中文版序

踏上探索之旅，
感受量子生物学的澎湃

听闻本书的中文版即将面世，我感到非常高兴。近年来，中国在世界科学研究中扮演的角色日益重要，涌现出了许多新的研究成果。因此，我觉得让更多中国朋友了解量子生物学这样一个令人兴奋而又刚刚起步的新学科可谓非常重要。

我是一名出生于伊拉克的英国理论物理学家，目前供职于英国的萨里大学。本书的另一位作者，分子遗传学家约翰乔·麦克法登也在这所大学任职。在整个学术生涯中，我一直致力于研究核物理，专长是用量子力学研究原子核间的模型反应。坦白地说，我的专业其实和生物学相去甚远！

除了物理学教授的工作外，我还会抽些时间通过不同的媒体做一些科普工作：图书、公开课、电视或广播节目等。比如，在过去的十年间，我曾为英国广播公司（BBC）策划、制作过多部节目，内容广泛涉及各种科学话题。从事科普的经历让我和来自不同专业领域的科学家也能相谈甚欢。

大约是1997年的一天，约翰乔·麦克法登教授从校园另一边的生物系来到物理系。他组织了一次研讨会，并在会上向我们介绍了分子生物学中的一个研究领域——某些种类的细菌如何发生突变。他认为，要想解决该问题离不开量子力学。不出所料，他的观点饱受争议。然而，这也成了我们两人非正式合作的开始。近20年后， 本书的出版将我们的合作推向了高潮，而这本书也成为世界上第一本介绍量子生物学的专著。

正如我们在引言中所说，因为各方面原因，量子生物学还只是一个充满争议和推测的新兴研究领域。首先，即便是在更传统的物理学或化学领域，量子力学都略显晦涩，更不用说在混乱复杂的活细胞环境中了——活细胞中数以千计的生化反应无时无刻不在进行，由酶、其他蛋白质和大分子参与的复杂过程在生物体中执行着各类不可思议的任务。在过去的几十年间，生物学家们对生命过程的理解取得了重大的进展，因此不难理解，他们最不想听到的观点就是，要想完全理解某些生命过程，还需要用到量子力学的知识。

大多数生物学家确实不需要和量子力学打交道，因此他们之前并没有详细地学过量子力学，而现在他们也不太愿意从头学起。同样，每天都要用到量子力学的物理学家们更愿意将量子力学用于他们能够理解和控制的系统，而不是一层又一层地对生物化学进行剖析。

既然生物学家们和物理学家们都没有准备好张开双臂迎接这个连接两大学科的新领域，那么处于他们之间的化学家们又是怎样的态度呢？毕竟，化学家们经常使用量子力学来描述各类不同的分子过程，而且像物理学家们一样，在过去几十年中，他们已经习惯了原子世界违反直觉的特征以及量子力学对这些现象的准确描述。此外，化学家们同样经常研究生命系统内发生的反应。生命如果不是纷繁复杂的化学过程又能是什么呢？在英语中，我们甚至会使用“生命的化学”（the chemistry of life）这样的词语。因此，你可能会觉得化学家们会是第一批拥抱量子生物学的人。确实，这个新兴学科的许多成果来自使用激光、光谱等技术来研究生物大分子行为的化学家们。

但即使这样，大多数化学家还是不愿意接纳这个领域。生物学家们不想学量子力学，物理学家们不想将量子力学应用到环境复杂的活细胞中去，而化学家们的理由与他们不同。化学家们认为，当深入到生命体的分子层面时，观察到遵循量子力学规律的现象不足为奇。他们认为， 如果挖掘得足够深入，一切事物都是量子的。

但这正是量子生物学的独特之处。当我们在谈论量子生物学时我们想说的是什么呢？我们为什么觉得本书如此令人兴奋呢？因为对一些非专业人士来说，量子世界的一些性质简直就像魔法，而我们讲述的内容其实很容易理解——你可能早已听说过类似的科普解释——比如原子同时出现在两个地方、粒子像波一样扩散或者若两个分离的粒子相互纠缠，那我们对一个粒子的作用会同时影响远处的另一个粒子。正是这些量子世界违反直觉的特征让我们开始更为深入地理解生命系统。目前看来， 生命似乎演化出了各种方法，利用量子世界的“戏法”来为自己的生存提供便利。

光合作用的过程便是一例。植物通过光合作用来获得营养。现在我们开始认识到，该过程的一个环节需要植物固定的光能同时向多个方向游走。如果你之前没有接触过量子力学的话，估计现在还不太能理解上面这句话。不过没关系，我向你保证，我们会在书中清楚地解释这一切。

我想，阅读并了解这个新的领域一定会让你乐在其中。虽然你可能会有些疑惑，但探索一个新学科不就该如此吗？如果量子生物学太过简单，它的出现也就不会给科学界带来如此的惊喜了。最后， 我们邀请你和我们一起踏上这次探险之旅，希望你也能像我们一样心潮澎湃。