【感想・ネタバレ】量子力学で生命の謎を解くのレビュー

ジム・アル=カリーリ / ジョンジョー・マクファデン / 水谷淳

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生命の謎に量子力学が関わっていると言われると、いかにも胡散臭い。しかし、シュレディンガーが言うには、マクロなものを考える古典物理学の観点から考えると、遺伝子は1000回に1度エラーを起こす程度にはサイズの小さい代物だが、実際にはエラーは十億分の１未満で、ここには量子レベルの厳密さが関わっているはずだ、ということらしい。この理屈は、物凄く分かりやすく、この本の本質を付いていると思う。一方で、生物のような温かくて湿った場所では、粒子の量子的な性質は失われてしまうということも、この本の重要なテーマである。このテーマは現在急速に研究が進んでいるらしいが、現在有力な考え方についても一応書いてあるので、真面目な良い本だと思った。

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自分は、生命学は分子レベルで説明できると思っていましたが、量子力学レベルまでいかないと説明しきれない現象が数多くあるとのこと。

異なる場所に同時に存在できる、トンネル効果で壁をすり抜ける、何千キロも離れた場所にある２つの粒子の片方に影響を与えるともう片方にも瞬時に同じ状態が現れる。

このような量子の不気味な振る舞いが、遺伝子や光合成などの生命における最重要部分の説明に必要とされている。

そもそも難解な話を誤魔化すことなく、正面から分かりやすく解説しており、人間や生命の成り立ちに好奇心を持つ人には必読の本です。

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酵素や体内コンパス、光合成などのミクロな生物の機能で実は量子力学の法則を生物が活用していることの紹介とそれらをさらに発展させ、DNA、RNAなどのミクロな働きやそれらが誕生した際にも量子力学の原理が発揮されてこそ、短期間でそれらの仕組みが出来上がったのかもしれないという仮説を提示する。一般向けの書物で、量子力学の基礎からわかりやすく書いてある。
量子力学の機能するコヒーレントな状況下では、電子は確率分布でどこにでも存在する。測定によって存在が一義的に決まってしまうが、光合成の効率的なエネルギー化にはこの量子力学の高速探索能力が必要であり、植物の生きる範囲の温度でもでコヒーレンスは起きない状況があることがわかってきてる。

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量子生物学、とても刺激的です。酵素の働き、光合成の効率、遺伝子のコピー、磁気感覚器官まで、量子力学を使うことで説明できるようになった。いろんな例を素人にも分かる言葉で説明されています。
生物と無生物との違い、自己複製するだけでなく、熱力学的な無秩序に打ち勝ち、自己持続性を保つ生物。量子力学を用いないと解明できないというシュレディンガーに同意できました。

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量子力学的な効果が生命現象に関与している、ひいては生命がマクロな量子力学的現象だと信じるに足る証拠をわかりやすく説明しており、非常に面白く、刺激的だ。

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光合成などの生命の謎を量子力学で説明できる！ということに感動。今まで腑に落ちなかった疑問点が了解できたことにも感動。

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量子力学から生物学の謎を解くという取り組みは大変に興味深い。
仮説であると断っている部分も多いが、妥当性は決して低くないと思う。
学術的な良心に基づいた、この分野の入門書だ。日本人でも量子生物学の研究者はいるのだろうか。
２０１４年に原著が出ているが、２０１３年までの論文が引用されている。引用文献リストも末尾に付されている。

量子力学と言っても、トンネル効果、波動の重ね合わせ、量子もつれ、スピン、そして、コヒーレント状態など基本的な概念の適用で説明される事象ばかりであり、それらの概念も本書で丁寧に説明されている。渡り鳥などの磁気コンパスや光合成、魚や昆虫などの鋭い嗅覚、遺伝子の忠実な複製、遺伝子の突然変異への疑問などの解明（７章まで）は成功していると思うが、８章・心、９章・生命の起源はあくまでもアイデアに過ぎないが面白さはあった。

個人的には、生物学では生命の始まる可能性が限りなく０に近いという説明が多く難問であったのが、量子力学的観点（量子コンピュータの設計概念の元になっている、重ね合わせの原理）の適用（第９章　生命の起源）で、見事、筋道が通ったことに特に驚きを感じた。

