只用8句话告诉你，神秘的量子生命的奥秘

你知道吗？(知更鸟>远距迁徙是由地球的微弱磁场感知出来的，为什么光能量的传递效率如此之高？没有量子力学，就没有生命。

费曼曾经说过一句经典的描述： I think I CAN safely say that nobody understands quantum mechanics.尽管如此，湛庐君还是想借量子生物学家吉姆·艾尔－哈利利《神秘的量子生命》中的内容，来揭开量子生命的神秘面纱。

1

生物学是一种化学，化学是一门应用物理学。如果从长远来看，一切都是量子的。

如果没有量子力学的解释，我们目前对世界如何运转的大部分法都不能成立，现代技术世界的一大半成果都不可能出现。而如今，越来越多的研究证明，量子力学不仅仅作用于非生命现象，在生命现象中仍旧起关键作用。没有量子力学，我们就无法解释酶的催化（量子隧穿）、光合作用（量子漫步）、鸟的导航（量子纠缠）、鱼的嗅觉（量子自旋）、基因突变（量子跃迁）等生命现象。

2

量子世界有很多奇异的性质，这些奇特的性质在生命现象中都会出现。

在微观的量子世界中，粒子们的奇特性质包括：同时做两件事（量子自旋）、能穿墙而过（量子隧穿）、具有幽灵般的联结等（量子纠缠）。这些奇特的性质之所以没有出现在宏观的经典世界，是因为分子间的“测量”。而在生命中，这些分子特异性都会存在。

3

生命是一台复杂的分子机器。

生命有序性的自我维持需要依靠酶、色素、DNA、RNA 和其他生化分子的协同合作，而这些生化分子的性质则多数建立在诸如隧穿、相干性和纠缠态等量子现象上。量子范畴内发生的变化引起宏观世界的效应是生命独有的特征，正是生命宏观现象对量子世界的敏感性,让奇特的量子现象造就了宏观的我们。

4

酶是生命的引擎。所谓的生命力，不过是一种“催化反应”。

酶参与了每一个活着的和死去的细胞中的每一个生物分子的合成与分解。与其他生命要素一样，酶之于生命，生死攸关。酶在分子内或分子间操控着单个的原子、质子和电子。酶可以精确操纵基本粒子的运动，并借此深入到量子世界中利用其奇异的法则。酶的作用机理正是“量子隧穿”。

5

双螺旋结构中质子的位置决定了生命的“故事”。

质子的位置是有量子而不是经典物理定律决定的。使生命成为可能的遗传密码毋庸置疑是量子密码。基因突变是遗传性变异的推手，而遗传性变异让最简单的微生物进化成了如今地球上色彩斑斓、物种极度丰富的生物界。如果时间充裕，微小的失真也会引起巨大的变化。进化“通过保护和积累极其微小的可遗传改进”得以继续。

6

生命不是偶然的。

你可以将一只鸡放在盛水的锅里，加热搅拌，熬出鸡汤。但从没有人可以向锅里倒入一罐鸡汤, 然后造出一只鸡。这就是“来自有序的有序”和“来自无序的有序”的区别。我们今天所知的细胞生命体太过复杂有序，不可能起源于纯粹的偶然：在此之前一定有更简单的自复制体（原初生命体）。量子力学就是原初生命体中缺失的部分，它也是合成真正生命的关键。量子力学的介入不仅提供一种革命性的技术，同时也为那个古老问题(生命是什么)提供了新的洞见。

7

人脑是一台量子计算机。

量子计算机的运算能力以指数级的方式随着量子位数目的增加而增长。如果大脑中万亿个神经元之间真的存在神秘的遥控力量，那么原本独立的每条神经中所包含的信息就可能通过这种方式被整合起来，“捆绑问题”也就迎刃而解了。大脑成了一台原理神秘但是异常强大的量子计算机。

8

生命之舟驾驭着混沌之力，乘风破浪。

生命就像一艘船，狭窄的龙骨植根于量子岩层，因此它可以利用量子现象，比如量子隧穿或者量子纠缠维持自身的存在。在这种情况下，热力学风暴有助于活细胞维持与量子世界的联系，而不是破坏它的量子相干性。死亡可能意味着生命丧失了有序的量子力学性质, 生命之舟在海上徒劳地抵抗着热力学的风暴。生命驾驭着混沌之力，在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上，乘风破浪。