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第二节 量子感知的世界（第1页）

第二节：量子感知的世界

现代量子生命的三要素

正如富勒烯的特性一样，不同的量子结构就会产生不同的现象，量子具有很多神奇的效果。量子似乎是生命与物质的分界线，量子是一种从物质到生命的中间状态，在宇宙演化中，从量子开始，一方面向物质演化，一方面向生命演化。

蛋白质病毒是一种奇怪的病毒，因为传统上认为基因DNA或者RNA才是遗传物质，而蛋白质病毒能够复制、繁殖。我们会提出疑问，蛋白质在细胞与生物体中的作用是传统的定义吗？而近几年全球科学家们开始重新关注并热衷研究表观遗传学，表观遗传学的核心就是生物可以不通过基因DNA遗传物质而在下一代进行遗传的现象。这会让我们提出质疑，就是在生命及遗传中谁是核心。

科学家在动物非生殖克隆中，掏空母体卵细胞中的DNA，然后注入克隆对象的体细胞DNA进行生长，这种克隆如果把细胞DNA移植到普通去除DNA的细胞中就不会实现克隆现象。克隆说明生物成长环境需要的不仅仅是一个去除基因DNA的细胞，而需要一个特别的全息的母卵细胞蛋白质等有机物质环境（卵细胞中除了DNA其他大部分是各种蛋白质物质）。同时科学家在克隆鱼的时候，借助另一种鱼的卵细胞进行克隆，克隆成活的鱼同时体现出两种鱼类的外貌特征，这说明蛋白质在遗传中的作用可能被科学家们忽略了。

遗传物质染色体除了关键的DNA外，染色体其实是核小体组成的，核小体就是由DNA按照非常精确的尺寸包裹着组蛋白质组成的。

染色体结构说明蛋白质是DNA中的内层结构，应该在遗传记忆中占据很重要的位置。人类及动物大脑的记忆很多时候与蛋白质有关系。那么我们会问，蛋白质、DNA是由机分子组成的，有机分子是由量子组成，量子有没有记忆吗？答案是肯定的！

从物质角度讲，量子物质世界向生命世界演化，应该需要如下三个要素：第一，物质系统感知能力与多量子协调能力；第二，量子记忆能力；第三，分子的自我组织性。

首先系统感知力与多量子协调能力是生命需要的必要基础。因为只有物质才有整体感知，内部协调信息互通的情况下才能形成生命基础，这是第一步，感知与应激是生命的重要特征。而在物质向生命演化过程中，物质的整体感知力与内部多分子的协调能力至关重要。

其次建立在客观量子纠缠基础上的物质的记忆特征，是物质得以复制、自我组装的驱动力。量子形成的物质，在适度环境下具备了生命的基础条件，当环境改变，就会形成一种进化特征。

最后物质的自我组织性是物质向生命演化繁殖的基本条件。

而我们要探索物质的这几种特性就是为了证明物质来源与生命来源的一体化。

我们已经知道，氨基酸与有机分子从46亿年前的太阳系形成之前，就已经存在太空中了。在漫长的演化中，原始星云有机分子一直保留在地球大气层或者彗星与小行星陨石当中，在地球形成开始，就有很多彗星与陨石不断飞向地球。

在地球形成的漫长历史中，由于地球运动非常激烈，雷电、狂风、地球火山不断喷发。水从岩石中不断渗出，火山与包含着水的泥浆混合喷涌，地球表面或者深处大量有机分子与泥土混杂一起，有机分子具有聚合球形效应，很容易形成生命层级的自我感知系统。而且由于这些有机分子的纠缠与协调能力，使会聚在一起的很多分子在广泛的范围内形成一种协作能力，使光或者热能的吸收、能量分配能够协调完成。一旦形成这种协调能力，量子物质就会记录下来。生命的形成不是有机分子单独完成的，而是多种有机分子团聚成自感系统并在量子记忆基础上多分子协调而成的，而分子组装本身就是量子的本性。

有机分子与无机分子领域有各种反应和各种复杂性。而对于这些互相交错的反应，因为不同的环境，比如光、电磁、温度、催化剂、时间等不同而不同。物质的量子与分子层面的团聚合属于物质的天性，也有其规律延续性，不同分子层面的组合、不同的分子叠加就会屏蔽外部的干扰，使内部能够因为量子纠缠而协调起来。

生命体本身就是一个多层的物质结构。成年人平均是由50万亿个细胞与500万亿个微生物体组成的。这些细胞又构成身体各个层级的功能器官。每个细胞又由外膜结构、蛋白质、线粒体、细胞核，基因等有机分子组成的功能分子团层级构成。细胞里的线粒体原来是单独的具有生命特征的细菌体，后来逐渐融入生物细胞中。蛋白质阮病毒与RNA类病毒在细胞体外就是一个大有机分子，但是它们在细胞内环境中就能自我复制、繁殖，这说名细胞环境层级对于生命的重要性。组成有机分子的原子层级，也是由原子核与电子组成的，可以说所有生命体都是由电子与原子核组成的。原子本身内部大量的空间都是虚空的，如果原子直径放大到200米，那么原子核小才有葡萄大小，而电子只有米粒大小。从原子的结构看组成生命的有机分子与物质世界的无机分子的量子结构是没有区别的。原子内部虚空的空间内，会容纳光等电磁波。而光、电子、原子等在第四章里已经证明都具有智慧选择性。

