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光合作用通俗易懂

圖文更新时间:2024-12-05 08:46:18

量子力學已經發展一百多年了，在我們的日常生活中發揮着越來越大的作用。如今科學家們發現，量子力學不僅僅體現在量子世界，在宏觀世界同樣支配着我們的生活，發揮着神奇的魔力。地球上的很多物種，無論是哺乳動物，兩栖動物，還是鳥類等都被這種神奇的法則所支配。

不僅如此，科學研究還發現，量子力學同樣支配着植物的生長，比如說光合作用。

光合作用通俗易懂（解讀發生在萬億分之一秒的光合作用）1

地球上的植物不停地進行光合作用，在這個過程中每秒鐘可生長出16000噸的植物，而你肯定想不到的是，光合作用竟然隻是發生在萬億分之一秒的神奇事件。

那麼，光合作用是如何在如此短的時間内完成的呢？答案就隐藏在詭異的量子力學裡。

植物的光合作用核心就在葉綠素。當光子撞擊葉綠素時會轟出一個電子，同時産生微小的能量，也就是激子。之後激子會随意穿越滿是葉綠素的環境，一直到達反應核心，然後驅動化學反應，産生對植物非常重要的生命物質。

光合作用通俗易懂（解讀發生在萬億分之一秒的光合作用）2

問題就在于，激子是如何找到通往反應核心的路程呢？實際上激子本身也不知道如何通向反應核心，它就是那樣漫無目的地随機穿越，從概率上講，總會找到通常反應核心的路，這個過程完全是随機的。

就像一個封閉的房間内隻有一個出口，我們即使閉着眼睛來回走，最終也能找到出口。隻要留給我們的時間足夠長就可以做到。

但如果激子的行為就是單純的随機，勢必會花費很長的時間才能找到反應核心，在這個過程中，激子的能量早就以熱能的形式消耗完畢了，也就不可能有接下來的化學反應了。

但實際上激子的能量并沒有被消耗掉，那麼肯定有其他原因在起作用。

光合作用通俗易懂（解讀發生在萬億分之一秒的光合作用）3

科學家曾經用激光模拟太陽光照射植物細胞，驗證了激子行走的并不是完全随機的路線，之後有了更驚人地發現：激子的行為竟然遵循了量子力學中的不确定性原理。

也就是說，我們根本無法确定激子的位置，它更像一個量子波那樣朝着四面八方同時穿越，向各個方向擴展，簡單說就是以波的形式傳播。

如此一來，激子就能同時查找所有可能的路線，然後以最快的速度找到反應核心，這也是光合作用能如此高效的原因所在。

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