開卷筆記-解開生命之謎

這書的主題令人感覺很伏,談量子生物學,加上這個書名,一不少心就會被放到身心靈宇宙乜乜乜那堆書裏。不是,這本是科普著作,介紹一些比較前緣的研究,以量子力學的角度,去談一些我們至今仍然不太了解的生命現象,由知更鳥會依地球磁場作飛行,到酵素的運作、光合作用、基因的複製、嗅覺的運作、甚或意識的出現,作者提出與量子力學有關。

同樣將生命現象拉上量子關係的,是江湖術士,是故科學家都不愛這樣說,再加上微觀與宏觀世界的鴻溝,令科學家難以相信在生命這又熱又濕的環境裏,量子效應還可以存在,而沒有被去相干(decoherence)。一般要在實驗裏觀察量子效應,都必需有很嚴格的規定,例如使用絕對零度,這樣量子效應才有可能維持而沒「被觀察」使波函數塌縮。

量子世界實在與我們的世界有大不同,有反我們之常理,所以在解釋量子世界的波粒二重性、疊加態、量子自旋、干涉現象、波函數、穿隧、糾纏等等,都要用盡比喻,又跳舞、醉漢走路、左右手彈結他等等。在帶我們進入例如酵素作用的深處時,幻想自己身處微型的探測船,越縮越少,看到由巨觀到分子到粒子層級的活動情況,可以說是花盡力氣讓讀者容易明白,但也其實很累人,很多時讀到主角就是量子作用時,都已花了不少篇幅。而且,究竟量子是如何作用呢?暫時都只能作出合符實驗結果的憶測,正如上面說過,在又熱又濕的環境裏要測量量子效應很難。

作者研究裏發現植物可能是以振動的模式來維持量子的相干,使量子效應能夠維持,所以能夠出現例如光合作用內,有效地將光能量,以激子的形式同時存在於分子不同的結構,從而達到接近100%的完美轉換率。至於其他情況,例如知更鳥又是否以振動來使其腦裏有可以維持在糾纏狀態並對細微的地球磁場有所反應呢?酵素甚麼手段去令到穿隧得以成功以加速化學反應?這些都需要仔細研究,但至少我們有了個開端,而巨觀世界與微觀世界之間找到相連之處。

能夠了解量子如何在生物上運作,將使我們更能夠做出例如更好轉換率的太陽能電池,但作者更進一步提出,我們或許可以破解大腦的運作,當中神經突觸的收放電位,與量子效應有莫大的關係,可能是整顆腦的場下控制的。而有關遺傳突變如何發生,也與量子效應有關,可令我們對如癌症,甚至生命本身有更多了解。

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