理论物理与生命科学

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出版者:上海科学技术出版社
作者:郝柏林
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-11-01
价格:30.0
装帧:
isbn号码:9787532343980
丛书系列:
图书标签:
  • 郝柏林
  • 自然科学
  • 物理
  • physics
  • biophysics
  • biology
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具体描述

《宇宙的涟漪:从微观粒子到生命进化的宏大叙事》 本书并非旨在探讨“理论物理与生命科学”的交叉领域,而是旨在带领读者穿越一系列引人入胜的科学探索,从宇宙最基本的构成单位出发,逐步深入到生命的起源与演化,最终触及我们对生命意义的思考。我们不会在这里深入讨论理论物理学在生命科学中的具体应用,而是希望勾勒出一幅更为广阔的科学图景,让你感受科学的力量如何连接起最抽象的概念与最生动的存在。 第一章:时空的基石——量子世界的奇遇 我们将从现代物理学最令人着迷的领域——量子力学开始。你将了解到,我们所熟知的稳定世界,其根基却是建立在一系列奇特而反直觉的量子现象之上。我们将深入探讨原子核的构成,质子、中子以及更深层次的夸克和胶子如何通过强大的核力维系在一起。爱因斯坦著名的质能方程 E=mc²,不仅仅是一个公式,更是揭示了物质与能量之间深刻而普遍的联系,它如同宇宙间的一张隐藏的通行证,连接着恒星燃烧的能量与构成我们身体的基本粒子。 我们将穿越时空的结构,审视相对论如何重塑了我们对空间和时间的认知。广义相对论描绘了一个由质量和能量弯曲的时空,而狭义相对论则揭示了速度与时间之间的相对关系。光速不变原理,这一看似简单的假说,却是整个现代物理学的基石,它颠覆了牛顿的绝对时空观,为我们理解宇宙的浩瀚奠定了基础。你将了解到,黑洞并非仅仅是科幻小说中的奇异天体,而是时空极端扭曲的产物,它们是宇宙中物理定律的终极实验室。 第二章:宇宙的尺度——从星辰大海到原子内部 本章将带领你进行一次跨越尺度界限的宇宙之旅。我们将仰望星空,探索恒星的诞生、生命周期以及它们的死亡如何播撒了构成宇宙万物的元素。从遥远的星系到我们太阳系的行星,你将了解引力如何塑造了天体的结构,以及宇宙膨胀的证据如何支持了我们关于宇宙起源的大爆炸模型。 然后,我们将视角收回到地球,关注构成我们世界的化学元素。这些元素并非凭空产生,而是通过恒星内部的核聚变反应,经过亿万年的演化,最终散播到宇宙空间,成为构成行星和生命的基础。我们将审视元素的周期表,了解不同原子如何通过化学键结合,形成千姿百态的分子。从最简单的水分子到构成生命核心的复杂有机分子,你将看到化学的魔力如何编织出我们周围的物质世界。 第三章:生命的密码——DNA与进化的奥秘 当我们将目光聚焦于地球,生命的存在便成为了最令人惊叹的现象。本章将深入生命的分子基础,揭示DNA——生命的遗传密码。你将了解DNA的双螺旋结构,以及它如何储存和传递着生命的信息。染色体、基因、蛋白质,这些构成生命运作的基石,在分子层面是如何协同工作的?我们将探索基因的复制、转录和翻译过程,理解生命如何从简单的指令中构建出复杂的生物体。 然后,我们将转向生命的宏观演化。从最简单的单细胞生物,到今天丰富多彩的生命形式,达尔文的进化论为我们提供了一个强大的解释框架。自然选择、基因突变、适应与选择,这些机制如何驱动着生命的进步?我们将回顾生命演化的关键里程碑,包括光合作用的出现如何改变了地球大气,复杂细胞的诞生如何开启了多细胞生物的时代,以及恐龙的灭绝如何为哺乳动物的崛起铺平了道路。 第四章:意识的疆域——大脑的奥秘与认知的边界 生命的演化最终孕育出了具有高度智能的生物,而人类的意识,则是生命最神秘、也最引人入胜的领域之一。本章将探索人类大脑的复杂结构,神经元如何通过电信号和化学信号进行交流,形成错综复杂的神经网络。你将了解到,学习、记忆、情感以及创造力,这些我们赖以生存的认知能力,其物质基础究竟在哪里? 我们将追溯神经科学的研究进展,从宏观的脑区功能划分,到微观的突触可塑性,力求揭示意识的产生机制。我们也会探讨感知、注意力和决策等高级认知功能,以及它们如何影响我们的行为和选择。虽然意识的本质仍是科学探索的终极难题,但我们将在本章中呈现当前科学界对这一问题的最前沿理解,并引发你对自身存在的更深层次思考。 结语:科学之光,照亮未知 《宇宙的涟漪》并非一本枯燥的教科书,而是一次心灵的旅程。我们希望通过这些引人入胜的科学故事,激发你对自然世界的无限好奇,让你感受到科学的逻辑之美和探索的乐趣。从微观粒子的量子跃迁,到星辰大海的壮丽景象,再到生命演化的奇迹,我们都在试图理解“我们是谁,我们从哪里来,我们到哪里去”这个古老而永恒的哲学命题。 科学,是人类探索未知最强大的工具。它不断挑战我们的认知边界,揭示宇宙的奥秘,并最终帮助我们更好地理解自身。愿这本书能成为你开启科学探索之旅的起点,让你在科学的星空中,发现属于自己的那片闪耀。

