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光合作用竟然发生在短短的亿万分之一秒,蕴藏着深刻宇宙奥秘!

发表时间:2024/04/19 16:16:16  来源:宇宙时空  浏览次数:630  
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量子力学,非常诡异,科学家们一般认为量子力学的诡异现象只会发生在微观世界。

但是随着探索的不断深入,科学家们发现在生物界中,量子力学原理也扮演着一个神奇的角色,从鸟类的迁徙,哺乳动物的洄游,到昆虫的舞蹈,两栖动物的跳跃,种种生命现象皆由这一量子规律所塑造。而最为引人注目的突破之一,则关乎生命之源泉:植物将阳光与空气转换为生长能量的过程。

在地球上的每一秒钟,就有等同于16000吨重的植物崭新冒出,真正让人瞠目的是,我们在这个世界的生存,竟然依赖于无数分之一秒内发生的微妙变化。

以光合作用为例,植物要先吸收太阳的能量,效率之高几近完美,远超人类科技所能,植物完成这一步的方式也成为了生物学界最大的未解之谜。当科学家们发现解开这个谜题的钥匙藏匿于量子世界时,甚至连他们自己都震惊不已。

根据教科书的描述,我们知道植物呈现绿色是因为叶绿素的存在,它们在细胞中吸收光芒,并将光能迅速转化为细胞工厂中的资源,所有这些只在亿万分之一秒内完成。

在细胞中,叶绿素吸收光子,释放出电子,同时释放出微量的能量,形成激子。激子如同微小的乒乓球,在叶绿素的森林里四处反弹,直到最终达到反应中心,在那里能量被转化为维持生命的生化物质。

但让人困惑的是,激子如何找到通往反应中心的路径,教科书里并未告诉我们答案。激子似乎不知道方向,如同一个盲目弹跳的球,通过随机游走最终到达目的地。不过,这样低效的过程并不是激子的真实路径。

倘若激子真的盲目游走,它的能量将会在前往反应中心的途中以热的形式耗散。但实验表明,能量并没有被浪费,这说明一定有其他的机制在起作用。

最新的实验揭示了一个令人震惊的事实。化学家们模拟阳光照射植物细胞,发现激子并不是胡乱跑动,它们遵循量子力学中的一条基本规律——不确定性原理,这意味着我们无法准确得知激子的确切位置,它仿佛是一个量子波在细胞内无序扩散,激子并不只是简单移动,它更像是在空间各个方向上同时扩散,探索所有可能路径。正是这种量子波的特性让它能以极高的效率传递能量。

而这其中的神奇之处在于,尽管生命细胞内充斥着无数随机移动的原子和分子,但激子依旧能保持其量子波的优美形态,有效地传递能量,维持地球生命的奇迹。

看到这里,或许你更加感叹大自然的神奇,那个被人类认为诡异到无法想象的量子力学,竟然在大自然里扮演着如此重要的作用。随着科学的不断发展,人类很可能发现更多与量子力学有关的神奇现象。

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