物理学和现代技术精析.ppt

目录 第一章物理学对人类的影响 第二章物理学对当代科技的影响 第三章物理学与其他学科的关系 第四章物理学在各领域中的技术应用 s34物理学与生物学的关系 生命是物质的,所以物理学的发展也必定要涉及涵 盖生命物质的规律的研究。物理学与其他自然科学交 叉与相互作用,曾经产生并形成了科学物理学、生物 物理学和心理物理学、天体物理学、地球物理学、大 气物理学、海洋物理学和空间物理学等诸多的交叉学 科,这种交叉和相互作用最突出的表现还在于,20世 纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的变化 ,也就是DNA双螺旋结构的发现以及分子生物学的信 DNA双蝶结构 沃森、克里克 DNA双螺旋结构模型 高清mp4 DNA分子结构立体模 型标清 Bac百 在生物学的成长过程中,物理学曾从各方面予以慷慨的 援助和及时的扶持。 从历史上看,若没有显微镜的发明,那么细胞生物学和 胚胎发育学的研究将流于空泛; 同样从现代来看,若没有X-衍射技术的帮助,DNA双螺 旋模型结构的发现只能是一个神话,直至今天,由于必威体育精装版 扫描隧道显微镜的应用,用它不仅可以直接观察DNA双 螺旋结构,而且还由此发现了三链状DNA结构的存在 但是,比这些物理仪器更为重要的是,物理学家的思 维方式、工作态度对生物学研究所产生的深远影响,这 种影响来自于物理学家与生物学家的频繁接触,更来自 于物理学家直接跨入生物学研究的行列,分子生物学的 孕育、诞生过程就明显地体现了这一点。 牛顿在方法论上的重大成功之处即在于从复杂多变的客 体中,分解抽象出一个简单的“质点”模型,经典力学的 宏伟大厦即奠基于这一模型之上。于是,从复杂多变的世 界中寻找简单性、同一性,寻拢质点模型,就成了经典 物理学思维的一个显著特征。值得注意的是,这种求同思 维怡与传统生物学中的求异思维形成截然不同的两种研究 风格。 因为生命世界自有其多样性,高等生物(如大象)与低等 生命(如病毒)之间,在体制结构、生理功能上所显示出 来的巨大差异,使生物学家往往习惯于从差异性方面去总 结生物界的规律。正是在这一境况中,物理学家求同性 简单性思维方式的引入,犹如一股清新之风,打破了生物 学家固有的思维定式,从而开辟了一个崭新的研究领域, 这就是以噬菌体、细菌为主要研究对象的分子生物学时代 的到来。揭开分子生物学时代惟幕的中心人物之一,是德 国物理学家德尔布吕克 作为量子力学奠基人玻尔的学生,德尔布吕克对互补性 原理感受颇深。玻尔认为互补性现象同样可在生物学中发 现,由此激发了德尔布吕克对生物学研究的浓厚兴趣。于 是在20世纪30年代中期,德尔布吕克在柏林从事铀分裂 研究之余,常常参加一个由物理学家和遗传学家共同组成 的小型讨论组,关注遗传学的前沿问题。柏林小组的成立 ,标志着物理学家开始涉及遗传学领域 分子生物学时代诞生的标志是DNA双螺旋模型的建 立。它代表着生物学与物理学的完美结合 1953年,美国生物学家沃森和英国化学家克里克发 现了DNA双螺旋结构。 1954年,俄国籍的美国物理学家伽莫夫提出核苷酸 三联体的遗传密码。 1958年,克里克提出了遗传信息传递从DNA到RNA 再到蛋白质的中心法则 1961年,法国生物学家雅各布和莫诺提出了基因的 功能分类和调节基因的概念等。 在这些以后,几乎所有对生命现象的研究,都深入到了分 子水平,去寻找生命本质规律,分子生物学成为生命现象研 究的核心领域,发展成为了发展生物技术的源泉 1970年,基因重组开辟了基因技术工程应用的可能性,从 而使人类看到了运用生物技术造福人类的广阔的前景。生命 科学的这种革命性的变革正是物理学、化学和生物学等相互 交叉的结果,在这个过程中,物理学的概念与方法以及物理 学家深入到生命科学领域进行探索,为此做出了重要的贡献