薛定谔的细菌?物理实验导致1号生物有机体的纠缠

很多科学家认为主要像纠缠量子效应,粒子相隔千里的神秘联系他们的国家,不应该为生物工作。但一份新的报告中说,它已经在2016年,科学家已经创造了一种薛定谔的猫——只有quantum-entangled细菌。

通常,我们描述量子物理学的一组规则支配的行为极其微小的事情:光粒子,原子和其他无限小对象。规模更大的世界,在细菌(这也是我们的规模——生活的混乱的领域)不应该是接近,奇怪。

这就是物理学家欧文薛定谔想说当他提出了他的著名的薛定谔的猫的思想实验,科学美国人乔纳森·奥卡拉汉指出。思想实验,一只猫在盒子里会暴露于放射性粒子,甚至腐烂的几率。直到盒子被打开了,这只可怜的猫会在同一时间既死又活,这似乎很明显荒谬的薛定谔。有一些关于量子世界,我们似乎没有意义。

但是科学家不同意普通之间的边界和量子世界的谎言——或者如果它甚至存在。Chiara Marletto牛津大学的物理学家,在最近的一篇论文的合著者,10月10日发表在《物理通信,说,没有理由认为量子效应的大小有限制。

“我感兴趣的研究量子规则停止应用的边界,”她告诉生活科学。“有些人说,量子理论并不是一个普遍的理论,所以它并不适用于宇宙中任何对象,但实际上会分解。我的兴趣是证明实际上,事实并非如此。”

为此,Marletto和她的同事回去,看着在2017年发表的一篇论文在《小,显示一些有限的量子效应在细菌。他们建立了一个理论模型可能有真正在谢菲尔德大学实验,表明这些细菌可能,事实上,成为纠缠与光粒子。

这是为什么这样一个激进的观点:

看看自己,再看看你身边的人。你物理上独立的人,对吧?

但量子力学告诉我们,不一定是这样。粒子或粒子的集合,可以成为彼此紧密相连,“纠缠”,这样他们的波形是交织在一起的。粒子可以被理解和描述也没有描述。和测量一个粒子的物理特征波形的粒子“崩溃”。单独的粒子数千英里,你仍然可以瞬间学习其中的物理状态只通过测量另一个。

根据目前的量子理论,这是没有限制的效果。适用于一个质子应该为大象工作。但在实践中,更大的系统更难以纠缠。科学家们争论是否太复杂,干扰生物。你努力缠绕两头大象出于同样的原因,你会努力教那些大象做双人花样滑冰在奥运级别:没有特定的自然定律说这是不可能的,但大多数人会同意这是不可能的。

然而,在2017年,一组研究人员在英国谢菲尔德大学说他们已经创建了一个所谓的量子状态耦合光合细菌。他们把几百细菌在一个小小的,反映房间,反射的光。(基于迷你的长度的房间,只有一个特定波长的光坚持随着时间的推移,称为共振频率)。随着时间的推移,六的细菌似乎发展有限的光量子连接。所以小房间内的共振频率的光似乎与频率同步的电子跳的位置在细菌的光合作用的分子。(更多关于这种效果,看看这个链接。)

Marletto说她的模型显示这种影响可能不仅仅涉及量子耦合。可能有一些甚至比那些新奇实验描述,她说

她和她的同事们发现,细菌可能与光纠缠不清。这意味着方程用于定义每个波形——光和细菌——成为一个方程。也没有其他的可以解决的。(根据量子力学,所有对象都可以被描述为粒子和波,但实际上,在“大”的物品,例如细菌、波形是不可能看到或测量。)

就像薛定谔的猫在一个盒子里,整个系统似乎存在于一个不确定的下层社会:光粒子似乎同时击中,错过了细菌。

这并不证明细菌和光线肯定纠缠,但是还有其他可能的解释,包括经典物理学,和那些尚未排除,她说。

“什么是失踪在这个实验中是能够确认纠缠在一个更深的方式,”她说。

量子实验通常涉及测量物理特征的纠缠粒子来找出这些特征是否影响另一个粒子。在这种情况下,这将意味着测量身体特征的细菌与光的物理特性。在这个实验中是不可能的,但Marletto说实验已经被设计,可以证明真正的纠缠。

更有趣的是,她说,是细菌是否使用的问题纠缠在一些对他们有用的的方式,虽然回答这个问题需要更多的试验工作。