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发信人: raining (下雨的情绪), 信区: other
标  题: 世纪之交的物理学和生命科学3
发信站: 听涛站 (Sun Oct 22 01:33:26 2000), 转信


　　能量过程是生命系统中的基本过程，而能量的转化与传递正
是物理学的分支学科─热学研究的范畴，因此，生命科学与热学
早已紧密地联系在一起，目前工程热物理在生物领域已经能够做
到的事情包括：对生物伟热过程的定量描述，从而在一定程度上
解决了医疗工程中提出的最佳“热疗剂量”和超声治疗中温度控
制与焦域的描述；生物工程(冷冻保存)中的相变问题也是热物理
学的研究对象，抑制冰晶生长机理的研究已初已成效，从热力学
的角度看，生命系统又是非平衡开放系统，热力学的角度看，生
命系统又是非平衡开放系统，热力学的基本定律和物理学的非线
性理论也成了生命科学的基础知识。

　　从力学角度研究生命现象的历史，一直可以追溯到伽里略、
牛顿和哈维，本世纪30年代，希尔(A.V.Hill)将力学方法和生理
学、解剖学等方法相结合，研究组织和器官层次上的生命现象，
指出重力、超重和失重对细胞、组织、器官均可产生影响。我国
著名的生物物理学家贝时璋研究员认为：生物系统各层次─分子、
分子聚集体、亚细胞、细胞组织等的有序结构主要决定于分子内
和分子间的各种力发生有组织的协同作用。

　　3.物理学为生命科学提供了现代化的实验手段和技术

早在1791年，解剖学家、物理学家伽伐尼(L.Galvani)用电刺激
蛙神经， 发现了生物的导电现象，德国生理学家杜布瓦雷蒙
(E.H.Dubois-Reymond)终生都在用物理学中电的技术进行生
物电的实验研究， 为电生理学的建立和发展作出了贡献，19世
纪中叶，杜布瓦雷蒙同另外三位生理学家布吕克(E.W.von
Brucke)、路德维希 (C.F.W.Ludwing)和亥姆霍兹(H.von
Helmholtz)相遇，一致表示要用物理的分子和原子的机理来研
究、解释全部生命过程，可以说这种表示，是他们认识了物理
学的理论和技术在研究生命过程中的重要作用。总之，19世纪
的生物学不仅在理论上有重大的建树，而且已经建立起实验的
与物理学不仅在理论上有重大的建树, 而且已经建立起实验的
与物理学、化学相结合的研究方法,这种方法成为推动20世纪生
物学快速发展的主要技术手段。

　　X射线对生物学的发展有着十分重要的影响，而且意义深远。
1927年，马勒(H .J.Muller)用X射线人工话发果蝇突变， 是一
个被公认的用人工方法改变基因的事例，开辟了遗传学研究和
实际应用的新领域，X经射线衍射技术使人们发现了DNA( 脱氧
核糖核酸)分子的双螺旋结构，根据这一结构，破译了其上所载
的遗传密码， DNA结构的发现和遗传密码的破译，标志着分子
生物学的诞生， 人们依据分子生物学理论在DNA的复制模式、蛋
白质的合成、核糖核酸(RNA)的功能、遗传信息的转录和翻译以
及遗传密码的获解等方面取得了一个又一个的丰硕成果，最近，
瑞士科学家用X射线晶体成像法在世界上首次发现了DNA关键部
位的原子结构，从而为人类从原子角度揭开生命之谜奠定了基
础。

　　功能磁共振成像、高分辩率的脑电图和脑磁图成像等，使
人们有了观察大脑认识活动的望远镜，对开发人脑的智力提供
了科学依据，核磁共振成像可产生多核种 (氢核、磷核)、多
参数(密度、弛豫时间)的物理图像，它不仅能显示人体任意断
层的解剖图像，还能显示内脏功能和生理、生化过程信息的空
间分布，为人体病变组织的诊断提供了先进、可靠的手段。






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