物理学的新疆域——生物学

从事物理学研究并涉及生物学边缘的人，对物理学原理与生物现象之间的相互影响有了初步的概念。应该说，对生命的研究应被视为现代物理学中令人激动的、同时也是真实存在的一部分。[编者按]     

物理学家向分子生物学的转移及其影响

本文考察了物理学科学家向现代生物学的转移现象,强调了洛克菲勒基金会在20世纪30年代鼓励理化技术用于实验生物学研究中的作用,提出促使这种转移的因素有德尔布吕丸所领导的卓越组织——噬菌体小组、薛定谔的著作《生命是什么》、因使用核武器而产生的对物理学的反感、对活力论和新活力沦的放弃、生物学的定量化需要和生物学家对传统描述方法的背离、物理学技术在分子生物学中的广泛应用和前途光明而曲折的生物工程领域的迅速发展以及其他科学家的影响.最近几年里作者与一些世界著名生物学家和其他转移的科学家的会谈清楚表明,除上述因素还有以下其它原因:物理学科学家具有更强的分析能力;当代理论物理学发展缓慢;物理学变得越来越复杂、常需要许多人的协作和极其贵重的仪器、个人的作用不太明显,而生物学问题看来简单又十分有趣;物理学家能够将生物的多样性系挽联系起来并找到一统一主题;深信生物工程可以缓和疾病、污染及饥饿等问题.此外,本文还讨论了科学家们对生物学工作的态度以及未来物理学科学家如何影响分子生物学.     

新物理学是否潜伏在生命物质之中?

正自麦克斯韦引入著名的"妖"概念以来,信息与物理学之间的联系就已经不言而喻。如今,信息甚至可能成为连接物理学与生物学的关键概念。在物理学家看来,生命就像魔术。生物取得的成就如此耀眼又如此神秘,我们甚至因此忘记了生物也是由寻常原子构成。然而,如果生命的奥秘并不是构成它的那些物质,会是什么呢?是什么赋予了生物体如此不同的生命活力,使它们如此与众不同?这正是埃尔温·     

感官及神经生物物理学

感官及神经生物物理学是大生物物理学的一个分支。它和分子生物物理学、细胞生物物理学相区别的主要特点就在于:感官及神经生物物理学是在比较复杂的生命系统的水平上,重点研究整个感觉过程中感官和神经系统的结构、功能、物理性质及活动的规律。也就是说,重点地研究若干基本的生命现象,如兴奋,兴奋传导,各种感觉过程(尤其是视觉与听觉),     

让会聚科研为人类健康服务

正学科会聚:集物理科学、工程学与生物医学为一体。数十年来,科学家一直呼吁加强生命科学与物理学的融合。基于此,我们提出了创建一个新的国家研究策略——我们称之为"会聚科研"———旨在将工程学、物理学、计算科学、数理学与生物医学整合为一体。幸运的是,生物学日新月异的新发现、计算科学不断增强的实力以及工程学在生物相容性材料和纳米技术上新的关注点,使得这样一种     

深入认识地球历史的全球沉积地质计划

人类生存在地球上,就要认识地球,认识有关地球的各类事物的发生、发展及演化的规律,以便利用这些规律为人类创造更好的生存环境。科学家从不同角度去研究、了解地球上的一些事物的变化规律,因而产生了物理学、生物学、地理学、地质学……等各种不同学科。尽管人类很早就想很好地了解地球,但是正如真正地形成科学的物理学、化学、生物学、地理学等学科都经历了漫长而曲折的道     

当科学遇上政治

当今科学依旧如火如荼地开展,正如本期"生命科学"和"物理学的困顿"栏目所描述的一样,组学继人类基因组计划之后得到了长足的发展,或将开启大生物学的新境界;对物理学家来说,所谓"物理学的困顿"也不过是在物理学盛世之后探讨未来更多研究路径,吹响向"彰暗物理学"进军的号角.然而,科学的繁荣也带来了错综复杂的科学管理和决策问题.当科学遇上政治,科学顾问登场了.     

计算生物学

计算生物学(computational biology)是一门典型的交叉学科,涉及的学科包括数学、统计学、化学、物理学、生物学和计算机科学等.就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段.     

探寻生物学中的“希格斯玻色子”

尽管生物学领域并不缺少能够引起轰动性的研究课题,这些课题包括对生命从何开始,以及为什么生命会有终结之日,等等。然而,生物学家正在思考的是:在生物学领域内,究竟什么样的发现才能与物理学发现希格斯玻色子存在的成果相媲美……     

生物磁学的研究手段

最近十年里,在生物学和物理学之间产生了一门新的学科分支——生物磁学(biomagnetism),它是一     

生物学和物理学的真正结合

人们普遍认为,是量子力学使物理学和化学融合为一门统一的物理科学。人们也常说,是分子生物学把物理学与生物学统一起来,或者消除了它们之间的界限。但我认为,这是夸大了生物学的作用。首先我想指出生命系统所具有的根本特征。生命系统最突出的特征大概要算遗传密码了,这是地球上一切有机体所共有的。我认为,遗传密码的产生是一个具有历史性质的事件。应当说,遗传密码的产生不仅有赖于核苷酸和氨基酸的物理化学特性,而且也有赖于形成遗传密码的原始环境的物理化学条件。用物理化学观点研究遗传密码起源     

