说到光合作用,植物会进行量子计算

2022-02-14 16:56:46

植物每秒吸收10-17焦耳的太阳能,从它们吸收的光中获取高达95%的太阳能。阳光转化为碳水化合物的过程发生在一百万分之一秒的时间内,阻止了大部分能量以热量的形式散失。但植物究竟是如何管理这种几乎是瞬间的把戏的,仍然是个谜。现在加利福尼亚大学的生物物理学家伯克利已经表明,植物利用量子计算的基本原理,同时探索多种不同的答案,以达到近乎完美的效率。

换句话说,植物利用量子力学的基本原理将能量从发色团(光合分子)转移到发色团,直到到达所谓的反应中心,在那里进行光合作用,正如经典定义的那样。能量粒子的行为像波"我们看到了非常有力的证据,证明能量通过这些光合复合体呈波浪状运动;恩格尔说。研究结果发表在最新一期的《自然》杂志上。

恩格尔说,采用这种方法可以让植物从阳光中获得近乎完美的能量,而且很可能被所有植物所利用。它也可能被试图创造人工光合作用的研究人员有效地复制,比如用于发电的光伏电池"这可能是一种比经典的跳跃式能量转移更有效的能量转移;恩格尔说"具体如何实现这一点是一个非常困难的问题"

目前还不清楚植物是如何生长的;s结构允许这种量子效应发生"植物的[蛋白质结构]必须进行调整,以允许发色团之间的转移,但不允许转移到[热量],";恩格尔说"我们不知道这种调节是如何工作的,以及它是如何被控制的;我不知道" 每个弹簧片内部都有一个系统,能够执行快速高效的量子计算,这是地球上大部分能量的关键所在。