生物学的なマクロのスケールにミクロのスケールの量子力学が適用されうるかについては、適度なノイズが必要、という仮説の提示があった。

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非常に分かりやすい比喩を用いて量子生命学について書かれている。とは言っても内容を理解するのは結構大変で、集中して読みながら、不明なところは他の本やネットで調べていかないとついていけない。もっともそれは私が文系だからかもしれない。 これからさき、何度か読み直すとより理解が進んでいくような気がする。

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量子力学を使って生命現象の謎を解き明かす量子生物学という
新しい研究分野に無知な私でも、ある一線を超える、
より深いところへ連れて行ってもらえた。
古典的なニュートン力学から熱力学、量子力学、さらに生物学との融合。
未知なる真理の大海原の果てにある生命の本質に、
人類はいつの日かたどり着けると思わせてくれる素晴らしい一冊。

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わかったこととわかってないことが誠実に書いてあるように思う。古典的な生物学で解明できていないことを量子力学で説明しようとするのは当たり前のことで、その環境も整ってきているということなんだろう。この先ますます進んでいく分野だろうし、勉強していればおもしろい話がきける気がした。

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量子力学と生物・化学・物理とのつながりを垣間見ることができた。高校物理の二重スリット実験から、ここまで議論が広がるのかと感心してしまった。正直内容は難しく、特に後半部分はよくわからなかったところがいくつかあったが、純粋にサイエンスというものを楽しむことができた。理科の４科目は全てつながっているということを再認識することができたし、高校理科の内容にこのようなトピックを織り込んでくれたらどんなに良かったかと感じた。

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難しくて一気に読めない
一気に読まないから内容がいまいち入ってこない。

テーマは面白かったし、この本を読んでいる間にいろいろ関連しているニュースにアクセスできて
「おお、このニュースってこの事じゃん」などあり、楽しい数ヶ月間でした。

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ミクロの世界の量子力学を使って生命現象の不思議を解く。量子ゆらぎ、トンネル効果、などなど。量子コヒーレント状態を維持すると量子の働きが現れる。生物の体内では分子の衝突によってデコヒーレント状態になると思われていたが、短い時間間隔でもコヒーレント状態を保たせる仕組みがあるようだ。不思議な世界。

[ブクログ · ★★★★☆]

生命は量子力学に頼っていると考える2人の研究者が最新の量子生物学について素人向けに解説しています。
前半の150ページほどを費やして、量子力学の不思議な世界観を初心者向けに丁寧に説明しており、特に二重スリットのくだりが秀逸で分かりやすい。
以前から個人的にとても興味をそそられている量子もつれの説明も面白かった。
何度か登場する「作ることができないものは理解したことにならない」というファインマンさんの言葉が印象的です。
現時点でも我々の技術では未だに生命を作りだせていない。酵素すら作れていない。
従ってどんな説も推論の域を出ないのだが、呼吸、光合成、嗅覚、渡り鳥の地磁気感知などに量子の振る舞いを利用しているという説は説得力がある。
遺伝子のコピーミス？である突然変異は何らかの量子ジャンプかも知れないという、シュレーディンガーの考察もすごいと思う。
植物は量子コンピュータ？人間の心は量子コンピュータ？といった話も出て来て興味がつきません。
科学の3大謎と言われる、宇宙の始まり、生命の始まり、意識の始まり。これらは、どのような仕組みか誰も知りません。
少し解ると、解っていないことが沢山出てくるので好奇心が膨らむばかりです。
量子力学のお勉強には、佐藤勝彦氏の"「量子論」を楽しむ本"がとても分かり易かったので、本書より先にこちらに目を通しておくと良いかも知れません。

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（途中メモ、雑記。）
↓超勝手な感想。なんの根拠もなーし。オカルトのつもりもなし。

修復するDNAやボディの話やら読んでるうちに、あるべき姿のバックアップのような、たい焼きの金型のようなものが置いてある次元が思い浮かぶ。
すると、ペンローズでもでてきたイデア論がしっくりくる。
Googleの人工ニューラルネットワークが見た夢が悪夢のようだったのは、計算処理上でイデアに接続する量子のもつれやらが介在していないことによるんじゃないか、と。イデアを背景にもたない機械処理は、あのGoogle"Deep Dream"やギーガの絵のような世界をもたらし、ホーキングやらが警告する人工知能が人間を脅かす存在となりえる可能性はこの欠落にあるんじゃないだろうか。(善や美のイデアとの未接続。)
Deep Dreamは統合失調のイメージを想起させたが、この疾病も脳のニューラルネットワークの調律具合、チューンの状態によるイデアとの断絶もしくはdisharmonyがみせるものだったり。
意識の還流するところはイデアである。

