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分子钟的意思、分子钟的详细解释

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分子钟的解释

一种精密计时仪器。利用分子能级跃迁吸收或发射一定频率电磁波的特性制成。可用来校正石英钟及作为频率标准。

词语分解

专业解析

分子钟(fēn zǐ zhōng)是现代汉语中的专业术语,指利用分子能级跃迁频率作为时间测量基准的高精度计时装置。其核心含义包含以下三层:

一、词典释义

据《现代汉语词典》释义,分子钟指“基于分子内部能级跃迁的稳定性,通过电磁波辐射频率测定时间的精密仪器”。其核心特征为:

二、构词解析

  1. 分子(fēn zǐ)

    指物质保持化学性质的最小单元,此处特指具有稳定能级结构的微观粒子(如氨分子NH₃、氢分子H₂)。

  2. 钟(zhōng)

    泛指计时仪器,强调其周期性运动的规律性,与“原子钟”构成术语层级关系。

三、科学原理补充

分子钟通过激光或微波激发分子能级跃迁(如氨分子的反转跃迁),利用公式:

$$ Delta E = h u $$

($Delta E$为能级差,$h$为普朗克常数,$ u$为辐射频率)

将频率$ u$转化为时间标准,实现$10^{-15}$量级的计时精度(相当于3000万年误差1秒)。

权威参考:

网络扩展解释

分子钟(Molecular Clock)是生物学中用于估算物种进化时间的一种理论模型。其核心假设是:DNA、蛋白质等生物大分子的突变速率在进化过程中相对恒定,因此可以通过分子差异量推算物种分化的时间。

基本原理

  1. 分子演化速率
    分子钟认为,基因或蛋白质序列的突变积累速率近似恒定。例如,若某基因平均每百万年发生1%的差异,两个物种若存在5%的差异,则可能分化于约500万年前。

  2. 中性理论支持
    该理论基于“中性演化假说”,即大部分分子变异是中性突变(不影响生存)的随机固定,因此突变速率受时间主导,而非自然选择。

  3. 校准与化石结合
    分子钟需通过化石记录或其他已知分化事件校准。例如,若化石显示某类群在1亿年前分化,其基因差异量可作为基准速率。

应用领域

局限性

示例公式

若突变速率为每年每碱基位点( lambda ),分化时间( t )可通过差异比例( d )计算:
$$ t = frac{d}{2lambda} $$
(公式假设差异在两条进化路径中累积,故除以2)

分子钟为理解生物进化提供了时间维度,但需结合多学科证据综合验证。

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