中心，在那里可以转化为化学能的“量子”。
但令人难以置信的是，当你到达那里时，它不仅仅是沿着一条路线；它同时遵循多条路径，以优化和最有效的方式到达反应中心，而不会浪费热量。这是违背一切理性和理解的。然而，越来越多的证据表明这是真的。量子世界的幽灵效应存在于我们之中。
量子力学导航
量子效应在自然界最美丽的用途之一就是欧洲知更鸟的迁徙罗盘。这种鸟每年秋天从斯堪的纳维亚迁徙到地中海。像许多其他海洋动物甚至昆虫一样，它通过感知地球磁场来导航。但是地球磁场非常非常弱；它的强度是冰箱磁铁的100倍。然而，它以某种方式影响生物体的化学成分。内置指南针！
但是它是怎么做到的呢？至少在罗宾的例子中，是量子纠缠。这是一个术语，意思是两个粒子相距很远，但以某种方式保持联系(我们没有很好的解释为什么——甚至爱因斯坦也称之为“遥远的幽灵行为”)。但是知更鸟的视网膜中有一种叫隐色素的蛋白质，对光很敏感。隐色素中有一对量子纠缠电子。
这些电子之间的距离足够远，以至于每个电子上弱磁场相互作用的差异实际上是可以检测到的，这使得鸟能够感觉到它是朝着赤道飞还是远离赤道。现在仅供参考，如果相干是一个“微妙”的过程，那么纠缠可能就是神经外科和链锯。这很难实现——我们每年花费数十亿美元试图制造这样可靠的量子计算机。然而，这只简单的知更鸟却站在了生命及其不可言说的潜在过程的最前沿。
生物学的量子视觉
这里的例子绝不是事情的结局。如前所述，呼吸取决于一定程度的连贯性。就像光合作用一样，我们甚至知道量子效应是整个嗅觉过程的基础。然而，量子生物学仍处于起步阶段。这还是推测。但是越来越多的研究只支持量子力学渗透到自然界各个方面的观点，生命并没有被量子世界所扰乱，而是进化出了利用量子世界巨大特性的技能。
此外，这一领域的研究可能正好引领我们进入人类技术进化的下一个阶段。像罗宾的环境温度鸟罗盘这样的东西可能会成为设计量子计算材料系统的潜在指南，这些系统受到退相干的保护。向自然学习是一个和神话一样古老的想法——但是谁会想到自然生物学可以教给我们关于量子世界的任何东西呢？
除了薛定谔，我觉得。
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