鳥們能夠利用地球磁場來進行導航,它們所能達到的精度十分驚人。
是時候假設一把了:它們的驚人精度,得益於鳥類眼睛中隱色素的量子糾纏效應。
辨識出生物學中的量子物理學可以使我們的科技發展到……誰知道能發展到哪兒呢。
言歸正傳,這個猜想還遠沒有得到證實,但光是想一想就足以使大家興奮了。實際上,這個假設一方面是可能的,也是可行的,它說不定能解決鳥類導航模式自被發現以來一直困擾科學家們的一大謎題。問題的關鍵在於:鳥類如何能夠接收、追尋到看不見摸不著的地球磁場呢?可能的答案是:鳥類們能夠通過眼睛中發生的量子糾纏效應,得到地球磁場的各種信息。
假設的背後,是科學家多年來一直嘗試搞明白的鳥類對地球磁場的敏銳感知能力。最有說服力的假說莫過於:鳥類眼睛中的隱色素受地球磁場粒子影響發生化學反應,從而使得它們能夠進行導航。其它動物、植物也有這樣的化學物質,但鳥類的最獨特,它開發出來了自己獨有的種類。愛因斯坦將量子糾纏現象稱為「詭異的遠距離反應」,近些年來它被人提起的次數越來越多。事實上,量子糾纏現象是一種非常有意思、又非常怪異的理論假設,在這個假設的基礎之上,可以有許許多多有意思的衍生理論。
當光子擊中了鳥類眼睛中的隱色素粒子時,光子會使隱色素粒子的一個電子脫離,並與另一個粒子相結合。這樣一來,兩個粒子就都會有奇數個的電子,從而變成了一對自由基。由於這兩個自由基是由一個跑脫的電子同時產生的,因此這兩個隱色素粒子中電子旋轉軌跡是相契合的,這個自由基對因此發生了「糾纏」。
這一糾纏狀態極度脆弱,糾纏時長也非常短暫,不超過100微秒(也就是一萬分之一秒)。但就是這一瞬間,這一對自由基將會進入量子物理中的二重態。科學家們假設,由於地球磁場對隱色素粒子的作用,不同地區二重態發生的時間也會不同,因此鳥類們得以得知它們身處何處。鳥類們如何做到這點的原因尚不清楚,但研究者們假設,這大概是藉由進入二重態前後鳥類大腦里某種尚不清楚成分的化學物質引起作用的。
乍聽起來這個不像是真的,因為地球磁場實際上真的非常弱(對感官而言)。有多弱呢?地球磁場對鳥類產生的力,比分子化學鍵的力量要小10到100倍左右。然而,早在20世紀70年代,科學家們就發現,地球磁場確實會使鳥類腦部的某些化學物質發生反應(也是本文重點)。此外,各種研究也顯示,在這些化學反應中,自由基往往會牽扯其中。
科學家們也曾嘗試,生物學上鳥類是否能夠直接感知到磁場——也就是說繞開化學反應,只考慮地球物理,但卻沒有得到任何結論。因此,目前來說,自由基對理論是目前科學家們解釋鳥類導航能力的最佳選項。
研究假設,也許光子會將電子撞離熱平衡足夠遠,因此鳥類能夠有足夠的時間來感知地球磁場。科學家們能夠人為引起的量子糾纏狀態只能持續僅僅數納秒(十億分之一秒)。Erik Gauge是參與研究的一位科學家,他說:「看起來,大自然里存在著使物質長時間維持在量子狀態的辦法,我是指,遠長於我們能夠在實驗室里達到的長度。說真的,沒人相信這事兒是可能的。」
實際上,探討鳥類導航能力的研究歷來已有許多,但彼此之間尚存在一定分析。這其中,最有說服力的研究成果來源於考察歐洲知更鳥導航能力的實驗。眾所周知,歐洲知更鳥是一種很容易路痴的鳥,它的導航能力也非常容易被擾亂。線性極化廣播頻率場要比地球磁場弱100倍,但就是這麼弱的頻率場也足以擾亂歐洲知更鳥的遷徙路線。鳥類非常容易受磁場紊亂影響,20%-30%上下的磁場強度變化就能夠使鳥類的導航系統混亂。
很顯然,鳥類的磁場導航系統精巧、脆弱的令人難以置信。量子力學及生物學——甚至是人類生物學,有著令人著迷的前景。甚至有的人說,量子力學和人的意識及一些「超自然」現象有關。如果我們能夠全面的理解鳥類導航能力的原理——無論是物理學上的,還是化學上的,誰知道我們能達到怎樣的高度呢?
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