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生物物理學的形成與發展

欄目: 生物 / 發佈於: / 人氣:6.52K

關於生物物理學屬於生物學的分支還是物理學的分支,一些生物學家認為他們研究生命現象時只是引入了物理學的理論和方法,屬於生物學的一個分支。但有些物理學家認為,研究生命的物質運動,只是物理學研究對象由非生命物質擴展到生命物質。應該屬於物理學的分支。不同研究領域的學者處於不同的角度,也就有了不同的定義。

生物物理學的形成與發展

形成與發展

從16世紀末開始,人們就開展了生物物理現象的研究,直到20世紀40年代薛定諤在都柏林大學關於“生命是什麼”的講演之前,可以算是生物物理學發展的早期。

19世紀末葉,生理學家開始用物理概念如力學、流體力學、光學、電學及熱力學的知識深入到生理學領域,這樣就逐漸形成一個新的分支學科,許多人認為這就是最初的生物物理學。實際上物理學與生物學的結合很早以前就已經開始。例如克爾肖(Kircher)在17世紀描述過生物發光的現象;波萊利(Borrelli)在其所著《動物的運動》一書中利用力學原理分析了血液循環和鳥的飛行問題。18世紀伽伐尼(Galvani)通過青蛙神經由於接觸兩種金屬引起肌肉收縮,從而發現了生物電現象。19世紀,梅那(Mayer)通過熱、功和生理過程關係的研究

建立了能量守恆定律。本世紀40年代,《醫學物理》介紹生物物理內容時,涉及面已相當廣泛,包括聽覺、色覺、肌肉、神經、皮膚等的結構與功能(電鏡、熒光、X射線衍射、電、光電、電位、温度調節等技術),並報道了應用電子迴旋加速器研究生物對象。著名的量子物理學家薛定諤專門作了“生命是什麼”的報告中提出的幾個觀點,如負熵與生命現象的有序性、遺傳物質的分子基礎,生命現象與量子論的協調性等,以後陸續都被證明是極有預見性的觀點,而且均得到證實。這有力地説明了近代物理學在推動生命科學發展中的作用。

20世紀50年代,物理學在各方面取得重大成就之後,物理學實驗和理論的發展為生物物理學的誕生提供了實驗技術和理論方法。例如,用X射線晶體衍射技術對核酸和蛋白質空間結構的研究開創了分子生物學的新紀元,將生命科學的'許多分支都推進到分子水平,同時也把這些成就逐步擴大到細胞、組織、器官等,為生物物理學的誕生創造了生物學條件,成為微觀生物物理學發展的一條主幹。此外,信息論、控制論、計算機科學技術、非線性科學的發展,還為生物物理學的發展提供了數學工具和信息論基礎。應用生物信息論與控制論、非平衡態熱力學、非線性與複雜性等的研究從宏觀角度對生命現象進行了探討,成為宏觀生物物理學發展的基礎。這兩方面的結合使生物物理學以嶄新的面貌出現在自然科學,特別是生命科學的行列之中,成為一門需要較多數學與物理基礎,研究生命問題的獨立發展的邊緣學科。

物理概念對生物物理髮展影響較大的除了薛定諤的講演還有N.威納關於生物控制論的論點;前者用熱力學和量子力學理論解釋生命的本質引進了“負熵”概念,試圖從一些新的途徑來説明有機體的物質結構、生命活動的維持和延續、生物的遺傳與變異等問題。

國際純粹與應用生物物理學聯合會(簡稱IUPAB)於1961年建立,以後每3年召開1次大會,至今已成為包括40餘個國家和地區的生物物理學會,中國已於1982年參加了這個組織。從國際生物物理學會成立,雖然只有30多年的歷史,但生物物理學作為一門獨立學科的發展是十分迅速的。美、英、俄、日等許多國家在高等學校中設有生物物理專業,有的設在物理系內,有的設在生物系內,也有的設在工程技術類的院校。發達國家均投入很大的力量致力於這門學科的研究工作。中國開展生物物理科研與教學工作的歷史更短些,但發展較快。

Tags:物理學 生物