什么是生物物理学

1、什么是生物物理学第1页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日目录 1. 物理学、生物学和生物物理学 2. 现代生物物理学的研究内容 3. 生物物理学的产生与发展 4. 生物物理学之我见第2页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日1. 物理学、生物学和生物物理学第3页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日什么是物理学 物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。 具体地说，按所研究的物质运动形态和具体对象，它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究

2、等. 第4页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日什么是生命科学 生命科学是研究生命物质的结构和功能、生命活动现象以及生物之间和生物与环境之间的关系的科学。 它是由多个基础学科、应用学科及交叉学科协同发展构成的前沿科学群。其基础是从分子、细胞、个体、种群、群落等不同层次研究生命现象的一些学科，如分子生物学、分子遗传学、细胞生物学、神经生物学、发育生物学、生态学等，并可包括遗传工程、生态工程学、资源生物学、生物医学工程学等重要技术科学学科。 第5页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 物理学和生物学互相促进，共同发展。物理学和生物学在两方面有联系：一方面，生

3、物为物理提供了具有物理性质的生物系统，另一方面，物理为生物提供了解决问题的工具。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理定律同样也适用于生命世界，无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。 生命科学研究不仅依赖物理知识、它所提供的仪器，也依靠它所提供的思想方法。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。 物理学VS生物学第6页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日什么是生物物理学定义一： 生物物理学是由物理学与生物学相互结合而形成的

4、一门交叉学科。它应用物理学的基本理论、方法与技术研究生命物质的物理性质，生命活动的物理与物理化学规律，以及物理因素对机体的作用。定义二： 生物物理学是生物学和物理学之间的边缘学科，它用物理学的概念和方法研究生物各层次的结构与功能的关系，以及生命活动的物理过程和物理化学过程.第7页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日定义三：生物物理学是物理学与生物学相结合的一门边缘学科，是生命科学的重要分支学科和领域之一.生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在

5、一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。 定义四：生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法，研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律，以及物理因素对生物系统作用机制的科学。第8页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日What is biophysicsBiophysics (also biological physics) is an interdisciplinary science that applies the theories and methods of physics, to questions of biology.Biophysics

6、research today comprises a number of specific biological studies, which do not share a unique identifying factor, nor subject themselves to clear and concise definitions. The studies included under the umbrella of biophysics range from sequence analysis to neural networks. In the recent past, biophy

7、sics included creating mechanical limbs and nanomachines to regulate biological functions. Nowadays, these are more commonly referred to as belonging to the fields of bioengineering and nanotechnology respectively.第9页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 生物物理学的定义是生物物理学领域几乎每一本教科书都无法回答的问题许多课本中对什么是生物物理学几乎都只能含糊其

8、词的而没有给出正面的回答：生物物理学是那么一个领域没有明确的内容范围；生物物理学还不是一个成熟学科；它的主要内容还不定型；生物物理学只是个别生物物理学家按照他们自己的设想来规定的，等等。因此与其去讨论他的定义或者是强调它的定义，还不如用讨论物理科学与生物科学之间的关系来明确生物物理学的概念。M.V.伏尔更斯坦，现代物理学与生物学概论第10页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日What is physics?What is biophysics?Physics is what physicists do!Biophysics is what biophysicists do!

9、Well then ,What do biophysicists do?第11页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日2.现代生物物学的研究内容第12页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日生物物理学研究内容 生物物理学研究的内容十分广泛，一般分为量子生物物理、分子生物物理、细胞生物物理和复杂体系的生物物理等几部分；涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。由于生物物理学是一门正在成长着的边缘学科，其具体内容和发展方向也在不断变化和完善，它和一些关系特别密切的学科（生化、生理等）的界限也不是很明确。下面只对生物物理的主要内容做些简要介绍。第13页，共64页，