私程度でも読めて誤読の少なさそうな意識の発生についての本も、ちょっと読んでみよー。

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最初のところすごいいんだよね。引き込まれる。定義として、生命と非生命を分けるのって何？量子力学的な見地を取り入れられているのかどうか？ってことなんだよ。ってところ。「福岡伸一、西田哲学を読む」と同時に読むと、ああ、動的平衡で話していることってつまり、量子的な効果の見えるコヒーレントな状況を作り出すということが先回りなんだろうなとか合点できて、読書の楽しみを満喫しているところ。読者は検証しなくて想像だけしてればいいからね。

ニック・レーンの生命、エネルギー、進化のほうが深みがあるし、しかも検証の程度も進んでいる。こちらは比較的量子力学と生命に関していろいろな話があるんですよということをまとめている。そんな本なので、例えば「皇帝の新しい心」にも触れなければならなくなって、でもサイエンスライターではないのでなかなか立ち位置が難しくなる。

量子力学、特に有名なスリットの実験の内容は、とても簡潔にわかりやすく語られている。この量子の特質の文章は後世に残していいレベル。

死んだ細胞＞生きている細胞

っていう条件を作り出すことが、このアプローチの先にある気がする。鋼の錬金術師的なレベルですな。

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書いてあること全て理解できる人というのは多いとは思えない。けっこう難しいというか、そもそも量子論なので直観的に理解できないので、そういうものか、と思える人向けか。

チョウやコマドリの渡りから、嗅覚、遺伝子、人間の意識から生命の誕生まで、初めて触れる量子生物学の世界は奥深く「これから」感が半端ない。

ほぼ事実として、

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目次に生命の起源がありました。学生当時、原始地球環境をシミュレーションするため、地球惑星物理学を専攻してました。分子生物学（DNAの螺旋構造など）の言葉はあったけど、この本は量子（電子、陽子、中性子、光子など）生物学？！目次をみるだけで興奮しました。

肝心要の箇所が理解できない。細胞内（荒れた海）で量子の性質（コヒーレンス〈同調性〉）を維持するメカニズムを船長の航海術に例えている。工夫が無いと荒れた海の波に飲まれてしまうが、優秀な船長は荒れた海を逆手に取って、より早く航海できるんだそうです。

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量子力学は何度解説書を読んでも実感をもって理解した気にならないが、半導体を始め、現代の生活は量子力学抜きには成り立たない。

そもそも太陽光の元となる核融合自体が量子力学だし、光合成や嗅覚、神経、細胞内のエネルギー消費など、生命活動にも量子力学が大きく関わっているらしいことが近年わかってきたとのことだ。逆にいえば、それ以前の古典力学や熱力学では説明できないということだ。

生命の発生との量子力学の関わりだが、これだけ生命活動の根幹に関係しているのだから、関係ないわけがない、というのが著者の主張であり、確かにそうに違いないと思わせられる。

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　難しいところもあるが、興味をそそる内容がちりばめられていた。数文読むごとにいろいろな空想がうかび、そのたびに、数行戻って読み直すという読み方で、かなり時間をかけて読んだ。
　紹介された実験などはいろいろ突っ込みたくなる内容が多く、たとえば、サケの鼻に脱脂綿つめるって人もサケもその姿が滑稽すぎる！！唯の変人かと思ったって、研究者はその分野の変態だろ！とか。（研究者の日々の努力を軽視するつもりがないが、難しい内容の中でホッとできる一瞬だった）
　本題の、量子力学で生命の謎を解くことだが、生命を説明するのに、この分野はいまホット分野でいまだ模索の最中だということがわかった。
　

