48、生物系统中的生物光子现象探秘

生物系统中的生物光子现象探秘

生物光子测量设备与特性

为了研究生物光子，需要特定的测量设备。测量时，将倍增器插入冷却夹套，铜羊毛提供热接触以降低温度，接地金属圆筒则保护倍增器免受电场和磁场的影响。为防止倍增器冻结，整个管子和冷却夹套置于真空中，这样倍增器管前的石英玻璃与冷却阴极无热接触，不会被湿气覆盖，最佳冷却温度约为 -30°C。借助斩波器，设备能在 6 小时内以 99.9% 的显著水平记录 2 个光子/秒·平方厘米的真实电流密度。

生物光子发射具有以下关键特性：
|特性|描述|
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|总强度|从几个到几百个光子/秒·平方厘米，表明该现象具有量子物理性质，因为所研究的光子场中光子数量通常少于 100 个。|
|光谱强度|光谱强度 i(ν) 不会在特定频率 ν 附近出现小峰值，其平坦的光谱分布表明这是一个非平衡系统，激发温度 θ(ν) 随频率 ν 线性增加，负责激发态的占据概率 f(ν) 不遵循玻尔兹曼分布，而是 f(ν) = 常数。|
|光子计数统计|在遍历条件下，在预设时间间隔 ∆t 内检测到 n 个生物光子的概率 p(n, ∆t) 惊人地准确遵循泊松分布 exp(−⟨n⟩)⟨n⟩n/n!，至少在时间间隔 ∆t 低至 10 - 5 秒时成立。|
|延迟发光|生物系统经单色或白光激发后，“延迟发光”缓慢连续地衰减到“自发”生物光子发射，遵循类似双曲（1/t）函数，而非指数函数，t 为激发后的时间。|
|光学消光系数|生物光子穿过不同厚度的海沙和大豆细胞薄层时，其光学消光系数至少比具有相似强度和光谱分布的人造光低一个数量级，这一差异无法用消光的波长依赖性来解释。|
|温度依赖性|生物光子发射呈