10、2022年，5月20日，20点37分，星期日现代生物物理学的主要内容分子生物物理学膜与细胞生物物理学感官与神经生物物理学生物控制论与生物信息论理论生物物理学光生物物理学自由基与环境辐射的生物物理学生物力学与生物流变学生物物理学技术第14页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日一.分子生物物理 分子生物物理是本学科中最基本、最重要的一个分支。它运用物理学的基本理论与技术研究生物大分子、小分子及分子聚集体的结构、动力学，相互作用和其生物学性质在功能过程中的变化，目的在于从分子水平阐述生命的基本过程，进而通过修饰、重建和改造生物分子，为实践服务。 生物大分子及其复合物的空间结构与功

11、能的关系是分子生物物理的核心问题。自从50年代X射线衍射晶体分析法应用于核酸与蛋白质获得成功，奠定了分子生物学发展的基础，至今已有40余年历史。在这段时期中，有关结构的研究大体上经历了3个主要阶段：晶体结构的研究；溶液中生物分子构象的研究；分子动力学的研究。分子构象随时间变化的动力学，分子问的特异相互作用，生物水的确切作用等是分子生物物理今后的重要课题。我国人工结晶牛胰岛素第15页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日二.膜与细胞生物物理 膜及细胞生物物理是仅次于分子生物物理的一个重要部分。主要研究膜的结构与功能，细胞各种活动的分子机制；膜的动态认识，膜中脂类的作用，通道的结

12、构及其启闭过程，受体结构及其与配体的特异作用，信息传递机制，电子传递链的组分结构及其运动与能量转换机制都是膜生物物理的重要课题。细胞生物物理目前研究的深度还不够，随着分子与膜生物物理的进展，细胞各种活动的分子机制也必将逐步阐明。第16页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日三.感官与神经生物物理 生命进化的漫长历程中出现了能对内、外环境作出反应的神经系统。神经系统连同有关的感觉器官在高等动物特别是在人体内已发展到了高度复杂的程度，其结构上的标志是出现了大脑皮层，功能上大脑是最有效的信息处理、存贮和决策机构。因此感官和脑的问题已经成为神经生物学注意的中心。研究的主要问题有：离子

13、通道；感受器生物物理；神经递质及其受体；神经通路和神经回路研究；行为神经科学。这是生物物理最早发展，但仍很活跃的一个领域，特别应该指出的是目前“神经生物物理”受到极大重视，因为这是揭开人类认识、学习、记忆以至创造性活动的基础。第17页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日四.生物控制论与生物信息论 主要用控制论的理论与方法研究生物系统中信息的加工、处理，从而实现调节控制机制。它从综合的、整体的角度出发，研究不同水平的生物系统各部分之间的相互作用，或整个系统与环境之间的相互作用，神经控制论和生物控制系统的分析和模拟是其两个重点。第18页，共64页，2022年，5月20日，20点

14、37分，星期日五.理论生物物理是运用数学和理论物理学研究生命现象的一个领域，既包括量子生物学和分子动力学等微观研究，也包括对进化、遗传、生命起源、脑功能活动及生物系统复杂性等宏观研究。目前已从药物、毒物等简单分子逐步向复杂体系过渡，试图从电子水平说明生命现象的本质，涉及各种生命活动的基础。但在方法上还必须不断发展以适应需要。第19页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日六.光生物物理光生物物理是研究光生物学中的光物理与原初光化学过程，即研究光的原初过程的学科。主要研究问题有：光合作用；视觉；嗜盐菌的光能转换；植物光形态建成：光动力学作用，生物发光与化学发光。第20页，共64页

15、，2022年，5月20日，20点37分，星期日七.自由基与环境辐射生物物理研究各种波长电磁波（包括电离辐射）对机体和生物分子的作用机制及其产生效应的利用与防护基础研究。主要内容有：自由基；电离辐射的生物物理研究；生物磁学与生物电磁学。第21页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日八.生物力学与生物流变学 它的兴起是由于人们对认识生命运动规律、保护人类健康、生物医学工程和生物化学工程的需要。主要内容有：生物流体力学；生物固体力学；其它生物力学问题；生物流变学。其中血液流变学占主导地位，这是因为它与临床密切结合，所以发展特别迅速。第22页，共64页，2022年，5月20日，20点

