科学 2022-11-04 20:00 作者:思云科学评论:0    浏览:5275    

量子力学已经发展一百多年了,在我们的日常生活中发挥着越来越大的作用。如今科学家们发现,量子力学不仅仅体现在量子世界,在宏观世界同样支配着我们的生活,发挥着神奇的魔力。地球上的很多物种,无论是哺乳动物,两栖动物,还是鸟类等都被这种神奇的法则所支配。不仅如此,科学研究还发现,量子力学同样支配着植物的生长,比如说光合作用。地球上的植物不停地进行光合作用,在这个过程中每秒钟可生长出16000吨的植物,而你肯定想不到的是,光合作用竟然只是发生在万亿分之一秒的神奇事件。那么,光合作用是如何在如此短的时间内完成的呢?答案就隐藏在诡异的量子力学里。植物的光合作用核心就在叶绿素。当光子撞击叶绿素时会轰出一个电子,同时产生微小的能量,也就是激子。之后激子会随意穿越满是叶绿素的环境,一直到达反应核心,然后驱动化学反应,产生对植物非常重要的生命物质。问题就在于,激子是如何找到通往反应核心的路程呢?实际上激子本身也不知道如何通向反应核心,它就是那样漫无目的地随机穿越,从概率上讲,总会找到通常反应核心的路,这个过程完全是随机的。就像一个封闭的房间内只有一个出口,我们即使闭着眼睛来回走,最终也能找到出口。只要留给我们的时间足够长就可以做到。但如果激子的行为就是单纯的随机,势必会花费很长的时间才能找到反应核心,在这个过程中,激子的能量早就以热能的形式消耗完毕了,也就不可能有接下来的化学反应了。但实际上激子的能量并没有被消耗掉,那么肯定有其他原因在起作用。科学家曾经用激光模拟太阳光照射植物细胞,验证了激子行走的并不是完全随机的路线,之后有了更惊人地发现:激子的行为竟然遵循了量子力学中的不确定性原理。也就是说,我们根本无法确定激子的位置,它更像一个量子波那样朝着四面八方同时穿越,向各个方向扩展,简单说就是以波的形式传播。如此一来,激子就能同时查找所有可能的路线,然后以最快的速度找到反应核心,这也是光合作用能如此高效的原因所在。

 
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