章节目录
中文版序 踏上探索之旅，感受量子生物学的澎湃
引言 没有量子力学，就不会有生命／001
在整个科学领域,量子力学是最具影响力的重要 理论。没有量子力学,我们就无法解释世界是如 何运转的,比如:知更鸟长途迁徙时是如何通过 微弱的地球磁场感知方向的?小丑鱼是如何找到 回家之路的?光合作用中能量的传递效率为什么 那么高?对所有这些问题的解答,都离不开量子 力学,离不开量子隧穿、量子相干性和量子纠缠。
动物大迁徙
万物背后的量子真相
知更鸟是如何感知方向的
形形色色的量子现象
第一部分 生命科学的前世今生
01 生命是什么／029
在很长一段时间里,人们认为生命体与非生命 体的主要区别在于生命体内有一种特殊的“生命力”。后来,活力论渐渐让位于机械论。但 是,生命中仍有许许多多的待解之谜。尽管克雷 格·文特尔成就非凡,他仍不能从零开始创造出 生命,而最低级的微生物却可以毫不费力地创造 生命。薛定谔认为,生命是量子的,生命的秩序 属于“来自有序的有序”。
活力论
机械论
量子生物学的兴起
生命是量子的
02 酶是生命的引擎／067
酶是生命的引擎。所有的生命都依赖酶。我们体 内的每一个细胞中都填充着数百甚至数千个这样 的分子机器,无时无刻不在“帮助”细胞组装和 回收利用生物分子,使之持续不停地运转下去。 这个过程,就是我们所说的“活着”。
生死有关的酶
一场精心编排的分子舞蹈
量子思维，认识酶的关键
来自量子世界的魔法
第二部分 量子世界中的生命
03 光合作用中的量子节拍／113
光合作用中能量从光子到反应中心的传递效率算 得上是最高的,因为传递效率几乎是 100%。在 理想情况下,几乎所有叶绿素分子吸收的能量都 可以到达反应中心。如果能量不是取道最短进行传递,大部分乃至全部能量都会在传递中殆尽。 光合作用的能量为何能如此擅长寻找捷径,一直 以来都是生物学领域的一大谜题。
双缝实验，切中量子力学的内涵
脆弱的量子相干性
神奇的叶绿素
光合作用中的量子计算机
04 小丑鱼“闻出”回家之路／149
气味分子或溶解在唾液中,或飘散在空气中,被 位于舌头或鼻腔顶部嗅觉上皮的感受器截获,嗅 觉就此产生。“锁钥模型”认为,气味分子嵌入 嗅觉感受器就如同钥匙插进了钥匙孔。气味与分 子振动频率紧密相关,臭鸡蛋的味道是 78 太赫! 对于振动频率相同而气味却大不相同的个别现 象,“刷卡模型”给出了完美解释。量子力学中 的非弹性电子隧穿,是嗅觉产生的关键。
我们是如何闻出味道的
形状模型，一把钥匙开一把锁
振动模型，臭鸡蛋味道是78太赫！
刷卡模型，嗅觉的量子计算
05 帝王蝶与知更鸟的地磁方向感／187
加拿大和墨西哥之间的帝王蝶以及北欧和北非之间的知更鸟,它们的迁徙究竟是依靠什么导航的呢?研究发现,触角中的隐花色素校准了体内的生物钟,让帝王蝶在从加拿大飞往墨西哥的路上不会迷路。知更鸟的地磁感受器是一种磁倾角罗盘,能通过化学反应感受微弱的地磁。自旋单和三重态之间微妙的平衡性,让鸟类可以利用地磁实现导航。
帝王蝶蝶迁徙之谜
知更鸟的指南针
量子自旋与幽灵般的超距作用
自由基和方向感
06 量子基因／221