16、37分，星期日九.生物物理技术生物物理技术在生物物理中占有特殊的地位，以致成为该学科中不可缺少的一个重要组成部分。这是因为每一项重要技术的出现常常使生物物理的研究进到一个新的水平，推动学科迅速发展。X射线衍射分析、核磁共振技术及常规波谱分析都是很典型的例子。生物物理技术和仪器的另一重要任务就是根据研究课题的需要设计新的仪器。如为了研究细胞膜上脂和蛋白分子的侧向扩散运动而设计的荧光漂白恢复技术(FPR)等。第23页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日生物物理学发展的主要特征（1）分子生物物理学是整个生物物理学的基础，也是当前研究的重点，占主导地位（占1/3）（2）膜与细胞生物

17、物理学是把分子生物物理学原理应用到生物活体系的第一个目标，即用分子的语言描述膜与细胞的结构与功能（占1/3）（3）开展动态的、活体的检测与研究，发展相关检测技术。（4）对更高的复杂层次的研究，如对视觉、脑和神经活动的研究。第24页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日3.生物物理学的产生与发展 第25页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日早期的生物物理学 从16世纪末开始，人们就开展了生物物理现象的研究，直到20世纪40年代Schrdinger在都柏林大学关于生命是什么？的讲演之前，可以算是 生物物理学发展的早期。这一期间生物物理学发展中的重要事件有： 1

18、7世纪克尔肖(Kircher) 描述过生物发光的现象；波莱利(Borrelli)在其所著动物的运动一书中利用力学原理分析了血液循环和鸟的飞行问题。 18世纪伽伐尼(Galvani)通过青蛙神经由于接触两种金属引起肌肉收缩，从而发现了生物电现象。 19世纪，麦尔(Mayer)通过热、功和生理过程关系的研究建立了能量守恒定律。 第26页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日一.伽伐尼（1737-1798）的研究:1780年他与学生解剖青蛙，发现电火花会使蛙腿抽搐，后来他又发现当用铜钩倒挂蛙腿，再用铁梁横挑，蛙腿也会痉挛。1791年发表了论文论肌肉运动中的电力。 他是发现电流的第一

19、人，但认为是一种动物电。 伏打(1737-1798):意大利帕维大学教授，否定了伽伐尼动物说。他认为，电来自两种不同金属的接触，青蛙只不过是起了验电器的作用。第27页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日迈尔（Julius Robert Mayer)德国物理学家、医生迈尔（Julius Robert Mayer，18141878）1840年2月到1841年2月作为船医远航到印度尼西亚。他从船员静脉血的颜色的不同，发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守恒。他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。他将自己的发现

20、写成论力的量和质的测定一文，但他的观点缺少精确的实验论证，论文没能发表（直到1881年他逝世后才发表）。迈尔很快觉察到了这篇论文的缺陷，并且发奋进一步学习数学和物理学。1842年他发表了论无机性质的力的论文，表述了物理、化学过程中各种力（能）的转化和守恒的思想。迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人。但1842年发表的这篇科学杰作当时未受到重视。Julius Robert Mayer第28页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 16世纪末T.扬利用光的波动学说、色觉理论研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用。 17世纪克尔肖(Kircher) 描述过生

21、物发光的现象；波莱利(Borrelli)在其所著动物的运动一书中利用力学原理分析了血液循环和鸟的飞行问题。 18世纪伽伐尼(Galvani)通过青蛙神经由于接触两种金属引起肌肉收缩，从而发现了生物电现象。 1847年H.von亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度 1848年E.H.杜布瓦雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经, 发现了休止电位及动作电位。 生物物理学发展早期历史事件简表第29页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 1895年W.C.伦琴发现了 X射线后，几乎立即应

