你是否曾好奇，鸟类在迁徙途中如何本能地穿越数千英里的开阔天空，找到方向？或者你是否思考过光合作用，或者人类的嗅觉是如何运作的？
尽管我们竭尽全力去理解，这些自然过程仍然令人费解。但近来，科学家一直在运用量子物理学，揭开大自然一些长存已久的奥秘。
诡异的隧穿
量子物理学的领域有时离奇而令人困惑。其中包含许多违背逻辑的原理，例如量子隧穿效应：粒子能够像幽灵一样穿透固体物体。
量子物理学的另一个奇特特征是纠缠，爱因斯坦曾将其著名地称为“远距离的诡异作用”。这是指两个粒子在未知的距离之间形成联系，这一距离可能是一毫米，也可能是整个宇宙的宽度，其中一个粒子可以从一个区域消失，并在另一处重新出现。
这个奇妙而迷人的世界颠覆了公认的科学智慧，对传统思维构成了障碍。
细菌力学
虽然纠缠在爱因斯坦的卓越头脑中可能显得“诡异”，但此后科学界一直在探究这一现象以及量子物理学中其他违反直觉的方面。
一些人已经摒弃了那些挑战公认物理定律的量子理论。
但尽管量子物理学存在种种不寻常之处，甚至或许正因如此，它正在增进我们对自然世界的理解，其程度已使得其中一些理论不能再被忽视。
世界经济论坛的科学界已将量子研究评选为科学领域最重要的“未来前沿”之一。
而新兴的量子生物学领域，或许是解释此前无法解释之现象的关键。
一项新研究表明，活体细菌可以被置于“量子纠缠”状态。如果细菌被证实表现出量子效应，这将首次为宏观有机物质与亚原子量子世界之间的相互作用提供证据。
那么光合作用呢？
多项研究已将量子反应与光合作用过程联系起来。植物细胞收集光粒子，光粒子释放出被称为激子的能量收集粒子。激子将能量输送至反应中心，在那里能量被转化为化学能，并被植物代谢利用。
整个过程在十亿分之一秒内完成，以避免热量损失，且精确无误。尽管激子并不沿着某一条单一路径或另一条路径移动，能量仍能在瞬间流向反应中心，但其具体机制并不清楚。
在2007年的一项实验中，生物物理学家格雷格·恩格尔（Greg Engel）证明，激子经历了一种称为叠加态的量子反应，在此状态下，粒子可以同时存在于两个位置、处于两种状态——即既是粒子又是波。
恩格尔是芝加哥大学教授，also是世界经济论坛青年科学家，他发现激子可以以波的形式传播，探查通往反应中心的所有可能路径，并确定最有效的一条路径。
他对《物理世界》（Physics World）表示：“量子信息的语言和数学，包括相干性，可用于理解超快光谱实验中的光合动力学，这一普遍观点似乎正日益被接受。”
那么鸟类是如何迁徙的呢？
正如人类曾借助指南针穿越开阔海洋找到方向一样，鸟类利用一种体内的化学指南针进行导航，该指南针能够感应来自地球磁场的信号。由于这一信号很微弱，科学家尚不清楚鸟类是如何接收到它的。
牛津大学研究人员研究了欧洲知更鸟的迁徙习性。他们认为，当一个太阳光子击中知更鸟的视网膜时，会释放出两个未配对的电子。每个电子都会自旋，使自身与地球磁场对齐，从而引导这只鸟飞向更温暖的气候区。
牛津大学的另一位物理学家西蒙·本杰明（Simon Benjamin）认为，该过程是量子纠缠的结果，这也可以解释昆虫如何精确地定向。
理解气味
人类的鼻子究竟如何区分它所遇到的众多气味，至今仍是科学家未能解开的谜题。空气中的分子进入鼻孔，并与受体相互作用，从而区分彼此，但这一过程究竟如何发生尚不清楚。
雅典亚历山大·弗莱明生物医学科学研究中心的化学家卢卡·图林（Luca Turin）认为，分子中含有电子，这些电子通过量子隧穿效应抵达鼻孔中受体的另一侧。电子穿过后，会向大脑发送信号以识别气味，从而在亚原子层面上完成嗅觉过程。
理论物理学家、作家兼广播主持人吉姆·阿尔-卡利利（Jim Al-Khalili）将量子隧穿这一难以置信的现象，比作将网球投向一堵坚实的墙，然后它消失又在墙的另一侧重新出现。
在TedGlobal伦敦演讲中，他解释道：“量子隧穿时时刻刻都在发生；事实上，它正是太阳发光的原因。粒子相互融合，太阳通过量子隧穿将氢转化为氦。”
在演讲中，阿尔-卡利利引用了丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）关于该学科的一句话，玻尔是量子力学的先驱，他曾说：“如果你不对它感到惊讶，那么你还没有理解它。”
