生命，其實生活在量子的邊緣

原標題：生命，其實生活在量子的邊緣

踏上探索之旅

感受量子生物學的澎湃

《神秘的量子生命》作者吉姆·艾爾-哈利利TED演講

聽聞本書的中文版即將面世，我感到非常高興。 近年來，中國在世界科學研究中扮演的角色日益重要，湧現出了許多新的研究成果。因比，我覺得讓更多中國朋友了解量子生物學這樣一個令人興奮而又剛剛起步的新學科可謂非常重要。

我是一名出生子伊拉克的英國理論物理學家，目前供職於英國的薩里大學。本書的另一位作者，分子遺傳學家約翰喬·麥克法登也在這所大學任職。在整個學術生涯中,我一直致力於研究核物理，專長是用量子力學研究原子核問的模型反應。坦白地說，我的專業其實和生物學相去甚遠！

除了物理學教授的工作外，我還會抽些時問通過不同的媒體體做一些科普工作：圖書、公開課、電視成廣播節目等。比如,在過去的十年間，我曾為英國廣播公司（BBC） 策劃、 製作過多部節目，內容廣泛涉及各種科學話題。從事科普的經歷讓我和來白不同專業領域的科學家也能相談甚歡。

大約是1997年的一天，約翰喬·麥克法登數授從校園另一邊的生等的系來到物理系。他組織了一次研討會，並在會上向我們介紹了分子生物學中的一個研究領域——某些種類的細菌如何發生突變。他認為要解決該問題離不開量子力學。不出所料,他的觀點飽受爭議。然而，這也成了我們兩個人非正式合作的開始。近20年後，本書的出版將我們的合作推向了高潮，而這本書也成為世界上第一本介紹量子生物學的專著。

正如我們在引言中所說，因為各方面原因，量子生物學還只是一個充滿爭議和推測的新興研究領域。首先,即便是在更傳統的物理學或化學領域，量子力學都略顯晦澀, 更不用說在混亂複雜的活細胞環境中了一一活細胞中數以千計的生化反應無時無刻不在進行，由酶、 其他蛋白質和大分子參與的複雜過程在生物體中執行著各類不可思議的任務。在過去的幾十年間， 生物學家們對生命過程的理解取得了重大的進展， 因此不難理解，他們最不想聽到的觀點就是，要想完全理解某些生命過程，還需要用到量子力學的知識。

大多數生物學家確實不需要和量子力學打交道，因此他們之前並沒有詳細地學過量子力學，而現在他們也不太願意從頭學起。同樣,每天都要用到量子力學的物理學家們更願意將量子力學用於他們能夠理解和控制的系統,而不是一層又一層地對生物化學進行剖析。

既然生物學家們和物理學家們都沒有準備好張開雙臂迎接這個連接兩大學科的新領域，那麼處於他們之間的化學家們又是怎樣的態度呢？畢競，化學家們經常使用量子力學來描述各類不同的分子過程，而且像物理學家們一樣，在過去幾十年中，他們已經習慣了原子世界違反直覚的特徵以及量子力學對這些現象的準確描述。 此外，化學家們同樣經常研究生命系統內發生的反應。生命如果不是紛繁複雜的化學過程又能是什麼呢? 在英語中，我們甚至會使用「生命的化學」( the chemistry of life )這樣的詞語。因此，你可能會覺得化學家們會是第一批擁抱量子生物學的人。確實，這個新興學科的許多成果來自使用激光、光譜等技術來研究生物大分子行為的化學家們。

但即使這樣，大多數化學家還是不願意接納這個領域。生物學家們不想學量子力學，物理學家們不想將量子力學應用到環境複雜的活細胞中去，而化學家們的理由與他們不同。化學家們認為，當深入到生命體的分子層面時，觀察到遵循量子力學規律的現象不足為奇。他們]認為，如果挖掘得足夠深入，一切事物都是量子的。

但這正是量子生物學的獨特之處。當我們在談論量子生物學時我們想說的是什麼呢? 我們為什麼覺得本書如此令人興奮呢? 因為對一些非專業人士來說，量子世界的一些性質簡直就像魔法，而我們講述的內容其實很容易理解一一你可能早已聽說過類似的科普解釋——比如原子同時出現在兩個地方、粒子像波一樣擴散或者若兩個分離的粒子相互糾纏，那我們對一個粒子的作用會同時影響遠處的另一個粒子。正是這些量子世界違反直覺的特正讓我們開始更為深入地理解生命系統。目前看來，生命似乎演化出了各種方法，利用量子世界的「戲法」來為自己的生存提供便利。

光合作用的過程便是一例。植物通過光合作用來獲得營養。現在我們開始認識到，該過程的一個環節需要植物固定的光能同時向多個方向遊走。如果你之前沒有接觸過量子力學的話，估計現在還不太能理解上面這句話。不過沒關係，我向你保證，我們會在書中清楚地解釋這一切。

我想，閱讀並了解這個新的領域一定會讓你樂在其中。雖然你可能會有些疑感，但探索一個新學科不就該如此嗎? 如果量子生物學太過簡單，它的出現也就不會給科學界帶來如此的驚喜了。最後，我們邀請你和我們一起踏上這次探險之旅，希望你也能像我們一樣心潮澎湃。

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