分子生物学的发展

分子生物学,与其说是生物科学的一个新的分支学科,毋宁说是生物科学发展的一个新的历史阶段;是在对生命物质运动特殊规律与生物高分子结构和功能两种水平研究之间开始接壤的广阔领域;是用基础学科的技术与观点谋求深入了解生命现象本质的一种态度和趋势;是生物学的一个生长点;是现代化学、物理学和数学向生物学渗透的一种必然的结果。分子生物学的观点主要是分析。在生物科学发展的现阶段,多进行一些分析是必要的,但停留于此是不够的。事实上,在生物科学的发展中综合的过程也随时在进行着。学科的互相渗透串连,意味着科学的成长与     

物理学为生物学开启了一扇新窗

正物理学家丽莎·曼宁通过研究玻璃质材料的动力学来分析胚胎发育和疾病。美国雪城大学物理学副教授丽莎·曼宁(Lisa Manning)成功地运用物理学知识来研究发育生物学,因而广受赞誉。正如她所展示的,对玻璃质材料的数学描述可以预测胚胎组织中细胞的动态。——《量子杂志》詹妮弗·梅(Jennifer May)如此评价     

体外合成生物学:无细胞蛋白合成系统研究进展

合成生物学是近年来融合生物、化学和工程等学科的新兴交叉研究领域,推动人类由理解生命到创造生命的革新.体外合成生物学不依赖生命体,在试管等媒介中研究生命活动和规律,是合成生物学重要的前沿领域.作为体外合成生物学最重要的研究平台,无细胞蛋白合成系统利用外源DNA或mRNA直接在体外合成目标蛋白质,不依赖于细胞结构,突破传统生物方法的局限,具有简便、快速、可控性强和绿色经济等优点,同时为理解生命进化和人工创造生命系统提供了重要的研究模型.本文综述了无细胞蛋白合成系统的发展历程、组成、类型、优势等,并对其在高通量蛋白质和药物合成方面的应用进行了总结.     

中国太阳物理学研究进展

太阳物理学聚焦于距离我们最近,也是对我们最重要的恒星,处于天文学、行星科学、空间科学、等离子体物理学等学科的前沿交叉领域.很多基本科学问题的解决——宇宙天体磁场的起源、恒星磁活动周的演化规律和形成机制、恒星磁活动如何影响宜居环境和生命起源、如何预报太阳爆发活动以防止其对人类造成灾害性影响——都将得益于太阳物理学的突破性进展.近10年来,太阳物理学进入了多信使、全波段、全时域、高分辨、多尺度、多视角和高精度探测的时代,而最新发射的帕克太阳探针和即将发射的太阳轨道飞行器,将开启空间太阳探测的新纪元.我国首颗太阳探测卫星——先进天基太阳天文台将于2021年发射.在这重大变革的前夜,我们回顾和梳理了近10年来我国太阳物理学者在认知太阳磁场性质、低层大气精细结构和动力学,以及太阳爆发活动形成机理等方面的突出进步,并展望中国太阳物理学的发展和中国学者未来可能做出的贡献.     

达尔文生平及对科学的贡献

200年前，现代生物学之父查尔斯·R·达尔文（Charles R．Darwin）诞生，并成为那个时代最有名望的科学家。达尔文深入研究了已灭绝的和活着的生物，从中破解了生命进化史，由此解释了生命多样化的起源奥秘。直至今天，达尔文提出的“自然选择”进化论仍然是生命科学研究的核心，其方法论影响着生命科学的各分支领域，并渗透到其他多个领域中，如量子物理学和计算机科学等。达尔文留给人类的并不仅仅是一些教科书上的遗产，达尔文主义还为生物学研究的许多前沿领域注入活力，激励人们对生命科学以及生命本身进行更深刻地思考。     

美研究质量最高的10所大学

最近,美国费城的信息科学研究所根据近4年来在生物学领域(包括生物学和临床医学)和物理科学(包括物理学、化学、地学、工程、数学和应用科学)领域内每篇学术论文的平均被引用数作为确定"研究质量"的尺度,并由此排出了以上两大领域位居前10名的美国大学名单:     

植物也懂量子物理学

<正>人类对量子物理学的研究仅有百年左右,但是科学家近日发现,植物可能也懂得量子物理学,它们已经"研究"量子物理学25亿年了,并通过这一原理促进光合作用的进行。光合作用一直被认为是地球拥有生命的标志性反应。植物在进行光合作用时,可"收获"大约95%的太阳光照,并将其转换为化学能,该过程反应时间仅为千万亿分之一秒,甚至更少。植物可以通过量子物理学来实现这个近乎完美的高效反应。当一个光子在细胞中"激发"分子作用后,会通过最有效的途径参与     

科学家积极探索地外生命

科学家积极探索地外生命最近，来自一些特别科学项目的专家们汇集在加利福尼亚州，他们将努力探索在地球外的宇宙是否还存在着另外的生命形式。他们被在火星上发现的远古时期的生命迹像所激励。在３天的会议期中，吸引了来自生物学、物理学、化学和天文学方面的各路精英。...     

太空中的主题乐园

正人类区别于生活在地球上的其他物种的标志,不只在于我们会用工具,更在于我们可以将以往的知识积累运用到新的研究领域,无限拓展思维的空间。由于将视野拓展到了更宏观的宇宙中,物理学才在过去百年间得到了迅猛发展——不仅是在与数学、化学、生物学、电子学等其他学科前沿交叉领域产生大量推动人类科技史的重要研究成果,而且今日的物理学已能