2020一起感受前沿科学的魅力(3)

　　获得多个被分为四个不同方向的这样一个二维结构后，最后在计算机里通过三维重构的算法，奇迹发生了——我们可以在计算机里看到这个分子三维的模型，当模型细节足够丰富的时候，就可以解析到这个蛋白质模拟的三维结构，这个方法叫作结构生物学。

　　用冷冻电镜可以揭示很多细胞里面的生命过程的细节，像纺锤丝的精细结构缩短或者是变长的时候，它的末端发生了什么样的变化，我们可以用冷冻电镜对这个状态进行瞬间的固定。我们可以冻得非常快，可以捕捉不同瞬间，每一个瞬间都有电子显微镜进行仔细观察，最后帮助我们理解。

　　冷冻电镜可以帮助我们了解很多很有意思的生物学现象。大家知道辣椒很辣，是因为辣椒里面有一种小分子叫作辣椒素，这些辣椒素与神经末梢的蛋白质TRPV1结合在细胞膜上面之后，让这个膜蛋白的通道打开，让细胞膜内部离子向内部流动，这个流动会产生电流，这个电流通过神经纤维传递到大脑里面让我们感觉到辣。科学家利用冷冻技术解析了这个非常精细的结构，以及与辣椒素相互结合的结构，使得我们知道辣椒素使得通道开了，就可以让我们感受到辣。今天，冷冻电镜对很多细节进行分析，在应用当中已经有了非常重要的意义，尤其是可以助力新药的研发，可以帮助科学家开发抗癌药、止痛药、麻醉剂等其他很多新药，治疗疾病。

　　中国过去十多年里，建成了世界上最大冷冻电镜的设施，中国科学家们在冷冻电镜领域取得了很多举世瞩目的成就，引起世界广泛关注。清华大学施一公团队对老年痴呆症重要蛋白质进行解析，对于理解它的发病机理甚至开发重要治疗方法有重要意义。2019年，中国科学家利用冷冻电镜技术解析了世界上目前解析到最高分辨率、最大的病毒结构。同年，猪瘟病毒爆发，他们用冷冻电镜解析了猪瘟病毒的结构，对了解猪瘟病毒发病机理以及开发疫苗预防猪瘟病毒传染有重要意义。

　　今天，冷冻电镜技术以及其他的技术，使我们对一个细胞内的活动有很多理解。但走进细胞，看到更多变化，这需要很多代科学家的持续努力，希望更多人一起对生命科学的精细细节进行分析，一起对生命的奥秘进行深刻揭示。

　　腾讯量子实验室负责人张胜誉：　

　　量子计算到底是什么

　　最近听到一个梗，“遇事不决，量子力学”。很有趣，这个意思是说，只要是我们搞不定的问题，就往量子概念上碰一下，很多问题会迎刃而解了，这当然是玩笑话。另外，社会上出现了一些像“量子波动速读”这样的伪科学理论。

　　跟整个主宰环境的经典力学不一样，微观世界中，你会发现微观粒子有一些很有趣的现象。第一个现象是叠加态，在宏观世界中一个物体在某一个固定时刻只能处于同样的一个状态，我这个人站在这里，在这个时刻我就是站在这个地方，但是在微观世界中，我又同时处在另外一个地方，比如我可以同时在巴黎出现。更加有趣的是，如果对这个粒子进行操作，会对它同时所处的两个状态都有影响，比如我同时处于这里和巴黎，我要举手，在这里的我和在巴黎的我是同时举手的。这在宏观世界中很难想象，但是微观世界中我们可以反复看到。

　　如果说叠加态还是可以接受，第二个事情更加反直觉，就是观察和测量。跟宏观世界中去观察测量不太一样，在微观中会出现对同一个东西、同一种状态，用同样的测量手段进行测量，每次出来结果是不一样的。举一个严重的例子，我想量一下自己有多高，介于发现我处于叠加态，有时候出现我有两米高，有时候出现我只有两厘米短，这在宏观中不可能，而且是很麻烦的事情。

　　量子纠缠，发生在两个甚至更多个物体上的一种很特殊的状态，这个状态不能够分为这两个或者是多个物体每一个单独状态的乘积，大体而言就是它们两个分不开，而且一个产生变化的时候另外一个也会产生变化。所以是不是听起来都觉得很奇怪，这么小尺度微观世界里面的物质呈现跟我们宏观所熟悉的日常生活中得到的直觉非常不一样。