前所未見 有機生命中的量子現象

科學家們首次在光合作用中觀察到了量子學現象，即粒子在同一時間點存在兩種完全不同的狀態。（ShutterStock）

國際科學團隊利用「二維電子光譜」分析，觀測光合作用作用中綠色硫磺菌的一個重要成分——FMO捕光複合物，首次觀察到粒子在同一時間存在兩種不同狀態的現象。

編譯 _ 張妮

5月21日發表在《自然－化學》（Nature Chemistry）期刊上的一篇論文稱，科學家們在光合作用中觀察到了量子學現象———粒子在同一時間點存在兩種完全不同的狀態。這是科學家們第一次在有機體內觀察到量子現象。

說到量子力學現象，不得不提到著名的「薛定諤的貓」理論。這是奧地利物理學家埃爾溫．薛定諤（Erwin Schrodinger）於1935年提出的一個思想實驗。假設有一個盒子，裡面放一些放射性物質，連接到某個裝有毒氣的機關上。如果放射性物質發生衰變，會觸發機關，毒死貓；如果放射性物質不衰變，貓則活著。但物質衰變與否是不確定的，是概率性事件。薛定諤想陳述的思想是，如果你不打開盒子，就不知道貓的死活，也或者說貓可以同時是「生」和「死」的狀態；如果你打開盒子，貓的生死狀態才是一個確定的狀態。

這個理論拋磚引玉般的為物理界打開了全新的認知世界的方式。一些科學家開始思考，這個實驗中概率和觀察成了非常重要的決定性因素，或者說觀察的一瞬間貓的生死兩種狀態才「合為一體」，但是如何定義「觀察」這個概念呢？用何種儀器「觀察」，還是用人的肉眼「觀察」，不同的人觀察到的結果一樣嗎？只有有意識的生物「觀察」才算觀察嗎？那「意識」又是什麼……

在這篇論文之前，這些都是鍛鍊科學家腦力的理論活動。然而這次，這個國際科學團隊真的觀察到了。

他們利用一種叫「二維電子光譜」分析的方法，觀測光合作用中綠色硫磺菌的一個重要成分——FMO捕光複合物，真的看到了粒子在同一時間存在兩種不同狀態的現象，大約持續一個皮秒（10¯¹²秒）。

這個發現有什麼作用呢？《發現雜誌》的一篇博文介紹說，這將有助於工程業未來製造出更高效的太陽能板、蓄電池和量子計算機……當然，它還會改寫人類子孫後代的教科書！◇