《神秘的量子生命》吉姆・艾尔/约翰乔・麦克法登

学无止境 · 发表于 2022-12-24 22:49

书名：神秘的量子生命
作者：吉姆・艾尔/约翰乔・麦克法登
分类：科学科普量子
ISBN：9787213075216

内容简介

在整个科学领域,量子力学是最具影响力的重要理论。没有量子力学,我们就无法解释世界是如何运转的,比如:知更鸟长途迁徙时是如何通过微弱的地球磁场感知方向的?小丑鱼是如何找到回家之路的?光合作用中能量的传递效率为什么那么高?对所有这些问题的解答,都离不开量子力学,离不开量子隧穿、量子相干性和量子纠缠。

酶促反应，光合作用，嗅觉，鸟类的磁感应，基因的复制，心智之谜，生命的起源，这种种现象都与神秘的量子世界有关。物理世界有三个层次，第一层是宏观世界，遵循牛顿运动力学法则,第二层次是热力学世界。遵循热力学法则。最深的第三层是量子世界。在这个维度里,原子、分子以及组成它们的所有成分粒子都遵循精确而有序的量子规则。

人造生命一定要遵循量子理论,因为没有量子力学,就不会有生命。费曼说过:“凡是我做不出来的,就是我还不理解的。”如果有一天,人造生命真的成为现实,那将意味着我们终于理解了生命的本质。我们将会看到:生命正驾驭着混沌之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上, 乘风前行!

作者简介

吉姆・艾尔—哈利利

● 英国萨里大学物理学教授，最具影响力的量子生物学家。

● 1989年，在英国萨里大学获得核反应理论博士学位。

● 1992年，在英国工程和自然科学委员会的资助下，开始了为期五年的研究工作，他差不多每两个月就发表一篇论文，有些论文的引用次数超过500次。

● 从20世纪90年代末开始，研究领域转向量子生物学，“量子隧穿”是他的研究重点。1999年，他与生物学家约翰乔·麦克法登联合发表了量子生物学方面的论文。2012年，在英国工程和自然科学委员会的资助下，他与约翰乔·麦克法登共同主办了量子生物学研讨会，并获得极大成功。2015年，他以量子生物学为主题做了TED演讲。

● 2005—2007年，他参与拍摄BBC的纪录片《爱因斯坦大脑之谜》和《原子》，广受好评，他于2011年开始在BBC制作广播节目《生命科学》，每周吸引的听众数量高达200万。

约翰乔・麦克法登

● 英国萨里大学分子遗传学教授，著名量子生物学家。

● 1982年获得帝国理工学院生物化学博士学位。

● 发表科学论文超过100篇。

学无止境 · 发表于 2024-8-12 17:22

《神秘的量子生命》是一部由量子物理学家吉姆・艾尔-哈利利和约翰乔・麦克法登共同撰写的作品，它深入探讨了量子力学如何影响并可能解释生命过程中的多种现象。本书的亮点在于将前沿的科学理论与生命的奥秘相融合，为读者开启了一扇了解量子世界在生物体内作用的大门。下面将详细介绍些书的精彩部分：

1. 知更鸟迁徙与量子定位：
- 书中提出了知更鸟如何在迁徙中利用地球磁场进行定位的问题，这一行为被认为可能与量子力学中的量子隧穿效应有关。
- 对于自然界中许多物种的迁徙现象，传统的物理定律无法给出完全解释，而量子理论则提供了一个新的视角。
- 作者通过这一例子展示了量子理论如何与宏观生态行为相结合，为读者提供了一种全新的理解角度。

2. 小丑鱼导航与量子理论：
- 小丑鱼能找到回家的路可能与量子纠缠现象有关，这一现象使得粒子之间不论距离多远都能瞬间影响彼此的状态。
- 书中对这一行为的分析揭示了量子理论在动物迁徙与导航中的潜在作用，提供了新的研究方向。
- 通过小丑鱼的例子，读者能够理解到量子纠缠的奇妙之处以及其在自然界中的可能应用。

3. 光合作用与量子相干性：
- 在讨论光合作用的能量传递高效率时，书中引入了量子相干性的概念，解释了这一现象背后的科学原理。
- 量子相干性指的是量子系统在未测量前可存在于多个状态的叠加之中，这使得能量的传递更为高效。
- 作者通过光合作用的例证，帮助读者理解量子理论在植物生命过程中的应用，强调了量子力学对生命科学的贡献。

4. 酶促反应与量子隧穿：
- 书中提到，酶促反应的高效性可能源于量子隧穿效应，即粒子有一定概率穿过势垒的现象。
- 通过量子隧穿，可以解释一些生物化学反应在微观层面上的高效率，这在经典物理学中往往难以理解。
- 作者运用这一概念，让读者领略到量子理论在微观生物化学领域中的重要作用。

5. 嗅觉感知与量子振动：
- 人类嗅觉的灵敏度可能与分子振动的量子特性有关，书中对这一点进行了阐述。
- 量子振动理论为我们提供了一种理解生物如何感知气味分子的新方式，突出了量子力学在感官生理学中的应用。
- 通过探讨嗅觉的机制，作者进一步确立了量子理论在解释生命现象中的核心地位。

6. 基因复制与量子生物化学：
- 书中探讨了基因复制的准确性可能与量子力学的关系，如量子纠缠和量子隧穿可能在其中起到的作用。
- 基因复制是生命传承的基础，而量子理论在这一过程中的潜在角色，为生命科学的研究开辟了新领域。
- 作者通过对基因复制的分析，加深了读者对量子生物学这一新兴领域的认识。

7. 心智之谜与量子计算：
- 心智之谜，即大脑如何处理信息、产生意识等问题，书中提出可能与量子计算有关的概念。
- 量子计算的理论表明，量子系统能够同时处理大量信息，这为理解大脑的高效信息处理提供了一种可能的解释。
- 通过对比量子计算与大脑信息处理的方式，作者为读者呈现了量子理论在认知科学中的潜在联系。

8. 生命起源与量子力学：
- 书中提到，生命的起源，包括原始细胞的形成，可能与量子力学的原理密切相关。
- 量子力学可能为解释生命如何在原始地球上从无生命物质中产生提供了关键线索。
- 作者对这一主题的探讨，激发了读者对生命本质以及其与量子世界关系的深层次思考。

总的来说，读者可以从中获得关于量子生物学的全面认识，以及对生命科学未来发展可能性的深刻洞察。另外，作者通过将复杂的科学理论以通俗易懂的语言呈现，确保了不同背景的读者都能够获得丰富的知识和深刻的见解。

《神秘的量子生命》 吉姆・艾尔/约翰乔・麦克法登

《神秘的量子生命》吉姆・艾尔/约翰乔・麦克法登