▲示意圖中顯示了集光綠色硫細菌的光合複合體，其中綠色和黃色的表情符號指示的是兩個被同時激發的分子。
據《自然•化學》雜誌5月21日刊發的一篇論文稱，以荷蘭格羅寧根大學（University of Groningen）的理論物理學家托馬斯•拉爾•揚森（Thomas la Cour Jansen）為首的一個國際科學家團隊經研究發現，參與光合作用的分子能夠像非生命體一樣發生量子效應現象。這是科學界第一次證明量子力學現象也存在於參與光合作用的生物系統中，而對於這些光合作用中量子效應的解讀與應用或有助於未來設計開發出仿生集光裝置。
量子理論的基本概念是，電子在被觀察到之前可以同時處於兩種狀態，電子只有在被觀察到後才能確定為其中的一種狀態。這與被稱為“薛定諤的貓”的思維實驗類似——一隻貓被鎖在一個裝著一小瓶有毒物質的盒子裡。如果瓶子的蓋子上有一個量子系統，那麼蓋子可以同時處於打開或關閉的狀態，於是貓也處於“死亡”或“活著”的混合狀態中，直到實驗者打開盒子並觀察系統時，他才能知道貓的情況。而這正也是量子效應中電子的顯性行為表現。
幾年來，關於生物系統中也存在量子效應的課題一直備受爭論。在之前的研究中，科學家們已經發現了一些信號表明，細菌中集光分子可能被同時激發成兩種態勢。這一現象本身就自證明了其中量子力學效應的存在與參與，不過讓人意外的是，實驗中分子的激發態持續了超過1皮秒（0.000000000001秒），而這比依據量子力學理論所預計時間要長得多。揚森及其團隊在他們發表的論文中闡釋判定這一早期的觀察結果是錯誤的。揚森指出：“我們已經證明，他們觀察到的量子效應只是分子的正常振動而已。”因此，揚森團隊進行了進一步探尋和搜索。“我們想知道我們是否能觀察到類似於‘薛定諤的貓’的情況。”
他們利用不同的光偏振來測量集光綠色硫細菌，該細菌具有1個由7個光敏分子組成的光合複合體。一個光子會激發其中兩個分子，但是能量是同時疊加在兩個分子上的。就像盒子裡的貓要麼是死了要麼是活著一樣，這兩個分子中的一個會被光子激發。揚森解釋說：“在這種疊加的情況下，光譜測量應該能顯示出一個特定的振盪信號。”這就是我們之前所看到的（現象）。此外，我們發現量子效應所持續的時間正好與基於理論的推測相吻合，並且證明該效應同時來自於疊加在兩個分子上的能量。揚森由此總結道，生物系統與非生物系統都具有相同的量子效應現象。
本研究項目所開發的觀測技術同時可應用於生物和非生物系統。揚森對實驗結果滿意地說道：“對於那些著迷於量子力學這個迷人天地的人來說，這是一次有趣的觀察實驗。此外，研究結果還可能將在開發新系統方面發揮作用，比如太陽能的儲存和量子計算機的研製等等。
編譯：Jonathan 審稿：三水
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