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生物学和物理学的融合正在随着证据的增加而复兴
发布时间：2022-07-28 13:18:20来源：
看似不相容的科学领域之间古老而古怪的合作正在为生活世界的本质提供有趣的新见解。符合被称为“量子生物学”的学科：量子力学的奇怪之处，如纠缠，量子隧道，波状态的叠加，不确定性原理和量子相干在生物生物学中起着至关重要的作用。
如今，“跨学科”的概念在学术界风靡一时：广泛分歧的领域聚集在一起，使他们的见解与寻找世界的新途径相互交织。
这是有道理的：从逻辑上讲，如果世界上存在无缝的因果关系网，那么科学领域必须在许多地方交叉和重叠。
量子生物学就是这样一个会面点。虽然它产生了关于嗅觉，光合作用和酶的作用的显着和新颖的发现，但是交叉学科与量子革命本身一样古老。
分子遗传学家和作家JohnjoeMcFadden以及来自英国萨里大学的理论物理学家和广播员JimAl-khalili在英国皇家学会会刊A的一篇新论文中追踪量子生物学的历史。。
虽然量子生物学的起源通常被认为是ErwinSchrödinger的1944年出版物什么是生命?这个领域实际上可以追溯到20世纪20年代后期，正如量子力学的数学基础已经确立。
二十世纪初的生物学仍然在两种哲学观之间徘徊。第一个是科学革命的机械世界观：尤其是笛卡尔的理论，即有机体并不仅仅是没有灵魂的机器。
另一个是“生机论”的概念，它在十九世纪初成为人们关注的焦点。这是相信生物体存在根本不同甚至神秘的东西，它们的功能和构成不能仅仅是经典的化学和物理学。一些重要的火花，或élan至关重要，标志着非生命的生命。
一个第三条道路出现了：有机体。这一哲学运动的主要亮点是奥地利生物学家LudwigvonBertalanffy，他以通用系统理论的发展而闻名。作为拒绝机械思维和生命主义，有机主义的综合，麦克法登和Al-khalili写道，“他们认为生活中有一些神秘的东西，但声称神秘原则上可以用物理和化学定律来解释-只是这些必须是新的法律，尚未被发现“。
新制定的量子力学似乎是这些新法则的完美候选者。
早在1929年，NielsBohr对量子思维在生物学中的作用进行了模糊的暗示，虽然这种观点尚未被波尔本人充实，但他激励了其他人。
特别是，德国物理学家帕斯夸尔·乔丹与玻尔保持着对应，并在第一篇关于量子生物学的真实论文中发表了他们的思考的高潮：量子力学以及1932年德国期刊DieNaturwissenschaften发表的生物学和心理学的基本问题。
他假定有机主义哲学所追求的新法则是“量子世界的机会和概率规则(不确定性)，它们以某种方式在生物体内扩大”。他称之为“放大器理论”。
约旦继续发表有关该主题的文章，并从20世纪30年代开始使用quantenbiologie或量子生物学这一术语。不幸的是，由于科学的声誉，约旦完全致力于在德国崛起的纳粹意识形态，他的科学工作变得越来越政治化。这导致后来更普遍缺乏对量子生物学的热情。
波尔也回到了这个话题，这一次认为，互补性或波粒二象性(量子物体同时充当粒子和波浪，但从不同时兼顾)的观点是有机主义的“新法则”，它将揭开生活世界的奥秘。与波纳海森堡一起，波尔想知道这种量子现象是否在达尔文进化论的突变和选择中发挥了未被发现的作用。
在20世纪40年代，ErwinSchrödinger认为基因和遗传定律对量子力学动力学很敏感，并且自然选择所必需的突变是通过量子隧道效应产生的(亚原子粒子通过绕过或穿过干涉而达到低能态的现象)更高能量状态)。
什么是生活中的这些思考?部分启发弗朗西斯克里克和詹姆斯沃森调查基因的性质和结构。
然而，随着分子生物学取得了令人难以置信的突破，生命的大部分力学都是用经典化学解释的，而不是求助于量子现象。
物理学的进一步反思指出，量子力学的许多有趣方面都依赖于一个完全与环境隔离的系统，McFadden和Al-khalili指出，在这样一个“炎热，潮湿和复杂的系统中”活细胞“。到了20世纪60年代，量子生物学大幅下滑，大多数研究人员“对量子力学在生命系统中发挥任何特殊作用的概念不屑一顾”。
一些科学家一直在思考量子力学与生命之间的联系，然而，有些人，如英国数学物理学家罗杰彭罗斯，甚至在量子世界与意识之间建立联系。但在大多数情况下，量子生物学的许多早期主张都是名誉扫地，而经典科学仍然在生物学中占主导地位。
然而，在过去的几十年里，量子生物学已经经历了一些复兴。作者说，现在，“酶活动中光合作用和量子隧穿中量子相干性的合理实验证据;结合强大的理论论证和一些实验证据支持量子纠缠在嗅觉中的鸟类导航和量子隧道中的作用“。
还有一些诱人的发现表明，“热，湿，复杂”的生物系统，从根本上与其环境相关的非平衡系统，实际上可能会促进有趣的量子动力学，而不是在六十年代就已经考虑过它们。
现在的问题已经变成了如何现象量子生物学的影响，而不是如果他们这样做。鉴于进化已经有三十五亿年的时间来设计利用量子力学的奇怪之处，因此量子生物学似乎有很多东西需要探索。
“他们可能不得不等待数十年，”作者写道，“但量子先驱确实对量子生物学的未来感到兴奋。”
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