尼耳斯·玻尔与分子生物学

物理学家对早期分子生物学的贡献主要表现在两个方面:一是生物大分子结构测定的方法学,以布拉格为代表;二是生物学思想方面的贡献,以玻尔为代表.尼耳斯·玻尔的生物学思想推动了物理学与生物学的结合和物理学家向生物学的转移,导致了分子生物学史上噬菌体学派的产生.玻尔的生物学思想的形成深受家庭环境、互补性思想和当时生物学发展的历史背景的影响,其内容主要包括生物学中的机械论和目的论、整体论和还原论、自主论和分支论以及物理-心理问题等,这些思想在现代生物学研究中仍不失启迪作用.     

从实验生物学向理论生物学迈进的重要一步

本文综述和评论了近40年来国际上众多科学家研究生物能量沿蛋白质分子传递的机理、理论及其实验验证情况。生物能量传递理论是迅速发展的非线性科学和生命科学的交叉和结晶,是生命科学中第一个从微观原子分子水平上建立起来的一个系统理论,也是分子生物学和复杂生命现象作定量描述的第一次试验,从而引起了国际科学界极大和广泛的关注。可以说,生物能量传递理论是生物学向理论生物学迈进的重要一步,它将推动生命科学从实验生物学向理论生物学发展,不但可推动包括生物学、分子生物学、生物物理学、生物信息学、生物电磁学和电磁医学等在内的生命科学的发展,而且能加快高分子物理、波谱学和现代物理仪器的发展步伐,其科学意义和应用价值很大。     

生物科学面临的一些问题

本世纪五十年代,以分子生物学的建立和发展为主要标志,生物学出现了一个蓬勃发展的新时期。有人预言,二十一世纪将是生物科学的世纪。在未来世界里,生物学无疑是科学中的一个热门。另一方面,随着人类文明的进步,社会面临着粮食、人口、能源和环境保护等重大问题,都与生物学的发展密切相关。为了分析国内外生物学发展的现状和前景,预测生物学发展     

欧仁·威格纳：二十世纪顶尖的数学物理学家

威格纳是20世纪最著名的数学物理学家之一。他首先明确地把对称性引入物理学。在物理学中应用群论，使群论成为原子物理学、核物理学、粒子物理学的有效工具。本文介绍威格纳的生平、思想和工作，以及他在美国制造原子弹过程中的贡献。     

从化学键的本质到生命的本原——鲍林与20世纪化学的两次跨学科综合

20世纪的化学在高度分化和专业化的同时，完成了两次重要的跨学科综合。在上半个世纪，化学吸收物理学革命的成果，衍生出量子化学和现代结构化学，在电子层面回答了基本物质以何种方式结合的学科基本问题；下半个世纪，化学应用于生物学，分子生物学发展起来，生命现象得以在分子层面得到说明。而莱纳斯·鲍林这位20世纪最杰出的化学家以一己之力直接参与并实际引领了这两次理论变革。本文考察了鲍林在化学键理论、早期分子生物学以及分子医学方面的工作，以此追溯和分析了暗含于两次基础学科综合的基本概念转折和方法论特征。     

物理学和生物学中的动态系统

本文是1964年1月23日出版的英国《新科学家》周刊上刊載的展望1984年科学发展远景的文章之一。作者在文章中对于物理学、化学、生物学、心理学的发展远景,提出了一些看法。但是作者在論述中忽視了物理化学运动形态和生物运动形态之間質的差别,錯誤地認为物理学与生物学將相互融合。今譯載于此,供讀者参考。     

玻耳兹曼:一位深受哲学困扰的物理学家

本文介绍了奥地利著名物理学家玻耳兹曼的生平、主要科学成就、科学思想及哲学思想；揭示了存在于科学研究与哲学研究之间的内在张力；反映了科学家为捍卫和辩护科学信念而展开的哲学争论的深层本质。文章指出，玻耳兹曼是一位深受哲学困扰的物理学家，他毕生对原子论的辩护，对墒与几率等概念的理解，不仅奠定了统计力学的基础，推动了20世纪物理学的发展，而且对20世纪西方哲学的发展产生了重要的影响。     

美国物理学的转型、崛起及其给我们的启示

19世纪,美国物理学一直处于世界科学的边缘.从20世纪20年代后期开始到二战结束这短短的20年间,美国物理学经历了转型、崛起的重要时期,这些机遇的接踵而至是众多复杂因素共同推动的结果.美国实用主义科学传统带来了科学启蒙运动;留德学潮和高等教育的发展为美国培育了现代物理学的土壤;20世纪20年代欧洲伟大学者的频繁访问为美国带来了睿智的思想火花;希特勒无偿赠送的"礼物"为美国物理学的腾飞增添了翅膀;美国人在每一个关键时刻都把握了机遇;20世纪50年代以后,美国迅速成为世界上诺贝尔物理学奖的主要得主就是明证.     

