生物物理学的形成与发展
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。
形成与发展
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的现象;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。
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。
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,中国已于1982年参加了这个组织。从国际生物物理学会成立,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。发达国家均投入很大的力量致力于这门学科的研究工作。中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。
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