22、用到医学实践。 1899年K.皮尔逊在他写的科学的文法一书中首次提到：“作为物理定律的特异事例来研究生物现象的生物物理和生物物理学”，并列举了当时研究的血液流体动力学、神经传导的电现象、表面张力和膜电位、发光与生物功能、以及机械应激、弹性、粘度、硬度与生物结构的关系等问题。（有人认为这是生物物理学的开端） 第30页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 1910年A.V.希尔把电技术应用于神经生物学，并显示了神经纤维传递信息的特征是一连串匀速的电脉冲，脉冲是由膜内外电位差引起的。 19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立。以后从简单显微镜发展出紫外、暗视野、荧光等多种特殊用途的

23、显微镜。电子显微镜的发展则提供了生物超微结构的更多信息。 早在1920年 X射线衍射技术就已列入蛋白质结构研究。W.T.阿斯特伯里用 X射线衍射技术研究毛发、丝和羊毛纤维结构、-角蛋白的结构等，发现了由氨基酸残基链形成的蛋白质主链构象的-螺旋空间结构。 第31页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日近代生物物理学的诞生 到了20世纪,物理学也开始为生物学提供新的思想、理论和概念. 量子力学创始人之一薛定谔 (Schrdinger)1943年在爱尔兰都伯林发表的题为生命是什么的讲演被认为是现代生物物理学的开端。他指出，生物体是非平衡开放系，负熵导致生命有序，遗传物质的分子基础是

24、非周期性晶体，生命现象与量子论是协调的等重要设想和猜测。 书中，他预言了生命科学的理论与方法正面临着重大的突破，生命科学的研究深度将从生命的表面现象和细胞的层次，深入到分子的水平。他还提出将物理学、化学的理论与方法引进生命科学的研究之中。 第32页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日Erwin Schrdinger (18871961)薛定谔 薛定谔，奥地利人，是著名的理论物理学家，量子力学的重要奠基人之一，同时在固体的比热、统计热力学、原子光谱及镭的放射性等方面的研究都有很大成就。薛定谔的波动力学，是在德布罗意提出的物质波的基础上建立起来的。他把物质波表示成数学形式，建立

25、了称为薛定谔方程的量子力学波动方程。 薛定谔对原子理论的发展贡献卓著，因而于1933年同英国物理学家狄拉克共获诺贝尔物理奖金。 第二次世界大战期间，薛定谔逃离了德国纳粹统治下的祖国，来到爱尔兰首都都柏林从事教学和研究工作。他经常到各高等学府举办讲座，内容并不局限于学术领域，更多的是具有科普性质的内容。其中，生命科学的系列讲座特别受到听众的欢迎。1944年，薛定谔把讲稿整理成一本不到100页的小册子生命是什么活细胞的物理学观第33页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日薛定谔写作这本书的目的是想从复杂的生命物质运动中发现未知的物理学定律。这一目的虽然未能实现，但生命是什么活细胞

26、的物理学观一书产生了广泛的影响，一大批年轻的物理学家或物理学专业的大学生被它吸引到生命科学的学习与研究之中。 其中就有因建立DNA双螺旋结构模型荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖的沃森、克里克和威尔金斯，因发现噬菌体在细胞内增殖过程中的作用荣获1969年诺贝尔生理学或医学奖的卢里亚，因完成世界首次分子水平上的基因重组、创立现代基因工程技术而荣获1980年诺贝尔化学奖的伯格，因发现核糖核酸（RNA）的细胞催化功能而荣获1989年诺贝尔化学奖的奥尔特曼等人。因而，这本书被人们称为从思想上“唤起生物学革命的小册子”。物理学家对生物学发展所起的重要作用第34页，共64页，2022年，5月20日，20点

27、37分，星期日 1932年,N.玻尔在哥本哈根国际光疗学会议开幕式上的演讲光和生命中提出,要把生物学研究深入到比细胞更深的层次中去.他的学生当时已因对光子散射的研究而出名的青年理论物理学家德耳布吕克听了他的话,毅然从物理学改行转而研究生物学.1937年他去美国,与卢里亚和赫尔希合作建立了噬菌体(侵害细菌的病毒)研究组,通过噬菌体实验研究病毒复制机制.由于这项开创性工作,他们获得1969年诺贝尔生理学医学奖.他们的工作是分子生物学的开端.德耳布吕克N.玻尔第35页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日近代生物物理学的发展1944年的医学物理介绍生物物理内容时,涉及面已相当广泛,

