有物理學(xué)家認(rèn)為。歐亞鴝(European robins)的眼睛可能能夠維持的量子糾纏,時(shí)間比先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備還要長整整20微秒,這使得鳥們能夠利用量子效應(yīng)來“看清”地球磁場(chǎng)。
所謂量子糾纏是指電子既在空間上分離但又能夠相互影響的一種狀態(tài)。有人提出歐洲鴝的眼睛里包含有一個(gè)基于糾纏態(tài)的“羅盤”,盡管還沒有決定性的證據(jù),但有一些側(cè)證。
為何在一個(gè)生命系統(tǒng)里能夠進(jìn)化出一個(gè)人類要在實(shí)驗(yàn)室里擺弄各種粒子才能搞出來的量子態(tài)?“這簡直太令人驚奇了,”牛津大學(xué)的量子物理學(xué)家Simon Benjamin說道。
很多鳥類、魚類、爬行類、哺乳類,甚至甲殼類動(dòng)物和昆蟲都是靠地球磁場(chǎng)來尋找方向的。近年的研究發(fā)現(xiàn)了一種特殊光感細(xì)胞,這種細(xì)胞里含有一種稱為隱花色素(cryptochrome)的蛋白質(zhì)。當(dāng)光子進(jìn)入到眼睛時(shí),會(huì)擊中隱花色素,使處于量子糾纏態(tài)中的電子得到能量,移動(dòng)數(shù)納米,令其比它同處于糾纏態(tài)的同伴感受到略微不同的磁場(chǎng);依磁場(chǎng)使得這個(gè)電子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生何種變化,會(huì)導(dǎo)致不同的化學(xué)反應(yīng)。理論上,很多這類反應(yīng)加在一起會(huì)使鳥類眼中以明暗不同的圖像形成地球磁場(chǎng)的模樣。
不過,這類量子態(tài)是非常脆弱的。實(shí)驗(yàn)室中,原子被冷卻到接近絕對(duì)零度的環(huán)境下時(shí),也只能維持千分之幾秒,生物系統(tǒng)明顯溫度和濕度太高,但量子態(tài)竟然仍舊能夠存在——加州大學(xué)2004年的一篇論文顯示,一個(gè)強(qiáng)度低于地磁場(chǎng)1/300、微弱到只能影響量子級(jí)系統(tǒng)的磁場(chǎng)仍然會(huì)導(dǎo)致歐亞鴝的方向感出現(xiàn)錯(cuò)誤,最近Benjamin發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的論文則為這個(gè)實(shí)驗(yàn)建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型,指出要感受到如此微弱的磁場(chǎng),鳥類眼睛里的糾纏態(tài)時(shí)間至少要達(dá)到100微秒(0.0001秒)。
有一種被稱作做N@C60的分子,結(jié)構(gòu)是一個(gè)氮原子被碳籠所包裹,這是實(shí)驗(yàn)室里能維持糾纏態(tài)的分子,但在室溫下也只能維持80微秒。只能說鳥類眼中的分子結(jié)構(gòu)超過了我們精心打造的分子。