莱比锡学派的特点及其对物理化学的贡献

物理化学是创始于１９世纪末的一门重要的化学分支学科。以奥斯特瓦尔德、范·托夫、阿累尼乌斯为核心的莱比锡学派，摆脱注重有机化学的时尚，以物理学理论和方法来研究化学现象。他们各自的工作相对独立，但所取得的咸果互为补充，因而形成了一个完整的理论体系，共同在化学与物理学的交界处开辟了一个新的领域──物理化学。而三位化学家经历和科学信仰上的相似、性格上的迥然不同，以及他们对物理、数学和实验的态度，都对物理化学的建立和发展起了重要作用。     

论复数的本体论意义与方法论启示

在对复数认识及其在物理学中的应用历史回顾的基础上，本文运用马克思主义哲学本体论，认识论和方法论相统一的方法，将复数和物理学中的复数应用对象作对立统一的辩证分析，从而将复数的本体论意义-实数是空间的数量关系，纯虚数是时间的数量关系，复数则是时空的数量关系显现出来，最后是物理学中的方法论启示。     

分子生物学符号的操作性及其在学科传播中的意义

分子生物学符号系统依靠其所具有的良好操作性成为分子生物学研究中不可或缺的重要工具。同时,分子生物学通过这一套符号系统表达方式进行理论解释,得到了科学界以及社会的认可,迅速发展成为近几十年来最热门的前沿学科。     