28、包括听觉、色觉、肌肉、神经、皮肤等的结构与功能(电镜、荧光、X射线衍射、电、光电、电位、温度调节等技术),并报道了应用电子回旋加速器研究生物对象。20世纪50年代J.D.沃森及F.H.C.克里克提出了遗传物质 DNA双螺旋互补的结构模型。物理概念对生物物理发展影响较大的除了薛定谔的讲演还有N.威纳关于生物控制论的论点；前者用热力学和量子力学理论解释生命的本质引进了“负熵”概念，试图从一些新的途径来说明有机体的物质结构、生命活动的维持和延续、生物的遗传与变异等问题。后者认为生物的控制过程，包含着信息的接收、变换、贮存和处理。他们论述了生命物质同样是物质世界的一个组成部分，既有它的特殊运动规律，也

29、应该遵循物质运动的共同的一般规律。这就沟通了生物学和物理学两个领域。现已在生物的各个层次，以量子力学和统计力学的概念和方法进行微观和宏观的系统分析。 第36页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日20世纪50年代，物理学实验和理论的发展为生物物理学的诞生提供了实验技术和理论方法。用X射线晶体衍射技术对核酸和蛋白质空间结构的研究开创了分子生物学的新纪元，把生物学推进到分子水平，为生物物理学的诞生创造了生物学条件。此外，信息论、控制论、计算机科学技术、非线性科学的发展，还为生物物理学的发展提供了数学工具和信息论基础。 第37页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期

30、日沃森（JWatson，1928） 克里克（F.Crick，1916） 威尔金斯（M.Wilkins，1916） 富兰克林（RFranklin，19201958） 解析DNA结构 第38页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日生物物理学组织的发展20世纪50年代以来，生物物理学的迅猛发展，已成为一个内容丰富的新兴学科。生物物理学的世界性学会的发展如下1956年，美国成立生物物理学会。1961年，国际纯粹与应用生物物理学联合会（IUPAB）成立，其成员包括40多个国家和地区的生物物理学会，每3年召开一次大会。中国1958年成立中科院生物物理学研究所，1982年加入IUPAB。第

31、39页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日4.生物物理学之我见（可能是偏见）第40页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日几个问题4.1 物理学进军生物学领域的必要性和必然性4.2 科学的统一与交叉学科4.3 运用物理学原理来解释生命现象的任务第41页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日4.1 物理学进军生物学领域的必要性和必然性第42页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日生物学研究需要物理学的提供的技术这是显然的生物学的发展与物理学技术的发展是分不开的。第43页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期

32、日生物学同样需要引入物理学的思想和方法 物理学在生物学领域的应用，不仅包括物理学技术，实验方法的应用，还包括物理学理论和物理学思维方式的应用。是物理学在新的对象（生命体）上的应用。 物理学从哥白尼及伽利略以来就逐渐明确它的特点而成为一门精确而系统的科学。他的威力就在于它的精确性系统性，简练的概括性的给出事物的基本原理和相互关系，而且能够从原理来指导实践。早先人们努力致力于描述性科学，后来才发展成更精确的科学。第44页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日 现在的生物学更多是一种描述性的科学，它局限于叙述生命运动的现象和事实，没有很好运用物质世界的基本原理，还带有一些神秘主义色

33、彩。它现在还不是一个完备的科学。 生物学在解释一些根本的问题上，仅仅依靠描述现象来解释，而不去应用物理学的思想和方法去解释，将违背科学的方法的。所以生物学有待运用物理学原理来解释生命的现象和本质，进而成为一门精确而系统的科学。第45页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日普林斯顿大学的第一位女校长，人类基因图谱破译的功臣雪莉蒂尔曼说：“在生物学界人们越来越感到，我们需要认真考虑如何培养下一代生物学家这一问题。”她认为，这种培训应该包括更多的数学、物理学和化学。 人们越来越认识到，要更深刻地理解复杂的生物系统需要有一种与物理学更密切整合在一起的定量生物学。 分子生物学的许多内容