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读后感

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用户评价

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终于有机会拜读了这本《理论物理与生命科学》!作为一名对跨学科知识充满好奇的读者,我一直对物理学严谨的逻辑和生命科学的奥秘交织在一起的可能性感到着迷。收到这本书的那一刻,我便迫不及待地翻开。书的封面设计就散发着一种沉静而深邃的气息,淡淡的蓝色背景上,抽象的粒子轨迹与生物 DNA 双螺旋交错,仿佛预示着一场跨越宏观与微观、物质与生命的对话。阅读过程中,我惊喜地发现,作者并非简单地将两个领域的知识堆砌,而是巧妙地构建了一个完整的知识框架,循序渐进地引导读者进入一个全新的认知领域。 从物理学的基础概念出发,例如量子力学的叠加态和纠缠,如何被用来理解生物体内的信息传递和分子相互作用,这部分内容让我茅塞顿开。我一直认为,生命现象的复杂性可能隐藏着我们尚未完全理解的物理规律,而这本书恰恰提供了许多引人入胜的解释。作者以非常生动的语言,将抽象的物理概念具象化,并通过大量的实例,例如酶催化反应中的量子隧穿效应,以及生物钟的振荡机制与经典物理中的耦合振子模型之间的联系,让我对生命活动有了更深层次的理解。

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这本书的结构安排非常合理,从基础的物理概念,到复杂的生命系统,再到前沿的研究方向,层层递进,环环相扣。作者在引述过程中,引用了大量经典文献和最新的科研成果,保证了内容的科学性和权威性。同时,书中穿插的案例分析和图示,也极大地增强了阅读的趣味性和直观性,使得晦涩的理论也变得生动起来。 我特别喜欢书中关于“信息”在生命系统中的角色的论述。从DNA的遗传信息,到神经元的信号传递,再到免疫系统的识别机制,信息无处不在,并且遵循着一定的物理规律。作者将信息论和统计力学相结合,来解释生命系统的运作机制,这是一种非常新颖且富有洞察力的视角。

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对于任何一个对科学的终极问题——“生命是什么?”——感到好奇的人来说,《理论物理与生命科学》都提供了一个极具价值的阅读体验。它不是一本简单的科普读物,也不是一本深奥的学术专著,而是介于两者之间,恰到好处地平衡了严谨性与可读性。 我尤其欣赏书中对“涌现”现象的分析,即简单单元的组合如何产生复杂、不可预测的宏观行为。从单个原子如何组成分子,再到分子如何形成细胞,细胞如何构成生物体,每一个层级都存在着“涌现”的奇迹。作者用物理学的语言,为这些奇迹赋予了科学的解释,让我对生命系统的复杂性和多样性有了更深刻的理解。

