量子力學適用於 DNA 尺度的分子嗎?

時間 2021-05-11 14:44:46

1樓:VictorZ

量子力學不僅試用於大分子,它甚至適用於我們

沒錯,人體

舉個簡單的例子

德中國人W. Heisenberg 曾提出過不確定性原理(俗稱「測不准原理」),其數學表示式為

Δx·Δp≥h/2π ①

什麼意思呢,就是說測量乙個粒子的運動狀態(同時測量速度和位置),測量出的位置實際值與測量值的偏差量Δx與動量測量值與實際值偏差量Δp的乘積一定大於等於h/2π這個值,h叫做蒲朗克常量,h=6.626×10^(-34)J/s

對於動量,我們有乙個定義式

p=mv ②

m是質量,v是速度

如果把②式代入①式

那麼就有

Δx·Δv≥h/2πm ③

你可能會問,為什麼我從來沒感受到??

因為對於乙個電子

它的質量m=9.11×10^(-31)kg

h/2πm已經是乙個很大的數了,特別是對於電子這種微觀粒子,誤差值大到資料不可用

而對於人

假設是60kg,h/2πm就顯得太小了,對於實際值的影響是微乎其微的,微到10的負二三十次方,即使是現代計算機也無法察覺

那比如說我要測乙個電子的位置,我為啥就不能把速度誤差測大一點?

因為你怎麼知道你測的多大誤差?

一點淺見而已

還望批評指正

2樓:

現在DNA到底是導體還是半導體、抑或是絕緣體還沒有定論。這玩意就是電子結構的問題啦!一定要用量子力學才能搞明白。

還有乙個科研方向,DNA光照損傷的修復機理。實際上紫外線對DNA發生錯配的影響很大,但是為啥人的遺傳是穩定的?這裡涉及到DNA的自修復機理。涉及到電子結構的激發態。

3樓:usk d

不是來回答問題的,想問個問題。

我看目前的所有答案,都集中在化學鍵方面。我覺得化學鍵要用量子理論描述這一事實還是相對比較平凡的,沒那麼exciting。

我想知道的是,目前有沒有什麼和量子的相干性(coherence)有關的現象在生物中被發現?比如疊加態,糾纏態相關的現象?比如高階相干中的非經典效應?

4樓:金金金金

來瞎答一發

量子力學適用於所有尺度的呀

巨集觀物體不用量子力學是因為計算太複雜而且算出來發現近似後和經典力學是一樣的

所以不是量子力學適不適用的問題而是你計算的時候是否需要考慮量子效應的問題

而且凝聚態那些搞晶體的都用量子力學更何況是DNA尺度。主要還是看你的計算方法,一般都是用第一性原理或者密度泛函理論的吧,那當然是要用量子力學的

5樓:伊瀑細容

我們組裡有做Nanopore DNA Sequencing的專案,理論上模擬用二維材料的奈米孔給DNA裡的鹼基測序。

雖然我不是做這個的(囧),但是我還是知道他們的推導過程會涉及Fermi's Golden Rule, Green's Function之類的。既然是第一性原理出發,那一定是涉及了量子力學了。

6樓:

謝 @Yui Yoshioka 邀(?)(借題吐槽)

DNA尺度是什麼玩意兒...染色體都是微公尺級的物體了吧。不評述題目。

為何什麼都能跟量子佛學聯絡起來......不過我倒是想起本科讀到的某麻醉師Hameroff整的什麼"Orchestrated objective reduction theory",一部分內容就是說microtubule可以執行量子計算云云...此人的group現在還在活動,感覺就是某種flat earth society...

話說現在*乎的民科也越來越駭人了,biology亦不能免。就我十分愚昧的認知,感覺生物學dalao們精通的領域大致有如:

1. Quantum art of life anthropology

2. Very water aquatic hydrophysics

3. Canonical evolution biophilology

4. Magnarchitectural cytomechanics

等等。(不要老搬Schrdinger出來擋槍好嗎...他都沒怎麼考慮過相關的哲學問題,至少讀一Weyl H "Philosophy of Mathematics and Natural Science"的附錄也好吧。)

7樓:Sequen

如果題主想問的是,DNA分子能不能體現粒子的量子效應並且用量子物理解釋,比如雙縫干涉,量子糾纏等,回答是否定的。曾經有試驗,最多在10多個原子組成的分子上發現量子效應。具體多大的分子還能體現出量子效應,臨界點在哪,還要請教各位大神。

8樓:

當然適用啊。

清華/西湖大學的某著名民科不就研究過意識與量子糾纏的關係。

補充一下:DNA,蛋白質大分子的大小在奈米級別,這個級別上的量子效應已經不能忽略了。但是,非要說意識跟量子糾纏有關,就純屬扯蛋了。

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