郑贞文与中文化学命名

摘要 20世纪中文化学名词发展过程中,郑贞文是贡献最多的其中一位,在无机化学命名方面,影响最深远。在有机化学名词上,用天干符号来表示有机化合物中的碳数目也是由他提出的。中文化学名词规范化的成果——1933年出版的《化学命名原则》,他是重要整理者之一。在化学命名上,郑贞文在1919年发表了《化学定说名略》,次年,他又完成了《无机化学命名草案》(上海：商务印书馆,1920),这本书在无机化学命名上影响深远,被誉“对于化合物之命名,特能推陈出新,诚为命名之圭臬矣”^[5]。至于在有机化学名词上,从1919年开始,郑贞文便提出了一些有机命名原则,次年,他参加了科学名词审查会有机化学普通名词会议,并且提出一些批评与建议。可惜,他的有机名词几经修订,在1932年1月脱稿时,“适值上海抗日之役,竟遭一炬,并多年搜集之参考资料,亦荡然无存。”^[6]不过,至今依然能在《化学定说名略》及他与杜亚泉合著的《有机化学》(上海：商务印书馆,1920),一窥他最原始有机命名的想法与原则。本文研究的重点是将郑贞文在元素、无机及有机化学名词中的想法及原则分开讨论,以便深入了解他在中文化学名词上不凡的贡献与成就。一、20世纪的中文化学名词在元素名词方面,从1908年由清朝学部所编译的《化学语汇》中,便可以知道,傅兰雅和徐寿在《化学鉴原》所提出的元素名词,即以一个偏旁与一个西文第一音节造字而成,已经为我国化学界普遍接受。在无机名词方面,在甲午战争之后,便逐渐受到日文的影响,即在许多无机名词中插入一个化字,尤其是在二元质无机化合物的名词上。如calcium oxide(CaO),在此之前,大部分的名词是依据它的化学式来翻译为钙氧,1895年之后则翻译为氧化钙。而在有机名词方面,中国人就必须重新建立一套有机系统名词。一来,19世纪大部分所翻译的中文有机名词是以傅兰雅音译的名词为主,如迷以脱里以脱里阿美尼(methylethylamine),如此四个字以上的音译名词,为数不少,便很难引起中国人的共鸣。至于丁韪良(1827～1916)、嘉约翰(1824～1901)及毕利干(1837～1894)等人虽然翻译了一些意译的有机名词,然而数量有限,也无法造成流行;而日本有机名词也是以音译为主,自然也无法形成广泛的使用及传播。直至1908年,虞和钦出版了《中国有机化学命名草》,才开始了中文有机化学系统命名^[7]。在20世纪中文化学名词发展的过程中,早些时候,是由科学名词审查会来主导,国立编译馆与中国化学会的成立,更加速了中文化学名词规范化的脚步。不论是科学名词审查会或者国立编译馆,郑贞文都参与其中化学名词制订的工作。尤其是1933年出版的《化学命名原则》,几乎是仰赖郑贞文的热诚与毅力。在前一年召开的教育部化学讨论会上,“译名组提案”是由郑贞文起草的,已成为《化学命名原则》的蓝本^[8]。二、元素名词20世纪初,元素名词受到日文名词的冲击,有些日译化学翻译书则是直接使用日文名词,如水素(氢)、酸素(氧)、窒素(氮)^[9]。有的则是将“素”字放在傅兰雅名词上,如锂素和铍素^[10]。与此同时,江南制造局所翻译的元素名词也蔚为风潮。除了益智书会或者博医会所使用的元素名词外,大部分的元素名词还是采用傅兰雅和徐寿所提出的名词,如《化学语汇》和虞和钦的《中国有机化学命名草》等。自科学名词审查会成立(1916)到《化学命名原则》的出版,在元素名词方面,争议比较多的是氧、氢、氮、氯和砷的翻译^[11]。在氧、氢、氮和氯的名词上,科学名词审查会提出了两种版本。一种是不含“气”偏旁的养、轻、淡和绿,另外一种则是冠有“气”部的昜、巠、和。养、轻及淡是否能简化成羊、巠和炎,进而转变成氧、氢和氮是一个争议的地方^[12]。至于科学名词审查会所比较属意的冠上“气”偏旁的昜、巠和也备受争议,郑贞文则认为,“所造之字,骤观之似极其机巧,细察之则全涉牵强。”^[13]郑贞文认为,oxygen、hydrogen、nitrogen和chlorine等名词,应该翻译为冠上“气”部的养、轻、淡和绿,但可以简化成氧、氢、氮和氯。至于在砷名词上争议,则是在于采用音译的砷,还是传统的砒,或者是由信石所拼成的新字。至于其他元素名词上的译名,由于常常牵涉到是否会与其他元素名词相似音造成混淆,而建议修改^[14]。三、无机化学命名在甲午战争之后,中文二元质无机名词便受到日文的影响,即在两个元素名词之间插入一个“化”字。在早期,谈到二元质无机化合物命名原则,最详细的可能莫过于郑贞文所提出来的方法：拟联缀根名以名之,根名既定,则根与根相结之化合物,可加化字于根名之间(而略根字),称曰某化某,阴根之名居前,阳根之名居后。^[15]至于郑贞文的《无机化学命名草》,共有三篇,则是包罗万象巨细靡遗,各类化合物命名包括齐全。第一篇为元素命名。第二篇则为根基及其化合物命名,涵盖单根及二元化合物、复根及其化合物、错根及其化合物。至于第三篇,则为错化合物的命名。虽然,其中“尚有不易而不便于通行之处不少,为最有系统而有价值之著作”^[16]。事实上,1932年所举行的教育部化学讨论会决定：“单根二元化合物,照郑贞文先生译名商榷乙法之规定命名。”^[17]另外,在无机名词上,比较困难的是错化合物的命名,郑贞文的名词更是独占鳌头。四、有机化学名词《中国有机化学命名草》的出现,开启了中文有机系统命名的时代。因此,虞和钦被誉为“替我国制定有机化合物名称的第一人”^[18]。虞和钦的名词看来有些繁琐,如异性二个一炭矫基易轮质(xylene,间甲基乙基苯)和壹﹒参﹒伍﹒三个一炭矫基易轮质(Mesitylene,1.3.5三甲苯)。另外,他所使用的字也比较深涩一点,如矫质(烷)、羸质(烯)和亚羸质(炔)。郑贞文便针对这些缺失提出一个更简单的有机名词命名,即以完质、欠质和缺质分别来表示虞和钦的矫质、羸质和亚羸质。至于一碳、二碳、三碳等名词,郑贞文则是以甲、乙、丙等天干符号来表示,如此的有机名词看来就比较简洁^[19]。 1920年7月,郑贞文代表丙辰学社出席科学名词审查会有机化学普通名词的会议。由于科学名词审查会的正当性及权威性一开始便受到质疑^[19],再加上有机名词复杂繁琐,所以郑贞文便在会后提出一些批评与建议^[20]。 即使受到许多批评和质疑,科学名词审查会还是奠定了有机化学系统名词的基础,现今所使用的烷、烯、炔、醛、酮和醚等有机名词便是他们所制订的^[21]。另外,虽然科学名词审查会没有采用郑贞文的天干符号,不过之后的中国化学会还是将它纳入有机系统名词中。五、结论在20世纪中文化学名词发展中,在一个庞大而且复杂的命名系统中,似乎没有人能够一枝独秀。不过在这过程中,科学名词审查会、国立编译馆、化学讨论会和中国化学会都扮演了关键的角色,而郑贞文都参与其中,甚至有些时候是主导整个局势的发展。在元素名词上,19世纪由傅兰雅和徐寿所提出的元素名词已经流行多年,虽然有些名词被建议修订,但使用的习惯已经形成,所以20世纪元素名词能够变动的空间非常有限。然而无机及有机名词的情况截然不同,19世纪的名词并未流行。在无机名词上,早期时候,郑贞文就提出较完整齐全的无机命名原则,加上积极地参与这类名词的编译,使他的无机名词成为不可或缺的。在有机名词上,科学名词审查会中所编译的烷、烯和炔三个名词是否受到郑贞文的完、欠和缺的影响,是值得再讨论的重点。至于天干符号的使用是否与郑贞文担任国立编译馆化学名词审查会的主任委员有关,是值得深思的问题。     

