Przypomnijmy sobie najpierw podstawowe założenia mechaniki kwantowej. Elektrony krążące wokół jądra atomu po orbitach zwanych torami lub poziomami energetycznymi mają pewną energię. Im dalej od jądra atomu znajduje się orbita, tym większą energię mają krążące na niej elektrony. Elektrony mogą przemieszczać się z jednego poziomu energetycznego na drugi, lecz proces ten jest związany z pobraniem lub utratą energii promieniowania elektromagnetycznego, np. światła widzialnego, promieni ultrafioletowych czy promieniowania roentgenow-skiego. Energia ta pobierana lub wysyłana jest w postaci „porcji" noszących nazwę kwantów. Elektron przemieszczający się z wyższego poziomu energetycznego na niższy traci część posiadanej energii, wysyłając kwant promieniowania. I odwrotnie, takiż sam kwant musi być elektronowi dostarczony, by przemieścił się on z poziomu niższego na wyższy, Zdarza się, że pobrawszy kwant energii, elektron przemieszcza się na poziom energetyczny wyższy i po pewnym czasie powraca na swój poziom poprzedni, wysyłając wówczas kwant promieniowania. Jeżeli okres czasu pomiędzy dostarczeniem energii świetlnej, która „przenosi" elektrony na wyższe poziomy, a jej wypromieniowaniem w postaci światła podczas powrotu elektronów na poziomy poprzednie jest bardzo krótki, to zjawisko takie uwidacznia się jako fluorescencja. Jeśli natomiast elektrony powracają na swoje poprzednie poziomy po dłuższym okresie czasu, mamy do czynienia ze zjawiskiem fosforescencji . Elektron, który pobrał energię i znalazł się na wyższym poziomie energetycznym, nosi nazwę elektronu wzbudzonego. Pobudzenie to istnieje aż do momentu oddania przezeń pobranej energii i powrotu na poziom wyjściowy. Nas najbardziej interesuje, jak odbywa się proces wzbudzenia elektronowego w żywej komórce i czy istnieją jakieś charakterystyczne cechy tego procesu, specyficzne dla żywej materii. Istnieje wiele przesłanek, by przyjąć następujący obraz wzbudzenia elektronowego w komórce. * Pojęcie: krótszy lub dłuższy okres czasu jest oczywiście pojęciem nieścisłym. Przyjmuje się, że w procesie fluorescencji czas pomiędzy pobraniem energii a jej wypromieniowaniem nie przekracza 10—6 sek, czyli jednej milionowej części sekundy, W odniesieniu do fosforescencji natomiast przyjmuje się czas powyżej 10~6 sek. Niekiedy czas ten jest dość długi i wyraża się w sekundach lub nawet minutach. Kwant promieniowania świetlnego (np. w procesie fotosyntezy) bądź też przeniesienie swobodnych elektronów poprzez różnicę potencjałów powodują przemieszczenie elektronów w atomach pewnych cząsteczek znajdujących się w komórce na wyższe poziomy energetyczne. I w tym właśnie momencie zaznacza się specyfika środowiska komórki, dzięki której elektrony te zachowują się inaczej niż podczas zwykłych pobudzeń, jakie zachodzą w materii nieożywionej. Mianowicie wzbudzone elektrony nie opadają natychmiast na swe poziomy wyjściowe, wysyłając przy tym promieniowanie, lecz znalazłszy się na poziomach wyższych pozostają (tam przez pewien okres czasu. Zjawisko to bierze się stąd, że elektron, który znalazł się na poziomie wyższym, zmienia swój spin, czyli kierunek obrotów wokół własnej osi. Jak wiemy, elektronom krążącym dookoła jądra atomu przypisuje się spin — ruch obrotowy wokół własnej osi, podobny do ruchu obrotowego kuli ziemskiej. Po zmianie spinu elektron nie może wrócić na swą orbitę wyjściową. Ewentualny jego powrót jest uzależniony od powtórnej zmiany spinu. Niemożność powrotu elektronu z poziomu wzbudzonego po zmianie spinu wynika z tzw. zakazu Pauliego, w myśl którego nie może być w atomie nawet dwóch elektronów identycznych, a więc takich, które nie różniłyby się między sobą żadnymi parametrami. Elektrony znajdujące się na wspólnym poziomie różnią się spinem. Wzbudzenie jednego z nich, wraz ze zmianą spinu, uniemożliwia jego powrót bez powtórnej zmiany spinu, gdyż wówczas byłby identyczny ze znajdującym się na tym poziomie innym elektronem. Przez pewien okres czasu elektron ten utrzymuje się więc na wyższym poziomie energetycznym i atom czy też cząsteczka, w której atom taki się znajduje, jest w tym czasie pobudzona. Pobudzenie to manifestuje się zmianą właściwości elektromagnetycznych takiej cząsteczki. Właściwości te bowiem są uzależnione od symetrii spinów wszystkich elektronów atomu. Atom lub cząsteczka posiadając tak pobudzone elektrony zachowuje się jak silny magnesik, powodujący powstanie wokół siebie pola magnetycznego, gdyż nie ma wówczas w atomie symetrii spinów jego elektronów. Tutaj dochodzimy do sedna naszych rozważań. Energia, którą mają tak pobudzone elektrony, objawiająca się silnymi właściwościami magnetycznymi atomu lub cząsteczki, w której znajdują się owe elektrony, jest właśnie energią „ruchomą" w komórce i może być przekazywana innym cząsteczkom. Ją właśnie uważamy za bezpośrednią „sprawczynię" skurczu miozyny. Dlatego też dla takiego pobudzenia możemy przyjąć nazwę pobudzenia „biologicznego". Obrazem pobudzenia opisanego powyżej, charakterystycznego dla żywej materii, będzie więc fosforescencja, gdyż wzbudzenie takie trwa znacznie dłużej niż wzbudzenie objawiające się fluorescencją. Wzbudzenia, których efektem jest fluorescencją, nie mogą odgrywać w komórce istotnej roli, głównie z racji tego, iż czas ich „życia" jest niezwykle krótki. Trudno jest bowiem wyobrazić sobie, by w czasie jednej milionowej sekundy lub krótszym wzbudzony atom był w stanie przekazać swą energię innej cząsteczce, lub też by energia ta mogła zostać wykorzystana w procesach życiowych komórki. Podczas takiego wzbudzenia atom nie zmienia również swych właściwości magnetycznych.