DNA 复制的错误率往往小于十亿分之一,极高的 复制精度,得以让生命一代一代传下去。但是, 如果遗传密码的复制过程一直完美无缺,生命便 不可能进化,也不能应对种种挑战。复制过程的 少许错误,能让子代更好地适应环境并繁盛起来。 基因非常小,一定会受到量子规则的影响。但量 子力学是否在基因突变中扮演了重要而直接的角色,还是一个待解之谜。
遗传，高精度的复制
突变，美丽的错误
基因编码
基因突变是量子跃迁吗
07 心智之谜／259
关于心智、意识究竟是如何工作的,目前被广泛 接受的理论是心智计算理论。如果一台量子计算 机能够维持 300 个量子位的相干性和纠缠态,它 的计算能力几乎相当于一台整个宇宙那么大的 经典计算机! 2011 年,我国科学家仅用 4 个以 原子自旋状态作为编码的量子位就成功对 143 (13×11)完成了因数分解,居于世界领先水平。
意识是什么
思想是如何产生的
人脑就是量子计算机
微管理论
08 生命的起源／297
弗雷德·霍伊尔说过,随机化学过程创造出生命 的概率,就像龙卷风吹过垃圾场,然后纯属意外 地造出了一架大型客机。他的话生动形象地说明, 我们今天所知的细胞生命体太过复杂有序,不可 能起源于纯粹的偶然,在此之前一定有更简单的 自复制体。量子相干性一定在生命起源中扮演了重要角色。
生命不是偶然的
RNA世界假说
没有量子力学，就不会有生命
量子相干性，生命起源中的重要角色
结语 我们一定能创造出遵循量子理论的新生命/323
人造生命一定要遵循量子理论,因为没有量子力 学,就不会有生命。费曼说过:“凡是我做不出 来的,就是我还不理解的。”如果有一天,人造 生命真的成为现实,那将意味着我们终于理解了 生命的本质。我们将会看到:生命正驾驭着混沌 之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上, 乘风前行!
量子生物学的新发现
风暴边缘的生命
量子生物学的力量
理解生命，创造生命
后记：量子生命／361
译者后记／365
内容简介
● 在整个科学领域,量子力学是最具影响力的重要理论。没有量子力学,我们就无法解释世界是如 何运转的,比如:知更鸟长途迁徙时是如何通过微弱的地球磁场感知方向的?小丑鱼是如何找到回家之路的?光合作用中能量的传递效率为什么 那么高?对所有这些问题的解答,都离不开量子 力学,离不开量子隧穿、量子相干性和量子纠缠。
● 酶促反应，光合作用，嗅觉，鸟类的磁感应，基因的复制，心智之谜，生命的起源，这种种现象都与神秘的量子世界有关。物理世界有三个层次，第一层是宏观世界，遵循牛顿运动力学法则,第二层次是热力学世界。遵循热力学法则。最深的第三层是量子世界。在这个维度里,原子、分子以及组成它们的所有成分粒子都遵循精确而有序的量子规则。
● 人造生命一定要遵循量子理论,因为没有量子力学,就不会有生命。费曼说过:“凡是我做不出 来的,就是我还不理解的。”如果有一天,人造 生命真的成为现实,那将意味着我们终于理解了生命的本质。我们将会看到:生命正驾驭着混沌 之力,在经典世界与量子世界之间狭窄的边缘上, 乘风前行!
