許多科學(xué)家認(rèn)為像糾纏這樣的主要量子效應(yīng)，其中遠(yuǎn)距離分離的粒子神秘地連接它們的狀態(tài)，不應(yīng)該對生物起作用。但是一篇新文章認(rèn)為它已經(jīng)有了 - 2016年科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了一種薛定諤貓 - 只有量子糾纏的細(xì)菌。

通常，我們將量子物理學(xué)描述為一組規(guī)則來控制極其微小的物體的行為：光粒子，原子和其他無限小的物體。細(xì)菌規(guī)模的更大的世界(也是我們的規(guī)模 - 生活的混亂境界)不應(yīng)該接近那種奇怪的。

正如喬納森·奧卡拉漢(Jonathan O'Callaghan)在“科學(xué)美國人”(Scientific American)中指出的那樣，這就是物理學(xué)家歐文·薛定諤(ErwinSchrödinger)在提出他著名的薛定諤貓思想實(shí)驗(yàn)時的意思 。在那個思想實(shí)驗(yàn)中，盒子里的貓會暴露在放射性粒子中，這種粒子甚至有腐爛的可能性。在盒子被打開之前，這只可憐的貓將同時活著和死亡，這對薛定諤來說顯然是荒謬的。關(guān)于量子世界的一些東西在我們看來似乎沒有意義。[ 量子糾纏的工作原理(信息圖) ]

但科學(xué)家并不同意普通和量子世界之間的界限 - 或者它是否存在。牛津大學(xué)的物理學(xué)家Chiara Marletto和最近的論文的合著者，于10月10日在物理通訊雜志上發(fā)表，他說，沒有理由認(rèn)為量子效應(yīng)的大小有限制。 。

“我對研究量子規(guī)則停止應(yīng)用的邊界感興趣，”她告訴Live Science。“有人說量子理論不是一個普遍的理論，所以它不適用于宇宙中的任何物體，但實(shí)際上會在某些時候崩潰。我的興趣是表明實(shí)際情況并非如此。”

為此，Marletto和她的同事回過頭來看了2017年發(fā)表在Small雜志上的一篇論文，該論文似乎顯示了細(xì)菌中有限的量子效應(yīng)。他們建立了謝菲爾德大學(xué)實(shí)驗(yàn)中可能真正發(fā)生的事情的理論模型，并且它表明這些細(xì)菌實(shí)際上可能與輕微粒子糾纏在一起。

這就是為什么這是一個如此激進(jìn)的想法：

看看你自己，然后看看你旁邊的人。你是身體上的獨(dú)立生物，對吧?

但量子力學(xué)告訴我們，情況并非如此。粒子或粒子集合可以彼此束縛，“纏結(jié)”，使得它們的波形纏繞在一起。在不描述另一個的情況下，都不能理解或描述粒子。測量一個粒子的物理特性會“折疊”兩個粒子的波形。將粒子分開數(shù)千英里，你仍然可以通過僅測量另一個來瞬間了解其中一個粒子的物理狀態(tài)。

根據(jù)目前的量子理論，這種效應(yīng)沒有限制。什么適用于質(zhì)子應(yīng)該適用于大象。但在實(shí)踐中，更大的系統(tǒng)更難以糾纏?？茖W(xué)家們一直在爭論生物是否過于復(fù)雜而無法糾纏。你很難糾纏兩頭大象，原因就是你很難教大象在奧運(yùn)會上做雙人花樣滑冰：沒有具體的自然法則說這是不可能的，但是大多數(shù)人都認(rèn)為這是不可能的。

然而，2017年，英國謝菲爾德大學(xué)的一個研究小組表示，他們創(chuàng)造了光合細(xì)菌中量子耦合的狀態(tài)。他們將幾百個細(xì)菌放在一個微小的鏡像房間里，并在周圍反射光線。(基于迷你房間的長度，只有一定波長的光持續(xù)存在，稱為共振頻率。)隨著時間的推移，六種細(xì)菌似乎與光形成有限的量子連接。因此，微小房間內(nèi)光的共振頻率似乎與電子在細(xì)菌光合分子內(nèi)部跳入和跳出的頻率同步。(有關(guān)此效果的更多信息，請查看此鏈接。)

馬萊托說，她的模型表明，這種影響可能不僅僅涉及量子耦合。她說，甚至比實(shí)驗(yàn)主義者所描述的還要糟糕

她和她的同事們表示，這種細(xì)菌很可能與光線糾纏在一起。這意味著用于定義光和細(xì)菌的每個波形的方程式成為一個方程式。沒有另一個，它們都不可解決。(根據(jù)量子力學(xué)，所有物體都可以被描述為粒子和波，但實(shí)際上，在像細(xì)菌這樣的“大”物體中，波形是不可能看到或測量的。)

就像薛定諤在盒子里的眾所周知的貓一樣，整個系統(tǒng)似乎存在于一個不確定的地獄世界中：輕微的粒子似乎同時擊中并錯過了細(xì)菌。

然而，這并不能證明細(xì)菌和光線是完全糾纏在一起的 - 還有其他可能的解釋涉及經(jīng)典物理學(xué)，而且還沒有被排除在外，她說。

“這個實(shí)驗(yàn)中缺少的是能夠更深入地確認(rèn)糾纏的能力，”她說。

量子實(shí)驗(yàn)通常涉及測量一個糾纏粒子的物理特征，以確定這些特征是否影響另一個粒子。在這種情況下，這意味著測量細(xì)菌的物理特性與光的物理特性一致。這在實(shí)驗(yàn)中是不可能的，但是Marletto說實(shí)驗(yàn)已經(jīng)被設(shè)計出來，可以證明真正的糾纏。

她說，更有趣的是細(xì)菌是否以某種對他們有用的方式使用糾纏的問題，盡管回答這個問題需要更多的實(shí)驗(yàn)工作。