生物物理学介绍

这就沟通了生物学和物理学两个领域。 念和方法进行微观和宏观的系统分析。
现已在生物的各个层次， 以量子力学 和 统计力学 的概
国际纯粹与应用生物物理学联合会 （简称 IUPAB ）于 1961 年建立，以后每 3 年召开 1 次大会， 至今已成为包括 40 余个国家和地区的生物物理学会， 我国已于 1982 年参加了这个
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．
定义三 ：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。
上面的四个定义表述方法虽各有不同， 但都认为生物物理学是一门生物学和物理学相互 作用的学科，也都是从生物物理学的研究对象上来阐述其定义的。
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一定的空间、时间内有关
生物物理学 是 生物学 和物理学 的交叉学科，研究 生物的物理特 性。它的研究范围有时会与 生理学 、生物化学 或细胞生物学 重叠。
物理学和生物学在两方面有联系：一方面，生物为物理提供了具 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。
生物物理学包括：
结构生物学 光谱 、成像 生物物理技术 生物能学 膜生物物理学 细胞生物物理学 细胞信号传导和受体 电生理学 神经生物物理学 生物力学和生物流变学 理论生物物理学 生物信息学 系统生物学 学习和认知 等等
物理学的诞生提供了实验技术和理论方法。例如，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， 将生命科学的许多分支都推进到分子水平， 同
时也把这些成就逐步扩大到细胞、组织、器官等，为生物物理学的诞生创造了生物学条件，
成为 微观生物物理学 发展的一条主干。此外，信息论、控制论、计算机科学技术、非线性科
识深入到 生理学 领域， 这样就逐渐形成一个新的分支学科， 许多人认为这就是最初的生物物
理学。实际上物理学与生物学的结合很早以前就已经开始。例如
克尔肖 (Kircher) 在 17 世纪
描述过生物发光源自文库现象； 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
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。
应用生物信息论与控制论、
非平衡态热力学、 非线性与复杂性等的研究从宏观角度对生命现象进行了探讨，
成为宏观生
物物理学发展的基础。 这两方面的结合使生物物理学以崭新的面貌出现在自然科学，
特别是
生命科学的行列之中， 成为一门需要较多数学与物理基础， 研究生命问题的独立发展的边缘 学科。
生物物理学 -发展简史
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 薛定谔
（ Schr? dinger ）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。
19 世纪末叶，生理学家开始用物理概念如 力学 、流体力学 、光学 、 电学 及 热力学 的知
组织。从国际生物物理学会成立到现在，虽然只有
30 多年的历史，但生物物理学作为一门
独立学科的发展是十分迅速的。 美、英、俄、日等许多国家在高等学校中设有生物物理专业，
有的设在物理系内， 有的设在生物系内， 也有的设在工程技术类的院校。 目前发达国家均投
入很大的力量致力于这门学科的研究工作。我国开展生物物理科研与教学工作的历史更短 些，但发展较快。 尽管许多方面与国外的进展有较大差距， 但是由于受到国家和科学工作者
物质 、 能量 与 信息 的运动规律。
生物物理学 -定义
关于生物物理学的定义，有许多不同的看法。现列举三种定义。 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。
肌肉收缩，从而发现了 生物电现象 。 19 世纪， 梅那 (Mayer) 通过热、功和生理过程关系的研
究建立了能量守恒定律。本世纪 40 年代，《医学物理》介绍生物物理内容时 ,涉及面已相当
广泛，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。著名的量子
物理学家薛定谔专门作了 “生命是什么” 的报告中提出的几个观点， 如负熵与生命现象的有
序性、 遗传物质的分子基础， 生命现象与量子论的协调性等， 以后陆续都被证明是极有预见
性的观点，而且均得到证实。这有力地说明了近代物理学在推动生命科学发展中的作用。 20 世纪 50 年代，物理学在各方面取得重大成就之后，物理学实验和理论的发展为生物
关于生物物理学属于生物学的分支还是物理学的分支，
一些生物学家认为他们研究生命
现象时只是引入了物理学的理论和方法， 属于生物学的一个分支。 但有些物理学家认为， 研
究生命的物质运动， 只是物理学研究对象由非生命物质扩展到 生命物质 。应该属于物理学的
分支。不同研究领域的学者处于不同的角度，也就有了不同的定义。
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， 也应该遵循 物质运动 的共同的一般规律。