二戰(zhàn)期間,英國(guó)皇家空軍的一架轟炸機(jī)“鮑特號(hào)”在炮火中受傷,緊急迫降在英國(guó)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(mén)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(guó)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(shuō),她可能正在使用量子力學(xué)的原理來(lái)導(dǎo)航。卡特尼格在一個(gè)研究自由基對(duì)機(jī)制(radical pairs)的實(shí)驗(yàn)室工作,此機(jī)制認(rèn)為動(dòng)物眼睛內(nèi)的磁受體被光子激活時(shí)會(huì)產(chǎn)生一對(duì)自旋相關(guān)的自由基,每個(gè)自由基都有一個(gè)不成對(duì)電子,自由基和外界磁場(chǎng)的相互作用可以引起不同形式的自旋關(guān)聯(lián),從而使動(dòng)物能夠“看到”磁場(chǎng)。
此前人們對(duì)鳥(niǎo)類驚人的導(dǎo)航能力百思不得其解,猜想它們可能是通過(guò)嗅覺(jué)、偏振光、地標(biāo)記憶甚至星星來(lái)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(lái)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(guó)科學(xué)家才偶然發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)導(dǎo)航的,隨后科學(xué)家們開(kāi)始瘋狂搜索動(dòng)物的磁受體,分別在鱒魚(yú)的鼻子,鴿子和母雞的喙,以及一些鳥(niǎo)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(jué)細(xì)胞,從而動(dòng)搖了磁分子導(dǎo)航的理論,科學(xué)家們轉(zhuǎn)而開(kāi)始研究另一個(gè)可能的機(jī)制——自由基對(duì)。
研究發(fā)現(xiàn),在鳥(niǎo)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(huì)產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)的自由基對(duì),對(duì)地球磁場(chǎng)非常敏感,地球磁場(chǎng)以特定角度作用于這對(duì)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(chǎng)穿過(guò)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(chǎng)方向不同,會(huì)造成不同區(qū)域隱花色素蛋白活性的差異,從而影響對(duì)光的感知。由于不同緯度下地磁場(chǎng)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(niǎo)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?cè)谖队X(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)和觸覺(jué)外,擁有真正的第六感——磁覺(jué),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(chǎng)的方向,春節(jié)放假的時(shí)候,媽媽就再也不會(huì)擔(dān)心我找不到回家的路了。