【编辑推荐】
● 媲美薛定谔《生命是什么》，量子生物学奠基之作！
● 北京大学生命科学学院教授动物磁感应受体基因和“生物指南针”发现者倾情推荐。
● 亚马逊最佳科学图书、《纽约时报》畅销书；《经济学人》《金融时报》年度好书；英国皇家学会温顿奖获奖图书。
【各方赞誉】
读到《神秘的量子生命》书稿时，恰逢我在青海的旅途中，环顾四野，在茫然中辨识前路。想起年少时对候鸟迁徙的惊奇与困惑，想起我们这几年在寻找动物磁受体和生物导航机理研究中难于言说的彷徨和狂喜，书中描述的很多场景，和旅途中的一些思考在不停地重叠着，那种愉悦很难言表。这本书中的很多问题，同样是科学家们长久以来困惑和思考的问题。我想，包括我们在内的各领域的科学家正在一步步地逼近真相。《神秘的量子生命》将带我们从一个不常被人涉足的方向切入生物学的一些最基本的问题，用科学揭开自然的迷雾，告诉我们生物学背后的量子真相。翻开这本书，正如走进青藏高原：那种简单的美扑面而来！
谢灿
生命科学学院教授，动物磁感应受体基因和“生物指南针”发现者
《神秘的量子生命》对生命中的量子现象给出了最清晰的解释。量子世界中的微观事件，可以影响中等尺度生命体的世界，比如生活中的你、我、他。两位作者以活泼明晰的笔触告诉我们，神秘的量子现象无处不在。
菲利普·普尔曼
英国著名作家
畅销书“黑暗物质三部曲”作者
对于这样一个重要的新领域，作者的解读如此深入浅出、通俗易懂，真是太赞了！
安东尼·格雷林
英国著名哲学家
畅销书《维特根斯坦与哲学》《友谊》作者
《神秘的量子生命》是一本引人入胜、让人深思的惊世之作，它把坚实的科学理论、合理的推断和巧妙的推测紧密结合在一起，使得我们对生命世界的认识发生了革命性改变。
《华尔街日报》
一本地地道道的原创科普书，一个全新的研究领域，本书堪称了不起的作品。
《金融时报》
作者选择相干性这一复杂现象作为切入点，引领我们深入量子世界的神秘地带。他们用类比和比喻方法，把一些难于理解的概念解读得生动而又形象。
《经济学人》
物理学家艾尔－哈利利和生物学家麦克法登，把这样一个深奥的问题解读得既条理清晰又津津有味。
《自然》
下载说明
1、神秘的量子生命是作者吉姆•艾尔·哈利利 / 约翰乔•麦克法登创作的原创作品，下载链接均为网友上传的网盘链接！
2、相识电子书提供优质免费的txt、pdf等下载链接，所有电子书均为完整版！
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热门评论
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静修的评论BBC纪录片 量子力学揭秘 （结合纪录片看更好） （1）http://www.acfun.tv/v/ac1947007 （2）http://www.acfun.tv/v/ac1980137
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目若的评论出于对量子论的兴趣买的，可惜全书涉及到量子论的不过是个别相关实验性猜想以及上世纪中叶大师薛定谔的一些语录。。干货不多，结果凑了很多各种生物学知识。另作者还在书中提到了演讲邀请的联系方式。综合来看，让人感觉是一位“下海”的科学家吧。。。
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晓林子悦的评论搭配文特尔的《未来的生命》一起食用，味道佳！一部颠覆性的、前瞻性的科普大作。气象宏伟而且逻辑严密。如果量子力学真的可以解释生命的起源、生命的进化、生命的未来，那么，不光“上帝造人”是可能的，而且还可以随时改变生命的状态，我可以“量子隧穿”破墙来到隔壁，我还可以瞬移到其他地点，想想就好厉害！
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丁丁虫的评论这就是那种话说一半偏不肯讲明白的书
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Emunah的评论隧穿隧穿又是隧穿？？？？当生物读物看有意思，当量子物理读物看会失望
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adelie的评论没有想像中的好，很多地方说的生命中的量子现象并没有很严密的理论支持，比如心智之谜和生命的起源等，更多只是猜测。
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游佐中的评论提供了一种理解生命的新角度。原来以为生命现象就是退相干的产物，但没想到光合作用等中也有量子力学现象的参与，并且在这样热、潮湿的地方，竟然可以维持脆弱的量子属性足够长的时间。以前也看过一些量子力学的科普，但都是从量子角度去讲问题，并没有与生物学相联系。结语做了一个猜测，生命是在牛顿力学的层面航行的船，底下是热力学和量子力学，当热力学和量子力学中的关联消失，船成为了一个经典物体，便不再具有生命。书中提到人们对量子生物学的接受是不久之前的事情，并且存在太多没有被证实和研究的话题。扣一星是我购买的Kindle版本，书结束后，不直接是注释，前面是“如何阅读商业书籍”，包含“好为人师原则”，要你在“朋友圈主导控制话题”，太恶心了。图书公司能不能有点节操，少增加恶心的存在感。
