量子世界是一個十分奇怪的世界。在理論上，和在某種程度的實踐中，它的原則要求一個粒子可以同時出現在兩個地方——這是一種被稱為疊加的矛盾現象——兩個粒子可以發生“糾纏”，通過某種未知的機制在任意大的距離上共享信息。
對于量子奇特的屬性來說，最知名的事例應當就是薛定諤的貓了，薛定諤的貓是1935年歐文·薛定諤設計的一個思想實驗。那位瑞典化學學家構想，一只貓被置于一個裝有潛在致命放射性物質的袋子里，這么依照量子熱學的奇怪定理量子糾纏 通訊，它是如何以既死又活的疊加形式(起碼在袋子被打開，袋子里的情況被觀察到之前是這樣的)存在的呢?
雖然這個概念看上去離我們很遙遠，但它早已在量子尺度上被無數次實驗驗證過。但是，擴大到表面上看上去更簡單、更直觀的宏觀世界的話，事情就不一樣了。沒有人見過一顆星體、一顆行星或一只貓處于量子疊加狀態或處于量子糾纏狀態。并且自從20世紀初量子理論的最初產生以來，科學家們就始終想曉得微觀世界和宏觀世界到底在那里分界。量子領域到底能有多大，它能不能大到足以讓其最奇特的方面親昵地、明確地影響到生物?在過去的20年里，量子生物學這個新興領域仍然在找尋這樣的問題的答案，她們提出并進行了關于生物體的實驗，以探求量子理論的極限。
這種實驗早已形成了吸引人但不確定的結果。諸如，去年早些時侯，研究人員展示了光合作用的過程(生物體借助光來制造食物的過程)可能涉及到一些量子效應。動物的導航方法或我們的味覺的工作方法也表明量子效應可能以不同尋常的形式在生物體內發生。但這種充其量只是半只手指走入了量子世界。到目前為止，還沒有人成功地誘導整個生命體(甚至是單細胞真菌)來展示量子效應，例如量子糾纏或量子疊加狀態。
因而，牛津學院的一組科學家發表的一篇新論文現今造成了一些人的關注，由于它聲稱真菌與光子(光的粒子)發生了成功的量子糾纏。這項研究由量子化學學家基婭拉?馬萊托()主持，并于10月發表在《物理通訊刊物》(of)上。該研究剖析了利茲學院(of)的戴維?科爾斯(DavidColes)及其朋友在2016年進行的一項實驗。在那次實驗中，Coles和他的朋友將幾百個光合紅色硫真菌隔離在兩個穿衣鏡之間，之后逐步將穿衣鏡之間的縫隙縮小到幾百納米(還不到人類毛發的長度)。通過在穿衣鏡之間反射白光，研究人員希望使病菌內的光合分子與腔體結合或互相作用，本質上這意味著真菌會不斷地吸收、發射和重新吸收反射的光子。實驗成功了;以這些方法結合的真菌多達六個。
但是，和她的朋友覺得這些真菌不僅僅與腔體結合了在一起。在她們的剖析中，她們展示了在實驗中形成的能量特點可以與真菌的光合系統與腔內的光糾纏一致。從本質上看，個別光子雖然同時在真菌內撞擊和缺位光合分子——這是糾纏的標志。她說：“我們的模型表明，這些被記錄出來的現象是光和真菌內部一定程度的自由之間糾纏在一起的訊號?！?span style="display:none">9Fm物理好資源網(原物理ok網)
來自牛津學院的特里斯坦·法羅()是這項研究的專著者，他說，這是首次在生物體禪修察到這些效應。他說：“如果你樂意這樣想的話，這其實對于證明我們正在朝著‘薛定諤的真菌’方向前進來說特別重要。”它還暗示了另一個在自然中出現的量子生物學潛在事例：紅色硫真菌生活在深海中，那兒的生命之光的缺少甚至可能剌激量子熱學的生物進化適應以推動光合作用。
但是，對于這些有爭議的說法量子糾纏 通訊，有許多警告。首當其沖，這個實驗中量子糾纏的證據是間接的，取決于人們怎么解釋光線從腔體包圍的真菌中穿過和穿出。和她的朋友也承認，一個沒有量子效應的精典模型也可以解釋實驗結果。并且，光子并不屬于精典范疇——它們屬于量子范疇。但是，一個更現實的“半精典”模型(用牛頓精典熱學解釋真菌，藥量子力學解釋光子)卻無法再現科爾斯和他的朋友在實驗室中觀察到的實際結果。這表明量子效應在光和真菌中都起作用。IBM蒙特利爾研究實驗室(IBM)的量子估算研究員詹姆斯?伍頓(James)并沒有參與研究，但他表示：“這有點間接，但我覺得這是由于她們只是在嚴格排除可能性，并避免過多地宣稱發覺?！?span style="display:none">9Fm物理好資源網(原物理ok網)
另一個警告：真菌和光子的能量是一起被檢測的，而不是被獨立檢測的。英國代爾夫特理工學院(Delftof)的西蒙?格羅布拉切爾(Simon)沒有參與這項研究，但他表示“似乎有某種量子效應在起作用，”他說，“但是……通常假如我們演示糾纏的時侯，你必須獨立地檢測這兩個數據”來否認它們之間的量子關聯是真實的。
雖然存在這種不確定性，但對許多專家來說，量子生物學從理論到現實的轉變只是時間的問題，而不是是否的問題。在過去幾六年的實驗室實驗中，生物系統外的分子無論是被單獨檢測還是共同檢測，它們都表現出過量子效應，因而，在真菌內甚至在我們的身體內找尋類似分子的量子效應在理論上來說合乎情理。但是，在人類和其他小型多細胞生物中，這些分子量子效應應當被平均到無足輕重的程度——但它們在小得多的真菌中顯示下來的有意義的表現也不會太令人驚訝。“就對于(這一發覺)有多么令人費解來說，我有點困擾，”格羅布拉切說?！暗艄隳茉谡鎸嵉纳镏姓故具@一點的話，那雖說是令人激動的?！?span style="display:none">9Fm物理好資源網(原物理ok網)
一些研究小組，包括由和領導的研究小組，希望能進一步研究這種看法。設計了一項實驗，可以把一種稱作昂然植物的大型水生植物置在一個疊加狀態中，因為昂然植物有百倍大的容積，這個提議實驗比使病菌和光形成量子糾纏要困難得多。正在找尋改進真菌實驗的方式;今年，他和他的朋友們希望可以令兩個真菌形成量子糾纏，而不是只與光形成量子糾纏?！伴L期的目標才是基礎和基本的，”說?！斑@關乎到理解現實的本質，以及量子效應在生物功能上是否存在效用，從根本上說，一切都是量子的，”他補充道，抒發出了對量子效應在生物體中作用的疑問。
很有可能，“自然選擇早已為生命系統提供了自然借助量子現象的方式”，強調，比如上面提及的真菌在缺少光的深海中進行光合作用的反例。但要弄清事情的真相，則須要從小處著手。這項研究仍然在逐步地向宏觀實驗靠攏，近來的一項實驗成功地使數百萬個原子糾纏在一起。就能證明構成生物的分子具有有意義的量子效應——即使只是為了微不足道的目的——都將會是關鍵的下一步。通過探求這個量子熱學和精典熱學的邊界，科學家們可以更接近于理解宏觀量子意味著哪些，假如確實存在宏觀量子的話。
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