量子漫步：一篇玉米叶的故事
2025-01-18 11:51

文/李山

2007年的《南瓜计划》和2017年的《涂抹》分别按照基因重组和基因编辑的方法构建的。他们呈现的是生命通过化学层面的修饰，可以改变固有的样式，甚至可以构建一个新的生物物种，不过这并不是生命艺术创作的目的，生命艺术创作离不开“生命是什么？”这个核心问题。它在创作过程中始终都在围绕这个问题设计方案。

就事物的逻辑推理，化学的本质应该是物理，生命的本质也不应该仅在化学层面上去寻找。七十多年前物理学家薛定谔就将生命纳入物理学思考了。《量子漫步》工程的启动，就是企图跨出分子界限，进入原子的内层看看古典的背后，量子物理是如何运作生命的。

在翻阅相关的科学文献时，有关原子和电子的章节除了文字陈述之外，科学家普遍使用的是“圆圈、直线、箭头”等符号作为辅助说明，来描述这些粒子的行为，看了以后，非但不能解除困惑，还令人感到冰冷。《量子漫步》将抛弃这些示意性符号，以古典样式的图像和古典语言陈述方式，将一片玉米叶子当作展厅，边浏览边讲述，这样能否解除困惑并让人感到生命的温暖呢？

“规则源自不规则”，薛定谔所思考的就是古典背后的量子行为，也就是今天我们所说的量子脉动。正是这种“脉动”构成了生命的一切。“量子漫步”讲述的便是脉动的故事。脉动是个系统，是指将玉米叶子捕捉到的太阳光子能量如何依靠被称为量子的激子（exciton）运送到分子制造工厂，即“反应中心”的。叶绿素分子是地球上第二个分子（第一个是DNA），当它捕捉到太阳光子之后，就将外围的电子敲离，于是形成一个带有正电的“洞”。这个“电洞”与被敲离的带有负电的电子便组成一个系统，这个系统被称为“激子”，它是一个量子场域，相当于一个带有正负极的微小电池。这个场域具备“叠加、相干、穿越”等量子的基本特征，可以同时散落在叶绿体的多个地方，并从不同路径同时快速到达反应中心。我们知道光子能量如果不能迅速到达反应中心便会瞬间失去，于是机子就会以一千万亿分之一秒的速度穿个几个分子的遥远距离到达反应中心，再由反应中心，将这些能量制造成生物大分子。“激子”所以能够完成这么艰巨的任务，是源自它自身的“相干性”。前面说过具有呈子属性的“激子”自然具备波动的性质，散落在各个地方的“激子波”在碰撞时，如果波峰与波峰相遇便会产生更大的波，反之波峰与波谷相遇时，波就会消失。正是这种“相干性”（也被称为量子拍频，像音波一样的震动），才能使“激子”以极快的速度，从四面八方同时穿过叶绿素森林，将光子能量送到反应中心。波峰与波谷相遇波就会消失，这种现象被称为“退相干性”，“相干性”在运作过程中时刻都要受到“退相干性”的干扰，为排除干扰，量子必须采取精准的运作方式，这就是“规则源自不规则”。

在这里，我们看到量子力学是如何支撑着生命，生命又是如何操纵着量子力学的。同时，也看到生命从无到有的过程。

在这里，我们还意识到，我们并不是上帝做的顶层设计，我们与一株玉米的区别，仅仅在于捕捉能量的方式不同而已。

《量子漫步》仍旧感到无奈，因为无法摆脱古典的图像和古典的行文方式。在我们的意识里，虽然将一扇门已经打开，走出古典世界，但在现实中，我们无法成为“纳米人”，沿着玉米叶表层的气孔进入叶子内层的叶绿素迷宫看个究竟。


*本文刊登于《艺术当代》2023年第3期

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