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科学少女果冻妹的评论强，太强了，可能会是今年读过的最好的生物类科普书！！！内容非常新颖和神奇，论证思路极为清晰和有逻辑性，叙述上采用了大量形象生动的比喻和类比，翻译也很流畅和细腻。。。量子力学在酶促反应、光合作用、嗅觉感受器、地磁感受器、基因突变等等生物过程中的作用实在是太奇妙太有趣了！！！
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极光隐™的评论很一般
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acsaga的评论写的不好。假设成分太多，推导也不坚实。不是好的科普
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自由的心灵的评论涉及面极为广泛的科普著作，从物理学、天文学到生物学、医学，每一章都值得写一本皇皇巨著，作者知识面也极为广博，佩服！当然，因为所涉专业太广泛而不得不舍弃一些深度，颇为遗憾。
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六州歌头的评论排版难看不说，末页居然还有这家所谓湛庐文化的广告，以后遇到这家人家出的书千万别买。
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ficus的评论写的不算好，量子力学是世界的基础，宏观由微观构成，量子层面上很多东西还在探索中。量子存在多种态并存，在无变化中他可以一直存在，遇到适宜环境就可以进行到下一步，变成了宏观，唯一的存在，这可以解释生命的试错及起源，量子的并行能力使所需的时间大大减少
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贾里的评论本书介绍了量子生物学这门新兴学科的最新前沿进展。量子生物学是一门交叉学科，包含了量子物理学、生物化学、分子生物学等学科的综合研究。早在上世纪40年代，薛定谔以一篇著名的《生命是什么》开启了量子生物学的新篇章，他在该书中预测了作为遗传载体的基因，并大胆推测基因突变的原因有着量子效应的参与。20世纪的后五十年证实了这个预测的前半部分，但是后半部分仍然笼罩着神秘面纱。这本书列举了许多生物现象，如动物的长距离迁徙、生物体内的呼吸作用等，并分析其量子效应参与的证据，让人大开眼界。当然由于这个领域还处于非常新的阶段，因此很多推测尚未得到证实，但无论如何，如果你想要知道当前量子生物学进展到什么程度，读读这本书吧。
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深湛的评论抱歉，读完此书后我决定收回之前说的近几十年来科学发展几近停滞的话，因为大海就在面前而我瞪眼瞎。请允许我引用牛先生的话：“我不知道我对世界可能意味着什么，对我自己而言，我似乎一直是个在海边玩耍的小男孩，不时地被一块更光滑的卵石或是一个更漂亮的贝壳所吸引，而真理之大海躺在我的面前，还从未被发现。”
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有事起奏的评论有趣！我毕竟是个有本科基础的人！关键词绕不开那几个，量子隧穿、量子纠缠、波粒二象性、不可观测性。动物如何回溯、思想如何形成，光合作用的能量传递率为何如此高……你将物质无限细分，才分到量子就支离破碎，那么这些粒子是在何种力量下以什么规律组合行为的呢？诚然，目前的科学知识都可能是错的，但不代表对它的学习研究就是徒劳，利用观测到的最大符合性规律来增补有无，这是科学家对我们蠢人的体贴>///<。世界终归是要进入到混乱的无序，在这个由于磁场而排列出生命的奇迹中，我们唯一能做的就是让熵能增加得慢一点（少生孩子多种树（喂））。P.S.：前两彩页要是去掉就好了，无端端一副底气不足的样子，明明这么好玩的科普读物。
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rainbug的评论毕竟是门新学科（能否成立？），假设的东西太多，感觉有几处作者自己都无自信辩证。
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ZLSU的评论哲学三问，以及宇宙、生命、意识的起源，也许都能在量子理论中找到答案。光合作用复合体、酶、嗅觉感受器、鸟类地磁感受器、基因遗传与变异，乃至意识的形成，原始生命的生成，生物的复杂和秩序涉及海量的信息与极低的概率，令人赞叹，费解。相干性，叠加态，隧穿，也许唯有量子的奇特性质能对生命有序的有序进行解释。费曼说，我无法创造的事物，我就无法理解。文特尔之后，量子也许正是理解生命，及至创造生命的钥匙。相比未知，我们的已知太少，充满“也许”，而万物理论，量子计算与合成生命的答案，也许就在我们自己体内。life on the edge，生命便是经典世界与量子世界间的桥梁。
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Brasidas的评论关键时刻语焉不详阿...看看施一公以后了
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陈楸帆的评论科学背后的故事比虚构精彩太多