34、已经依靠物理学家发明的技术了，如核磁共振与X射线。但现在生物学的数据更丰富了，它越来越需要那种作为物理学特点的分析和计算方法。第46页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日物理学研究对象回归的必然英文单词上来看biophysics或者biological physics-研究生物的物理学。照这个定义它应该属于物理学。生物是物,生物有理.而构成生物体的物质与非生命物质是统一的，支配着无生命世界的物理定律同样也适用于生命世界。所以生命物质和生命现象必定物理学研究的重要对象.第47页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日物理学的大厦有没有建成？19世纪末，很多物理

35、学家认为，物理学的大厦已经建成, 仅剩下一些缝补补的工作。经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！ 在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。我们能不能说，现代物理学的大厦已经建成了呢？第48页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日物理学大厦还远远没有建成 现在的物理学家或许正为新的物理学大厦的建成而欣喜若狂

36、。但当他们低下头，有没有看到地基里的生命呢！说不定地基里的生命蚂蚁正在啃噬大厦的地基，造成物理学大厦的又一次崩塌。于是他们又尝试重新建立起一个适合生命现象的物理学大厦。 物理学理论能够去解释宇观、宏观和微观的几乎所有非生命物质的运动，但是在复杂的生命物质和生命现象的对象面前却显得极其力不从心。所以它现在还远远不是一个完善的科学。第49页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日物理学大反攻 生物物理学是物理学派生出来的，到一定发展阶段去研究更复杂的生命现象的学科。物理学是自然科学的主力军，它在解释复杂的生命体和化合物面前无能为力，于是它避其精锐，先向非生命物质进军。而把研究很多复

37、杂的物质运动和生物体的任务交给了留给化学家和生物学家（侦查兵和游击队）暂时主要去描述性地研究。现在它已发展到一定时期，非生命物质的堡垒即将被攻破，是它的大部队大反攻的时候了。它可以从宏观和微观两面夹击，来研究生命现象了。第50页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日4.2.科学的统一与交叉学科 第51页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日物理学和自然哲学物理学在以前称为自然哲学.物理学涉及自然的某些方面，它们可以通过一种基本的途径，即依据一些基本原理和基本定律来加以理解.随着时间的推移，不同的特殊学科从物理学中分了出来，形成自己的研究领域(典型的分化论).

38、在此过程中，物理学保持着它的本来面目:理解自然界的结构和解释自然现象。（其中必然包括生命现象） 第52页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日“物理学”(即英语里的“physics”)，最早始见于古希腊亚里士多德的物理学一书，这本“物理学是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学，但却包括了现在的物理学，也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内，总之，涉及整个自然科学，它只研究自然界的总原理，是自然哲学” 。第53页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日从物理学的定义中，我们无法区分出化学和生物学。因为物理学所研究的物质必然包括化学物质和生命体

39、。只是它们的研究方法有所不同。所以我们可以将物理学回归为自然哲学。第54页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日著名物理学家量子论的创始人普朗克认为：“科学是内在的整体，被分解为单独的部分不是取决于事物的本质，而是取决于人类认识能力的局限性实际上存在由物理学到化学，通过生物学和人类学到社会科学的链条。这条环节在任何地方都不能割裂开来，除非凭个人的主观臆断。”科学因人对自然的认识而分化，科学也将因人的认识能力的提高以及人对自身的弱点的超越而达到统一。科学的统一普朗克第55页，共64页，2022年，5月20日，20点37分，星期日交叉学科在100多年里始终勃兴的交叉学科，消除了各学科之间的脱节现象，填补了各学科之间边缘地带的空白，将条分缕析的学科联结了起来，综合运用多种学科的理论和方法研究复杂的客体，从而才真正能够实现科学的统一。 科学将在交叉学科的作用之下再次统一。