一、一個(gè)被相信卻從未被證明的假設(shè)

在科學(xué)的世界里，有些假設(shè)如此"顯而易見"，以至于所有人都相信它，卻沒有人真正去證明它。

"僅需一個(gè)單光子，就足以啟動(dòng)一次光合作用"——這個(gè)生物學(xué)界的常識，在過去幾十年里從未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。直到一位90后中國科學(xué)家，用量子物理學(xué)的"錘子"，敲開了這扇緊閉的門。

2023年6月，加州大學(xué)伯克利分校的李全偉以第一作者身份在Nature發(fā)表論文，首次用單光子實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一假設(shè)。而這篇論文的背后，是長達(dá)兩年的審稿拉鋸戰(zhàn)，和一位年輕科學(xué)家對"交叉學(xué)科"的執(zhí)著探索。

二、從物理到生物：一把新錘子的誕生

李全偉的學(xué)術(shù)軌跡，本身就是一部跨學(xué)科融合史。

2013年，他從南京大學(xué)物理系本科畢業(yè)，以第一名成績進(jìn)入伯克利攻讀博士。在導(dǎo)師張翔的實(shí)驗(yàn)室里，他花了六年時(shí)間打磨量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，成為組內(nèi)公認(rèn)的"金牌工程師"——能在半年內(nèi)從零搭建一套性能比肩國際頂尖實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2019年博士畢業(yè)前夕，化學(xué)系教授Graham Fleming向他發(fā)出邀請，希望他加入一個(gè)懸置十余年的難題：光合作用中的量子效應(yīng)研究。

朋友勸他慎重："這個(gè)方向不好做，不少科學(xué)家做了很多年都沒有結(jié)果。"

但李全偉看到了機(jī)會(huì)。Fleming團(tuán)隊(duì)早在2007年就發(fā)現(xiàn)光合作用利用了量子相干性，但當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)使用超快激光脈沖，與自然界陽光差異巨大。要突破這一瓶頸，必須開發(fā)全新的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

"我們?yōu)榱肆孔酉喔尚缘?釘子'，發(fā)明了一把新的'錘子'。"李全偉這樣形容這項(xiàng)研究。

這把"錘子"就是量子光光譜學(xué)技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出一次只產(chǎn)生一對光子的光源：當(dāng)探測器捕捉到"標(biāo)示光子"，就意味著另一個(gè)單光子已照射到光合細(xì)菌的"捕光2復(fù)合物"（LH2）上。隨后，這個(gè)單光子的能量在LH2內(nèi)部傳遞，最終以熒光單光子的形式被另一個(gè)探測器捕獲——這就是光合作用被單光子啟動(dòng)的明確信號。

深耕該領(lǐng)域40余年的Fleming驚嘆："大自然耍了一套非常聰明的把戲。"

三、審稿人的分歧與漫長的等待

然而，研究的突破只是開始。

2021年8月，論文投稿至Nature。首輪審稿中，兩位審稿人給出了截然相反的評價(jià)：一位稱贊其"橫跨量子物理和生物學(xué)領(lǐng)域，非常精彩"；另一位則措辭嚴(yán)厲，認(rèn)為"結(jié)果并不令人意外"，證明的是一個(gè)眾所周知的結(jié)論。

更煎熬的是時(shí)間。在長達(dá)近兩年的審稿周期中，團(tuán)隊(duì)曾遭遇審稿人長達(dá)四個(gè)半月無回復(fù)的沉默，即便發(fā)郵件催促編輯部也石沉大海。

轉(zhuǎn)投他刊？還是繼續(xù)等待？這是每個(gè)科研人都面臨的抉擇。轉(zhuǎn)投意味著重新經(jīng)歷一遍找審稿人的痛苦，尤其在交叉學(xué)科領(lǐng)域；等待則意味著承擔(dān)被搶發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，但可能收獲頂級期刊的長期影響力。

團(tuán)隊(duì)選擇了等待。74歲的Fleming感慨，這是他40多年科研生涯中歷時(shí)最長的一次投稿，"沒有之一"。

2023年6月，論文終于見刊。兩年光陰，比單光子實(shí)驗(yàn)本身的耗時(shí)更久。

四、那些"沒做出來"的研究

李全偉的耐心，源自師徒傳承的學(xué)術(shù)心態(tài)。

博士第三年，他曾將全部心血投入一項(xiàng)材料研究，克服重重困難，最終卻發(fā)現(xiàn)材料并不具備預(yù)期性質(zhì)。他"罰站似的"杵在導(dǎo)師辦公室門口，等待想象中的嚴(yán)厲批評。

張翔卻說："沒事的，這很正常，咱們組也不是每個(gè)研究都能做出來。"

后來李全偉才知道，這位研制出"光學(xué)隱形斗篷"的學(xué)術(shù)明星，曾在該領(lǐng)域前五年被反復(fù)追問"怎么還沒研究出什么東西"，直到2008年成果入選《時(shí)代》雜志年度十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

"不把科研流程'打通關(guān)'，怎么能預(yù)見到審稿周期有多長呢？"如今的李全偉這樣反思。他建議年輕學(xué)者：即使結(jié)果未達(dá)預(yù)期，也應(yīng)嘗試完整走過寫論文、投稿的流程——這不僅是為了發(fā)表，更是為了理解科研本身的邏輯。

五、交叉學(xué)科：雙刃劍與新邊疆

回顧這段經(jīng)歷，李全偉對"交叉學(xué)科"有了更深體悟。

一方面，正是物理學(xué)的理論功底與工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ屗茉诙潭桃荒臧雰?nèi)解決困擾Fleming實(shí)驗(yàn)室多年的難題。量子光學(xué)方法借鑒了2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)相關(guān)的光子糾纏理論，而光合作用的生物學(xué)問題則為量子物理提供了全新的應(yīng)用場景。

另一方面，學(xué)科交叉也帶來了現(xiàn)實(shí)的困境：Nature編輯難以找到合適的審稿人，不同領(lǐng)域的專家難以達(dá)成共識。研究太"交叉"，反而成了發(fā)表路上的絆腳石。

但這把雙刃劍，正指向科學(xué)的新邊疆。李全偉希望，正在發(fā)展的量子光光譜學(xué)技術(shù)，未來能逐步揭示復(fù)雜生命系統(tǒng)中的量子密碼——量子相干性、量子糾纏，以及更多未知的自然奧秘。

結(jié)語

一個(gè)單光子，一次光合作用，兩年審稿等待，十余年方法積淀。

這個(gè)故事里沒有捷徑，只有"死磕"。當(dāng)李全偉用量子物理的精密工具觸碰生命科學(xué)的古老謎題，他證明的不僅是一個(gè)生物學(xué)假設(shè)，更是交叉學(xué)科研究的可能性與代價(jià)。

在追逐"短平快"成果的時(shí)代，這種愿意為一篇論文等待兩年的耐心，或許比單光子本身更值得被看見。