作品简介

在整个科学领域,量子力学是很有影响力的重要理论。没有量子力学,我们就无法解释世界是如何运转的。比如:知更鸟长途迁徙时是如何通过微弱的地球磁场感知方向的?小丑鱼是如何找到回家之路的?光合作用中能量的传递效率为什么那么高?对所有这些问题的解答,都离不开量子力学,离不开量子隧穿、量子相干性和量子纠缠。

酶促反应、光合作用、嗅觉、鸟类的磁感应、基因的复制、心智之谜、生命的起源,这种种现象都与神秘的量子世界有关。物理世界有三个层次:首先是宏观世界,遵循牛顿运动力学法则;接下来是热力学世界,遵循热力学法则;然后是量子世界,在这个维度里,原子、分子以及组成它们的所有成分粒子都遵循准确而有序的量子规则。

人造生命一定要遵循量子理论,因为没有量子力学,就不会有生命。费曼说过:“凡是我做不出来的,就是我还不理解的。”如果有一天,人造生命真的成为现实,那将意味着我们终于理解了生命的本质。我们将会看到:生命正驾驭着混沌之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上,乘风前行!

吉姆·艾尔-哈利利,英国萨里大学物理学教授,理论物理学家,量子生物学家。

1989年,在英国萨里大学获得核反应理论博士学位。之后,在伦敦大学学院做了两年博士后项目的研究。1992年被萨里大学聘为讲师。

2000年,被聘为英国物理学会会士。2005年,晋升为萨里大学物理学教授。截至目前,他在核物理、量子力学和量子生物学等领域发表了100多篇论文。2007年,凭借“对科学的贡献”获得大英帝国勋章;2018年,当选英国皇家学会会士。

从20世纪90年代末开始,艾尔-哈利利的研究领域转向量子生物学。他与量子生物学家约翰乔·麦克法登联合发表了多篇量子生物学方面的文章。并且,两人在英国工程和自然科学委员会的资助下,共同组织了量子生物学国际研讨会。

约翰乔·麦克法登,英国萨里大学分子遗传学教授,物理学家,量子生物学家。1982年获得帝国理工学院生物化学博士学位。发表科学论文超过100篇。

作品目录

  • 测一测 你了解量子生物学吗?
  • 作者简介
  • 中文版序 踏上探索之旅,感受量子生物学的澎湃
  • 引言 没有量子力学,就不会有生命
  • 第一部分 生命科学的前世今生
  • 01 生命是什么
  • 神奇的生命
  • 活力论
  • 机械论
  • 生命科学新发现
  • 量子力学,物理学的一场革命
  • 量子生物学的兴起
  • 来自有序的有序
  • 生命是量子的
  • 02 酶是生命的引擎
  • 生死攸关的酶
  • 蝌蚪的尾巴哪去了
  • 一场精心编排的分子舞蹈
  • 呼吸酶与呼吸作用
  • 量子思维,认识酶的关键
  • 来自量子世界的魔法
  • 第二部分 量子世界中的生命
  • 03 光合作用中的量子节拍
  • 双缝实验,切中量子力学的内涵
  • 脆弱的量子相干性
  • 神奇的叶绿素
  • 光合作用中的量子计算机
  • 04 小丑鱼“闻出”回家之路
  • 异常灵敏的嗅觉
  • 我们是如何闻出味道的
  • 形状模型,一把钥匙开一把锁
  • 振动模型,臭鸡蛋味儿的分子振动频率是78太赫兹
  • 鼻子之争
  • 刷卡模型,嗅觉的量子计算
  • 05 帝王蝶与知更鸟的磁感应
  • 帝王蝶的迁徙之谜
  • 知更鸟的指南针
  • 量子自旋与幽灵般的超距作用
  • 自由基和方向感
  • 06 量子基因
  • 遗失的世界
  • 遗传,高精度的复制
  • 突变,美丽的错误
  • 基因编码
  • 基因突变是量子跃迁吗
  • 07 心智之谜
  • 意识是什么
  • 思想是如何产生的
  • 人脑就是量子计算机
  • 微管理论
  • 离子通道
  • 08 生命的起源
  • 米勒-尤里实验
  • 生命不是偶然的
  • RNA世界假说
  • 没有量子力学,就不会有生命
  • 量子相干性,生命起源中的重要角色
  • 结语 我们一定会创造出遵循量子理论的新生命
  • 后记 量子生命
  • 译者后记
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