為什麼鴿子不會迷路？原來它會利用量子力學原理導航

二戰期間，英國皇家空軍的一架轟炸機「鮑特號」在炮火中受傷，緊急迫降在英國附近的北海上，四名機組人員落入寒冷的水中，釋放了他們唯一的希望——一隻小小的信鴿溫格。溫格掙扎著從墜機的油污中飛向天空，幾個小時後，她疲憊地出現在皇家信鴿部門的士官面前，失事的機組人員獲救了，溫格也因此獲得英國的狄肯勳章。

溫格是怎麼找到自己鴿房的呢？牛津大學化學系研究員丹尼爾·卡特尼格說，她可能正在使用量子力學的原理來導航。卡特尼格在一個研究自由基對機制（radical pairs）的實驗室工作，此機制認為動物眼睛內的磁受體被光子激活時會產生一對自旋相關的自由基，每個自由基都有一個不成對電子，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聯，從而使動物能夠「看到」磁場。

此前人們對鳥類驚人的導航能力百思不得其解，猜想它們可能是通過嗅覺、偏振光、地標記憶甚至星星來導航。最奇葩的是有個澳大利亞教授，為屎殼郎量身定製了一頂帽子，擋住它的視野，從而發現屎殼郎原來是利用銀河系的星光導航，興沖沖地推著糞球回家，為此獲得了搞笑諾貝爾獎。

上世紀六十年代，一位德國科學家才偶然發現鳥類是通過磁場來導航的，隨後科學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，發現了鐵粒子等磁性分子。但研究發現，這些鐵分子是免疫細胞而不是感覺細胞，從而動搖了磁分子導航的理論，科學家們轉而開始研究另一個可能的機制——自由基對。

研究發現，在鳥類、蝴蝶、果蠅、青蛙和人類的視網膜中有一種被稱為隱花色素（CRY）的光敏蛋白，當光照射蛋白質時，會產生同步旋轉的自由基對，對地球磁場非常敏感，地球磁場以特定角度作用於這對電子時，可以改變它們的自旋狀態，影響隱花色素蛋白的反應時間。當平行的地磁場穿過弧形視網膜時，位於視網膜不同位置的隱花色素接受到的磁場方向不同，會造成不同區域隱花色素蛋白活性的差異，從而影響對光的感知。由於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的量子力學顯示系統，所以能準確地找到自己的家！

「當然我們還有很多工作要做，」卡特尼格說，我們還需要找到隱花色素如何響應地磁信號，以及如何與大腦互動，產生視覺印象的機制。

隨著科學研究的不斷深入，也許有朝一日人類視網膜上的隱花色素蛋白也可以被加強，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，那時候我們就可以利用量子力學的原理看到地球磁場的方向，春節放假的時候，媽媽就再也不用擔心我找不到回家的路了。

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