首个实现量子纠缠的生物竟惨遭人类黑手?活了五亿年,躲过了宇宙辐射,没躲过科学家的大炮?
在量子科学的前沿,研究人员进行了一项开创性的实验,他们利用了一种名为水熊虫的微小生物,探索了量子世界的神秘现象——量子纠缠。水熊虫,这种多细胞生物,因其能在极端条件下生存而闻名。在实验中,研究人员发现水熊虫能够在一种名为“tun”的状态下生存,这种状态下,水熊虫的新陈代谢水平非常低,几乎暂停了它们的生物功能。
研究人员将处于“tun”状态的水熊虫放置在超导体电路的两个电容板之间。当水熊虫接触到量子比特B时,它能够改变量子比特B的共振频率当水熊虫与量子比特B的结合整体后,就会被耦合到量子比特A上,使这两个系统相互纠缠。量子比特是量子计算中的基本信息单位,类似于经典计算中的比特(bit),是量子力学中的一个关键概念。
耦合在量子力学中指的是两个或多个量子系统之间的相互作用。在量子计算的背景下,耦合通常指的是量子比特之间的相互作用,这种相互作用可以用来创建量子纠缠态,也就是量子比特之间的强关联。
在三只水熊虫进入“tun”状态的420小时后,研究人员对它们进行了温和的加热,试图让它们复苏。结果表明,有一只水熊虫恢复了它的活跃状态,而另外两只则死去。研究人员认为,这只唯一的水熊虫幸存者,可能是历史上首个量子纠缠动物。
然而,这篇尚未经过同行评议的新研究发布后,引起了科学界的广泛关注和争议。主要争议之一是,实验中所观察到的耦合,无论在有或没有纠缠的情况下都可以被观测到。因此,批评者认为水熊虫与量子比特之间并未真正实现量子纠缠,这个实验从任何意义上说,都没有让水熊虫与量子比特纠缠在一起。
这个实验的结果引起了争议,因为它涉及到量子力学中一个非常基本和关键的概念:量子纠缠。量子纠缠的实现和应用一直是物理学和量子计算研究的热点之一。科学家们希望通过进一步的研究,能够更好地理解量子纠缠的本质,并探索其在未来的应用潜力。
水熊虫,这种在自然界中几乎无懈可击的生物,凭借其惊人的适应能力和顽强生存意志,在地球上繁衍生息了5亿年。它们可以在北极、热带、深海、温泉等极端环境中生存,甚至能在喜马拉雅山脉的高海拔和海底4000米的深处找到它们的踪迹。无论是在零下200℃的低温还是149℃的高温,水熊虫都能存活。它们的抗辐射能力极强,可以承受人类致死量的1000倍以上辐射,即便是原子弹级别的辐射也未必能将其杀死。此外,它们还能适应从真空环境到地球最深海沟马里亚纳海沟6倍压力大小的各种压力条件。
然而,正是这种看似不可战胜的生命力,激发了科学家们的好奇心,他们想要探究水熊虫生存的极限,甚至想要找到击败它们的方法。在2013年,欧洲航天机构将水熊虫送入太空,在不做任何保护措施的情况下,让它们在太空环境中生存了10天,结果显示水熊虫并未受到伤害。
尽管自然界中的水熊虫几乎无懈可击,但科学家们通过实验找到了一种方法来模拟宇宙中的高速撞击,这种撞击是人类和地球生物难以承受的。科学家们将水熊虫冷冻后装入尼龙子弹中,然后用一种名为“two-stage light gas gun”的试验设备,以不同的速度将子弹射向模仿月球表面的砂质标靶。实验结果显示,水熊虫能够承受825米/秒的撞击速度,但在速度达到901米/秒时,它们无法存活。
事实证明,水熊虫花了5亿年进化出来的生存能力,最终还是扛不住科学家们祸害啊……其实每一种生物都展示着起独特的魅力,在和大自然的相处中进化出了属于他们的特殊机制。了解生物的奇妙,可以让我们更珍惜地球上的每一种生命,同时也能启发我们对生命的尊重和创新。生物学的学习,不仅是探索自然奥秘的过程,更是关乎人类未来可持续发展的重要知识基础。
更适合中学生的生物竞赛它来啦!
英国中级生物奥林匹克竞赛(iBO)
适合学员:
对生物、医学、动物学、植物学、生态学等方向感兴趣的9-11年级中学生
竞赛简介:
iBO英国中级生物奥林匹克竞赛即 Intermediate Biology Olympiad,是英国生物奥赛BBO的初阶活动,同样由英国生物奥林匹克委员会和英国皇家生物学会组织举办。
英国生物奥赛(中级) iBO 不仅考察学生的生物学知识,还鼓励他们在校外继续学习生物科学,成绩优秀者将增加世界名校医学、生物等理科专业申请优势。
考察范围:
试卷涵盖选择题、判断题、填空题、匹配题,考察内容包括动物解剖学及生理学、细胞生物学、遗传与进化、植物解剖学及生理学等内容。
竞赛信息:
【竞赛时间】2024年11月
【参与方式】笔试,中英双语,无实验
【考试内容】多项选择题,持续60分钟(每年题目数量与题型、总分略有变化)
【考试范围】iBO竞赛的核心主题与AQA、Edexcel、OCR AS/A级的教学大纲相一致
开课班型: