Life 版 (精华区)

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5
发信站: 听涛站 (Sun Oct 22 01:42:09 2000), 转信


　　二、生命科学的挑战

　　物理学的理论、方法、技术等，虽然是推动生物科学
发展的强大动力，但生物科学的对象是复杂的、多层次性
的，在许多方面超出了传统物理学的范围和观念，因此，
生命科学将会向物理学提出很多挑战性的问题。

　  (1)21世纪高技术的核心，导致社会的智能化，在智能
社会里，彻底揭开大脑的奥秘、发展人工智能的研究，是
自然科学面临的最大挑战之一，脑科学更广泛地传递、储
存、组织、处理，现在虽然有不少理论、假设，但离对它
本质的认识还相差甚远，如果仅仅靠实验，也许得至的只
是零星的、点滴的、不太系统的认识；而最终要揭开这个
奥秘，也许还需要理论物理方面的突破。

　  (2)生命现象和大分子结构存在着相互关系，同样的大
分子，它们的结构开矿不一样，有的有活性，具有生命现
象；有的没有活性，没有生命现象，它们的结构与功能之
间存在着什么样的关系，生命科学家可以研究，但要从物
质上认识它，还需要物理学家的参与，因为物理学是研究
物质运动的普遍性质和基本规律的科学，所以解开生命系
统的难解、必解之题，也是物理学家不可推卸的责任。

　  (3)随着个体发育和系统发育的进展，生物的物质结构
越来越复杂，能量利用越来越精密，信息量越来越大，这
对物理学来说是一个新问题，尤其是给量子力学和热力学
增加了不少麻烦，生物物理学要把这些任务承担起来，以
生物在其分子水平为出发点，一方面要深入研究亚分子水
平，如电子、质子、离子、自由基、各种作用力等的运动
规律及其如何影响分子；另一方面要在分子水平上找出生
命活动的规律，以及如何影响和带动亚细胞、细胞、器官
以至整体各层次生命的活动，由于生物是开放系统，经常
与外界交换物质、能量和信息、焓和熵的问题非常复杂，
可逆过程和不可逆过程交叉在一起，因此，生物物理学要
借助于物理学的研究阐明这些问题。

　  (4)对生命物质认识到分子水平，就要用分了机器对生
命物质进行切割和分析研究，改变基因组成需要遗传工程
技术；获得全新的蛋白质需要计算机显示和辅助设计，提
出新的分子设计方案；从事分子水平的遗传机制和遗传工
程机制的研究，在试管里创造生命，探索人的神经和大脑
思维过程和查清人类基因图谱，基因与疾病的对应关系等，
都需要微电子学、纳米电子学、纳米生物学等有很大发展。

　  (5)生物功能多种多样，生命现象有高等与低等之分，
要了解生命的本质，需要物理学与生物科学从根本上相结
合，物理学方面，特别像对生物大分子和细胞这样的复杂
体系的力学和统计处理，需要有新的突破。




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