虽然以下证据只单独证明了粒子物质的感知力与协调力、记忆能力与自组性。但是在数百万有机分子组成的各级层的聚合分子团中，对于多层面的叠加聚和的物质来讲，都具有感知协调力、记忆能力、自我组织性。这是物质本身具有的三个状态，在多分子层级叠加后就能够顺理成章的一体化了。

第一，系统感知力与多量子协调能力的证明：英国诺丁汉大学物理与天文学院教授迈克尔·史密斯博士联合爱丁堡大学与都灵理工学院的研究人员，共同发现了一种性质奇异的“合成**”，其在重击之下，会像固体一样粉身碎骨，而慢慢倾斜之后，又可如**一般流淌。该研究成果刊登在英国《自然·通信》杂志上。史密斯博士介绍说，在低速条件下，该物质表现出**的流动性，而在高速度和高浓度的状态下，就会如固体一样粉碎。这就好比在一杯水中倒入一大勺玉米淀粉，如果搅拌得足够快，溶液中的高密度颗粒便会彼此相融而形成紧固的糊状物。更令人惊异的是，在即将变成固状之前，该**还会呈现出具有橡皮筋般弹性的细丝形态。

另外英国《纳米通讯》杂志刊登了一则“石墨烯具有自我修复的能力”

的报告。石墨烯是世界上最薄的只有一层碳原子的材料。科学家们为探索石墨烯在电学方面的特性，让石墨烯薄层与金属不断接触，这个过程在石墨烯薄层上造成了许多孔洞。研究人员用电子显微镜观察这些孔洞发现，孔洞中可能会嵌入金属原子，但如果孔洞周围还存在额外的碳原子，这些碳原子会将金属原子“赶”出来，自己嵌入孔洞之中，并与石墨烯薄层中原有的碳原子相连接，使整个石墨烯薄层修复如初。研究人员认为，这一现象说明石墨烯具有良好的自我修复能力可以提高石墨烯的应用价值，进一步拓宽这种“神奇材料”展示身手的舞台。

关于量子的协调能力，也可以从离子体态和玻色一爱因斯坦凝聚态上体现出来。

离子体态是指被激发的电离气体电离到一定程度后，便处于导电状态。

这种状态的电离气体表现出集体行为，即电离气体中每一带电粒子的运动都会影响其周围带电粒子，同时也受其他带电粒子的约束。因为电离气体内正负电荷数相等，所以电离气体整体表现出电中性，这种气体状态被称为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同，故称为物质第四态。

玻色一爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态，要达到该状态，一方面需要物质达到极低的温度，另一方面还要求原子体系是气态的。这需要让电子处于一种相互关联的状态中，一个电子上的变化立刻会由其他电子反应出来。

在室温下，电子就像台球会相互撞击，遵守经典力学法则。而随着温度不断降低，电子会平静下来并意识到临近电子的出现。接着，电子们可能就会集体行动，而这种集体行为则遵守量子力学法则。电子们进行着一种复杂的“舞蹈”，它们都试图呈现最好的排列方式，让其达到最低能级状态并最终形成新的模式或基态。

同时在量子热力学上还有一个“普适状态”。在正常的量子系统中，决定粒子运动的是它们的类型（如原子、质子等），而在由相互作用粒子（如费米子）形成的系统中，粒子的运动并不取决于它们的类型，这种运动状态就是“普适状态”。一个由澳大利亚科学家和中国科学家组成的研究小组利用费米气体的研究成果，证实了量子热力学的“普适状态”。

2011年8月15日，据美国物理学家组织网报道，美国科学家揭示了物质量子状态自旋**的存在机理，这有望加深科学家对超导性的理解。

自旋**不是人们能触摸到的物质，它像一个有序排列的原子阵列内的磁无序状态。自旋是所有磁现象的关键，例如，在铁磁铁中，原子自旋采用同样的方式排列。而在反铁磁铁中，原子的自旋方向会上下改变，上世纪80年代发现的高温超导材料就是如此。

科学家们表示，可能存在着更复杂、更令人感兴趣的磁排列，它可能会产生量子自旋**。比如，有一个等边三角形的反磁铁，每个角上都有一个原子自旋，其中一个自旋向上，一个自旋向下，那么第三个原子采用什么方向自旋呢？它不可能同时与前两个方向相反，因此物理学家用“挫败”来描述所有需求无法得到满足的情况。这种“挫败”现象随处可见，一个“挫败”自旋系统的妥协是同时存在很多自旋方向，量子系统允许出现这种叠加状态。

在新实验中，科学家们研究了当“挫败”现象出现于一种具有六边形晶胞网格的物质中时所发生的情况。物质内的原子通过各自的自旋相互作用，距离最近的原子之间交互作用的强度用J1表示；次近的原子之间的作用力用J2表示。科学家们让六边形晶格中的原子相互作用，观察并计算了可能会出现的状态。