新發現的信件：揭示了愛因斯坦的量子生物學思想

量子認知

學者,科學領域創作者

發表在這一期的《比較生理學雜志》上，科學家們報告說，新發現的信件揭示了愛因斯坦關於蜜蜂、鳥類和有關物理學的思想：

論文標題：“愛因斯坦、馮·弗裏希和蜜蜂：歷史性的信件浮出水面”
，科學家在最近發現的愛因斯坦的一封信，揭示72年前愛因斯坦與這位諾貝爾獎獲得者在信中討論了蜜蜂、鳥類及其新的物理學原理，以及是否可以通過研究動物的感官而獲得。

馮·弗裏希，全名：卡爾·馮·弗裏希（Karl von Frisch），德國動物學家，行為生態學創始人。馮·弗裏希的研究集中在對蜜蜂的感官感知的研究上，他是最早揭示蜜蜂搖尾舞的人。他的理論在1927年的著作《Aus dem Leben der Bienen》
（譯為《跳舞的蜜蜂》，英語：The Dancing Bees）中得到了描述。

這一思想當時遭到了人們與其他科學家的質疑。直到很久以後，它才被證明是准確的理論分析。1973年他因為對比較行為生理學的貢獻及其對昆蟲溝通方式的獨創性研究獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

弗裏希證明，一天當中太陽位置的變化為蜜蜂提供了定向工具。他們使用這種功能來獲取有關黑暗蜂箱內一天的進展情況的信息，這與從太陽位置已知的情況相當。這樣一來，蜜蜂就可以在搖尾舞中傳達始終最新的方向信息，而不必在漫長的舞步階段與太陽進行比較。這不僅為他們提供了替代的方向信息，而且還為他們提供了其他時間信息。

蜜蜂搖尾舞

蜜蜂有一個帶有三種不同的同步或計時機制的內部時鐘。如果蜜蜂知道在早晨旅行中發現的進食地點的方向，它還可以根據太陽的位置找到相同的位置，以及該來源在下午提供食物的准確時間。

太陽方向垂直線夾角與蜜蜂搖尾舞

弗裏希指出，基於磁場，正在建造的蜂窩，例如一群新的蜂窩，其平面對准將與該群的蜂巢的對准相同。通過實驗，甚至可以產生彎曲成圓形的變形梳子。弗裏希將蜂窩的垂直排列歸因於蜜蜂借助其作為搖擺的頭部以及脖子上的感覺細胞環來識別垂直的能力。

1949年4月，馮·弗裏希提出他的研究，該研究利用從空中散射的光的偏振模式，來更有效地導航蜜蜂。愛因斯坦專門參加了馮·弗裏希的這場演講，第二天兩位科學家又進行了一次私人會見。

弗裏希本人對這次愛因斯坦專門參加了他的演講，第二天又進行私人會見，似乎印象深刻。弗裏希在其回憶錄中寫道：

“紐約之後訪問了普林斯頓。在我的演講中，醒目的阿爾伯特·愛因斯坦吸引了我。我發現，聽眾中有這樣聰慧的面孔對於演講者來說很受用。”“在受歡迎的演講中，我也很高興地觀察到這種特別智慧的容貌。如果在這樣的臉上出現一絲理解，我就知道自己在正確的道路上。愛因斯坦邀請我們在他的實驗室裏拜訪他，第二天，我們與這個幽默的人進行了友好的探討。”

盡管沒有正式記錄過這次會議，但最近發現的愛因斯坦的這封信提供了他們可能談論的內容及其有關見解。

愛因斯坦的這封信

愛因斯坦這封信的第一句話是：“我對弗裏希先生的令人欽佩的研究非常熟悉
”。

可以清楚地看出，自六個月前愛因斯坦在普林斯頓大學與馮·弗裏希會面以來，馮·弗裏希關於蜜蜂感官知覺的研究一直存在於愛因斯坦的大腦思想中。

愛因斯坦在他的信中繼續說道：“但是我看不出有可能在有關物理學基礎的研究中利用這些結果。如果只有一種新的感官感受，那就可能是這種情況。蜜蜂的行為會揭示出它們的刺激
。”

因此，愛因斯坦似乎對未發現的感覺線索的可能性持開放態度，如何使新的可能性打開新的視線。

近來的研究證明，蜜蜂的行為揭示了一些新穎而有趣的現象，這些現象以其他方式可以感知世界。這些發現導致了傳感器、機器人技術、和人工智能等技術的改進（Barth等，2012； Srinivasan等，2012； Srinivasan2020）。

愛因斯坦在信中還建議，要使蜜蜂擴展我們的物理學知識，就需要觀察到新的行為類型
。近代量子生物學關於鳥類磁場導航的量子分析研究結果，證實了愛因斯坦在這封信中關於量子生物學的思想。愛因斯坦在這封信中寫道：

“可以想到的是，有一天對候鳥和運鴿的行為進行調查，可能會導致人們對某些尚不清楚的物理過程的理解。”

自愛因斯坦這封信的70多年以來，量子生物學這一新興領域不斷發展。量子生物學將量子力學應用於生物學對象和問題的研究。許多生物過程都涉及將能量轉換為可用於化學轉化的形式，本質上是量子力學的。這樣的研究成果包括光合作用、化學反應、嗅覺和細胞呼吸作用、鳥類磁場導航等。

鳥類磁場導航的量子生物學研究揭示了候鳥如何飛行數千公里精確到達目的地的秘密。在2008年，對裝在鳥上的無線電發射器的研究首次表明，這些鳥在飛行過程中使用一種電磁羅盤作為其主要的定向向導。現在量子生物學研究表明，鳥類的磁感起源來自量子隨機性和量子糾纏，這兩種物理學概念的創立都與愛因斯坦密切相關。

這封信表明，愛因斯坦和另一位諾貝爾獎獲得者討論了蜜蜂、鳥類以及新的物理學原理是否可以通過研究動物的感官而獲得；這封信揭示了，愛因斯坦在70多年前即在考慮量子生物學的思想
，只是當時並沒有量子生物學這個領域術語。

參考：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00359-021-01490-6

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