二戰(zhàn)期間,英國皇家空軍的一架轟炸機(jī)“鮑特號”在炮火中受傷,緊急迫降在英國附近的北海上,四名機(jī)組人員落入寒冷的水中,釋放了他們唯一的希望——一只小小的信鴿溫格。溫格掙扎著從墜機(jī)的油污中飛向天空,幾個(gè)小時(shí)后,她疲憊地出現(xiàn)在皇家信鴿部門的士官面前,失事的機(jī)組人員獲救了,溫格也因此獲得英國的狄肯勛章。
溫格是怎么找到自己鴿房的呢?牛津大學(xué)化學(xué)系研究員丹尼爾·卡特尼格說,她可能正在使用量子力學(xué)的原理來導(dǎo)航??ㄌ啬岣裨谝粋€(gè)研究自由基對機(jī)制(radical pairs)的實(shí)驗(yàn)室工作,此機(jī)制認(rèn)為動物眼睛內(nèi)的磁受體被光子激活時(shí)會產(chǎn)生一對自旋相關(guān)的自由基,每個(gè)自由基都有一個(gè)不成對電子,自由基和外界磁場的相互作用可以引起不同形式的自旋關(guān)聯(lián),從而使動物能夠“看到”磁場。
此前人們對鳥類驚人的導(dǎo)航能力百思不得其解,猜想它們可能是通過嗅覺、偏振光、地標(biāo)記憶甚至星星來導(dǎo)航。最奇葩的是有個(gè)澳大利亞教授,為屎殼郎量身定制了一定帽子,擋住它的視野,從而發(fā)現(xiàn)屎殼郎原來是利用銀河系的星光導(dǎo)航,興沖沖地推著糞球回家,為此獲得了搞笑諾貝爾獎(jiǎng)。
上世紀(jì)六十年代,一位德國科學(xué)家才偶然發(fā)現(xiàn)鳥類是通過磁場來導(dǎo)航的,隨后科學(xué)家們開始瘋狂搜索動物的磁受體,分別在鱒魚的鼻子,鴿子和母雞的喙,以及一些鳥類耳朵旁的羽毛里,發(fā)現(xiàn)了鐵離子等磁性分子。但研究發(fā)現(xiàn),這些鐵分子是免疫細(xì)胞而不是感覺細(xì)胞,從而動搖了磁分子導(dǎo)航的理論,科學(xué)家們轉(zhuǎn)而開始研究另一個(gè)可能的機(jī)制——自由基對。
研究發(fā)現(xiàn),在鳥類、蝴蝶、果蠅、青蛙和人類的視網(wǎng)膜中有一種被稱為隱花色素(CRY)的光敏蛋白,當(dāng)光照射蛋白質(zhì)時(shí),會產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)的自由基對,對地球磁場非常敏感,地球磁場以特定角度作用于這對電子時(shí),可以改變它們的自旋狀態(tài),影響隱花色素蛋白的反應(yīng)時(shí)間。
當(dāng)平行的地磁場穿過弧形視網(wǎng)膜時(shí),位于視網(wǎng)膜不同位置的隱花色素接收到的磁場方向不同,會造成不同區(qū)域隱花色素蛋白活性的差異,從而影響對光的感知。由于不同緯度下地磁場和地平面的夾角不同,這種感光差異不僅包括方向,還能反映出所處的緯度位置,這意味著鳥兒能夠“看到”方向和緯度信息,它們自帶了一套先進(jìn)的量子力學(xué)顯示系統(tǒng),所以能準(zhǔn)確地找到自己的家!
隨著科學(xué)研究的不斷深入,也許有朝一日人類視網(wǎng)膜上的隱花色素蛋白也可以被加強(qiáng),從而使我們在味覺、視覺、聽覺、嗅覺和觸覺外,擁有真正的第六感——磁覺,那時(shí)候我們就可以利用量子力學(xué)的原理看到地球磁場的方向,春節(jié)放假的時(shí)候,媽媽就再也不會擔(dān)心我找不到回家的路了。