量子力学适用于 DNA 尺度的分子吗？

KrpUpncK

不做生物，可能说的不大准确


但量子力学就是适用于研究微观领域，如果在分子这个层级继续使用经典力学的话，估计也需要考虑量子效应，做出一定的修正吧


重要的事情：沃森可是《生命是什么》一书的忠实读者啊

21321312

除了 @Mandelbrot 提到的隧穿效应，DNA中的氢原子还有另一个很明显的量子效应，也就是零点能（Zero Point Energy）。
原子的运动实质上就是温度的微观体现。从能量均分定律可知，原子的平均动能应该和温度成正比。
按理说，在绝对零度下，所有的原子都应该是固定不动的，动能严格为零。
可实际上，由于不确定性原理的存在，束缚态下物质的动量不能是精确值，基态的动能并不为零。
谐振子的基态能级E0并不为0
低温下被化学键束缚住的原子都在能量最低点附近做微小振动，因此可以近似的当初简谐振动处理。
谐振子的薛定谔方程还是很好解的，一维谐振子的基态能级 。
对于同样强度的化学键， 随振子质量的降低而升高，零点能也就随之升高。
因此，氢作为质量最轻的元素，其零点振动效应也就最明显。零点能可达到0.3 eV左右，已经能和一些弱的化学键键能相提并论了。
所以啊，我在这里以一个（被审稿人用零点能怼过很多次的）长者的身份提醒你们，如果不考虑氢元素的量子效应，论文上对DNA能量的报道出现了偏差，你们可是要负责的。

donaldjackie

较个真，不是量子力学适不适用DNA尺度的分子，是DNA分子的尺度有没有大到可以忽略量子力学效应采用经典力学模型才对吧？

zhoujingli

量子力学适用于任何尺度（目前）
只有能不能算出来和值不值算出来的问题。

lgy_103

我们组里有做Nanopore DNA Sequencing的项目，理论上模拟用二维材料的纳米孔给DNA里的碱基测序。


虽然我不是做这个的(囧)，但是我还是知道他们的推导过程会涉及Fermi's Golden Rule, Green's Function之类的。既然是第一性原理出发，那一定是涉及了量子力学了。