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難しかったが科学読み物として面白かった。生物学に量子力学が関わるというのは今まで自分になかった視点で、分子生物学の理解に厚みを持たせてくれた。適応的遺伝子変異と量子トンネル効果による遺伝子変異については、一つの仮説として面白いと思った。つまり、遺伝子がたくさん使われる環境ではDNAがRNAに多く転写され、その際に量子トンネル効果が起こりやすくそれによる変異が起こりやすくなる。それが環境に適応する変異を生み出すと。コマドリの磁場感覚についてはこの本のメインと言えるが、量子もつれ状態にあるラジカルが磁場の影響を受けやすいことを利用し磁場を感知するということであった。意識・心、生命誕生の章は今ひとつであったが、そこはまだ未解決な部分が大きいということだろう。

[ブクログ · ★★★★☆]

前から謎だと（少なくとも私は勝手に）思っていた、量子力学と生命のメカニズムとのミッシングリンクをバリバリと解説してくれている本。いやあ、こういう本を探していた！

我々の眼に見える間尺にあった物理現象のほとんどはニュートン力学で説明でき、その中にある秩序や平衡性は熱力学が作用している。そしてそれら物理現象の最小単位である原子や量子の振る舞いの法則が量子力学であり、生命は実にこの3階層をすべて貫き通す形で運営がなされているらしい。

大半の生命現象はニュートン力学と熱力学で説明ができてしまうわけだが、それでも生命にはそれでは説明がつかない未解明な部分がある。量子力学が作用する生命現象は、生命力そもののである酵素の働きや光合成、あるいは生物が匂いを嗅ぎ取る仕組みや、渡り鳥や魚が長距離移動をする際に使う磁気感覚、そしてまだ未証明ではあるが、遺伝や生命の起源、あるいは精神活動にまで及ぶらしい。

具体的には量子力学がもつ不気味な作用である、量子のもつれ効果（生物の磁気感覚、光合成）やトンネル効果（酵素の作用や、生物の嗅覚、遺伝）を利用して生命はその基礎的活動を成しえているらしい。

ファインマンは「作ることができないものは、理解したたことにはならない」と言ったらしいが、現時点で人類は新たな生命を作り出せていない。なので本当の意味で量子力学と生命との関係を解明したとは言えない状態なのだろうが、この本の中でも触れられているように、原子細胞を作り出す試みは科学の最先端で続けられており、その際にはこういった量子生命学の発展を必ず経て人工生命は作り出されることになるのだろう。今後の発展が楽しみな科学分野である。

[ブクログ · ★★★★☆]

量子力学が生命にかかわっている証拠は挙がりつつある。なかなかエキサイティング。また、改めて量子の不気味さを認識した。生物が眠るのも、デコヒーレンス化した脳のキュビットをコヒーレンスに戻すためなのかも…と想像。

[ブクログ · ★★★☆☆]

生命=量子コンピュータ説は面白い考えだった。
よくよく考えてみると、生命の遺伝子をコピーして、次の世代へ受け継ぐ遺伝という仕組みは、素晴らしいと思った。

[ブクログ · ★★★☆☆]

身近な量子力学の例を分かりやすく説明してくれます。
科学的知識が中学生レベルでもギリギリついていけます。

ミクロの世界の常識は、目に見える世界の常識とは全く別物ですが
それが当たり前に作用していることがとても不思議。

ワクワクできる一冊でした。

[ブクログ · ★★★☆☆]

量子力学が未解明なオカルト現象を説明してくれるのか？などと期待して読み始めましたが、そういう期待は文中できっちりと否定されます。でもこのタイトルの付け方は、素人がそんな勘違いをして本書を手に取るであろうことを計算してませんかね？新谷誠氏が帯で宣伝してるし……。
文章は少々冗長でクソ丁寧というか。読み通すのにかなり時間がかかった。それでも、生命現象の振る舞いで従来の生命科学では「不可解」な現象があったこと（鳥が地磁気を感知して渡りをする等）を本書で知ることができて、更にそれが量子力学を導入することによって解明できたというのはなかなかに面白いし知的感動を覚えた。とはいうものの、生命と非生命の違いは？意識とは何か？という革新的な問いに対する量子力学での解明はまだ成されていない、という終わり方で、スッキリはしなかった。

[ブクログ · ★★★☆☆]

意識はどの様に立ち上がるか、生命はどの様に形成されてきたか、混沌から秩序へと従来の枠組みでは解明できない謎に、量子力学でどう切り込んでいくか興味を持って読んだ。ミクロな世界でしか特徴が顕著にならない、観測されることで不思議な現象が消失してしまう、量子力学がどの様に介在できるのか、最新の研究成果を交えて解説されていくが、深淵なテーマなだけにストンと落ちる納得感を得るまでには到らないが、量子論そのものへの関心が高まった。

[ブクログ · ★★★☆☆]

「生物と量子力学の関連」というテーマはとても興味ある内容だが、素人を意識しすぎかエッセイのようで、話が冗長。

[ブクログ · ★★★☆☆]

量子もつれ

いったん一緒になった粒子同士は、互いにどれだけ遠くに引き離されても、原理的にずっと結びついている（同じ量子状態の一部をなしている）為に瞬時にコミュニケーションが取れる。これを非局所的に結びついているという。



量子の世界で、粒子が同時に二つの事をし、壁をすり抜けたり、不気味なつながりを持ったりと奇妙な振る舞いができるのは、誰にも見られていない時だけ。ひとたび観測されると、身の回りに見える物体と同じように振る舞うようになる。



ハキリアリは体重の30倍の重さを運ぶ事ができ、アギトアリは顎を0.13ミリ秒で速度ゼロから時速230キロまで加速させる。F1カーの4万倍早い。電気ウナギは600ボルトの電気を発生させる。



人間の死の前後で体重を計ると、魂の重さは約21グラム。



シュレーディンガーの波動方程式は、特定の瞬間における電子の正確な位置を示すのではなく、もし観測した場合にその電子がそれぞれの位置に見つかる確率を表すもの。



生化学反応は本来あまりに遅い。だが、我々の細胞の中にある酵素は、細胞内の何兆個という生体分子を絶えず何兆個という別の生体分子へ変換する事で我々を生かし続ける「代謝」というプロセスを1兆倍加速させている。



クマは犬の7倍以上の嗅覚を持ち、20キロ離れた場所にある動物の死骸を嗅ぎ取る。蛾は10キロ離れた交尾相手を見つける。



ゲーデルの不完全性定理

複雑な論理体系には必ず根本的な限界があり、その法則を適用させて作る事のできる真の命題の中には、もともとそれを作る時に使ったのと同じ法則では証明できないものがある。



イオンチャンネル

脳の中で情報を運ぶ活動電位（神経信号）の伝達に携わる、神経情報処理の中心的役割。長さは1.2ナノメートル（10億分の1メートル）、幅はその半分以下なので、イオンは一列になってしか通れないが、1秒間に1億個出入りしている。また、選択性が高く、カルシウムを細胞内に入れる役割を果たしているイオンチャンネルは、たとえカルシウムイオンより小さいナトリウムイオンでも、1万個あたり1個ほどしか通さない。



イオンはチャンネルを通過する際に、非局在化して広がり、粒子というよりもコヒーレントな波動になる。また、極めて高い振動数で振動するので共鳴が起こり、周囲のタンパク質にエネルギーが移動する為、イオンの運動エネルギーを半分ほどに下げ、冷却される事でデコヒーレンスが食い止められ、イオンの非局在量子状態が維持されて、チャンネルを通した量子輸送が促進される。



エネルギーと質量を等号で結びつけるアインシュタインの方程式E=MC2 は、エネルギーと物質が互いに交換可能である事を明らかにした。



科学三大謎

宇宙の起源、生命の起源、意識の起源

これらは量子力学で解明できるかもしれない。



スタンリーミラーは、瓶の中に、水、気体、メタン、水素、アンモニア、水蒸気を入れ、その中で電気スパークを発生させたところ、タンパク質の構成部品であるアミノ酸がかなりの量生成された。



北欧のコマドリは、量子もつれ状態の針を備えたコンパスに導かれて大西洋を渡る。一回毎の羽ばたきは、筋肉繊維の収縮によって駆動され、そのエネルギーは呼吸酵素の中で電子と陽子が量子トンネル効果を起こす事で供給される。匂い分子が漂い、コマドリの鼻孔内の嗅覚受容体に捕らえられ、量子トンネル効果によって神経信号が発せられ、それが量子コヒーレント状態にあるイオンチャンネルを介して脳に伝えられ、近くに柑橘類の花が咲いている事を知る。