合成生物学与工业生物技术

合成生物学是近年来发展起来的新兴学科,因其具有重要的研究意义和巨大的应用开发潜力而备受关注,发展极为迅速。本文对合成生物学的国内外研究概况、发展方向及其对工业生物技术领域的推动作用进行了概述。     

工业生物技术与生物经济

生物经济时代即将来临。生物技术产业由医药生物技术、农业生物技术和工业生物技术3个部分组成。医药生物技术产业是未来生物经济的先导,农业生物技术产业是未来生物经济的基础,工业生物技术产业是未来生物经济的支柱。生物炼制是未来生物产业的核心,分子生物学、系统生物学及合成生物学构成了未来生物技术发展的学科基础,能源作物、分子机器、细胞工厂、过程工程和系统工程是现代生物技术的主要技术平台。     

On Gene’s Action and Reciprocal Causation

Advancing the reductionist conviction that biology must be in agreement with the assumptions of reductive physicalism (the upward hierarchy of causal powers, the upward fixing of facts concerning biological levels) A. Rosenberg argues that downward causation is ontologically incoherent and that it comes into play only when we are ignorant of the details of biological phenomena. Moreover, in his view, a careful look at relevant details of biological explanations will reveal the basic molecular level that characterizes biological systems, defined by wholly physical properties, e.g., geometrical structures of molecular aggregates (cells). In response, we argue that contrary to his expectations one cannot infer reductionist assumptions even from detailed biological explanations that invoke the molecular level, as interlevel causal reciprocity is essential to these explanations. Recent very detailed explanations that concern the structure and function of chromatin—the intricacies of supposedly basic molecular level—demonstrate this. They show that what seem to be basic physical parameters extend into a more general biological context, thus rendering elusive the concepts of the basic level and causal hierarchy postulated by the reductionists. In fact, relevant phenomena are defined across levels by entangled, extended parameters. Nor can the biological context be explained away by basic physical parameters defining molecular level shaped by evolution as a physical process. Reductionists claim otherwise only because they overlook the evolutionary significance of initial conditions best defined in terms of extended biological parameters. Perhaps the reductionist assumptions (as well as assumptions that postulate any particular levels as causally fundamental) cannot be inferred from biological explanations because biology aims at manipulating organisms rather than producing explanations that meet the coherence requirements of general ontological models. Or possibly the assumptions of an ontology not based on the concept of causal powers stratified across levels can be inferred from biological explanations. The incoherence of downward causation is inevitable, given reductionist assumptions, but an ontological alternative might avoid this. We outline desiderata for the treatment of levels and properties that realize interlevel causation in such an ontology.     

郑贞文与中文化学命名

20世纪中文化学名词发展过程中,郑贞文是贡献最多的其中一位,在无机化学命名方面,影响最深远。在有机化学名词上,用天干符号来表示有机化合物中的碳数目也是由他提出的。中文化学名词规范化的成果——1933年出版的《化学命名原则》,他是重要整理者之一。     

国内外合成生物学资助体系及产业投入分析

合成生物学的快速发展引起了世界各国的重视,本文简要描述了合成生物学的发展现状,对比分析了世界主要发达国家的经费资助体系及产业投入方向,查找我国相关方面存在的差距,并提出了下一步发展的策略。     

生物质的抗降解性及其生物炼制中的科学问题

木质纤维素资源的化学成分和结构复杂,目前还缺少能够破坏纤维素结构稳定性的低成本技术,生物降解转化的效率还不能适应大规模工业化要求。国内这方面基础研究相对薄弱,急需针对生物质抗降解屏障与生物转化的难点,围绕其中3个关键科学问题开展研究：（1）植物生物质是如何抗生物降解的——从生物降解转化的角度深入研究这一系列抗性屏障的特性,寻求破解之道,是实现生物质高效转化的基础;（2）微生物是如何攻击植物生物质抗降解屏障的——深入研究微生物降解木质纤维素的机理、多样性以及酶系合成调控,探寻人工构建低成本且高效的复合酶系的可能途径;（3）破解抗性屏障和提高转化效率的可能途径——分子生物学和系统生物学研究的发展为生物的定向设计与改造提供了可能,通过设计和改造植物、微生物及其降解酶系,选育适于转化纤维素为大宗平台化合物的微生物,研究其代谢调控,构建代谢工程菌,研究定向转化的过程及相关产品,结合物理化学预处理技术的研究,可望集成和设计出新的木质纤维素类生物质生物转化液体燃料和化学品的综合生物炼制技术方案。