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这本书在探讨理论物理概念与生命科学应用之间的联系时,展现出了极高的原创性和前瞻性。它不仅仅是知识的罗列,更是一种思维方式的引导。例如,书中关于量子生物学的一些前沿猜想,虽然目前可能还没有完全被证实,但其严谨的逻辑推导和对未来研究方向的深刻洞察,足以让我对这个新兴领域充满期待。 我尤其欣赏作者在处理一些尚未完全解决的科学问题时,所展现出的审慎态度和对不同观点的包容。书中关于意识的物理学本质的探讨,虽然仍是一个开放性的问题,但作者通过对信息处理、计算模型以及量子力学在认知过程中的潜在作用的分析,提供了一个引人深思的框架。这种敢于触碰前沿、探索未知,同时又保持科学严谨性的态度,让我对作者的学识和研究功底深感敬佩。

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《理论物理与生命科学》这本书,在我看来,更像是一次思维的旅行,它带领我穿越了宏观宇宙的星辰大海,也潜入了微观细胞的奇妙世界。物理学中的普适性原理,在生命科学的土壤中,绽放出了别样的花朵。作者在论述过程中,善于运用类比和形象化的语言,将复杂的理论变得易于理解,即使我并非物理学或生物学专业的学生,也能从中获得极大的乐趣和收获。 例如,书中对生物钟的描述,我将其理解为一种“时间的物理学”,一种生命体对宇宙周期性变化的内在响应。又比如,对蛋白质折叠过程的模拟,让我看到了一个由无数微小粒子组成的系统,如何通过遵循特定的物理规律,最终形成具有特定功能的复杂结构。这种“从简单到复杂”的演化过程,正是物理学和生命科学共同关注的核心命题。

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这本书的第二部分,将物理学中的统计力学和热力学原理,应用于解释生命系统的涌现行为,更是让我爱不释手。我一直对生命的自组织能力感到惊叹,而统计力学中的熵增原理和自由能概念,在书中被巧妙地用来阐述生命系统如何能在开放环境中维持低熵状态,并完成复杂的生命过程。特别是关于信息熵在基因调控网络中的作用,以及非平衡态热力学如何描述细胞的能量代谢和物质运输,这些内容对于我这样非专业背景的读者来说,既有挑战性,又充满启发。 作者在阐述这些理论时,并没有使用过于晦涩的数学推导,而是着重于概念的理解和直观的逻辑联系。通过对细胞膜的离子通道模型,以及蛋白质折叠过程的相变描述,我仿佛能看到生命在微观层面上的物理化学驱动力。书中关于生命起源的物理学解释,例如早期地球环境下的化学反应和能量来源,也提供了全新的视角,让我对生命的诞生不再仅仅停留在生物学的层面,而是开始思考其背后的物理基础。

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这本书最令我印象深刻的一点,是它所展现出的学科交叉的强大生命力。理论物理的抽象概念,在生命科学的现实世界中找到了它们的应用场景,同时也反过来,生命科学的复杂问题,也为理论物理的研究提供了新的灵感和方向。 我特别关注书中关于“生物力学”的论述,从细胞骨架的力学性质,到肌肉收缩的分子机制,再到生物体的运动和结构,都离不开物理学的原理。作者将这些力学模型与热力学、量子力学等结合起来,构建了一个更加完整的生命运动图景,让我对生物体的设计和功能有了全新的认识。

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对于那些对科学前沿领域充满好奇,或者希望拓展自己知识边界的读者来说,这本书无疑是一份珍贵的礼物。它不仅能够提升我们对物理学和生命科学的理解,更能启迪我们思考“生命”的本质,以及宇宙万物之间普遍存在的联系。我从书中获得的,不仅仅是知识,更是一种新的观察世界的方式,一种将不同学科的视角融合,从而获得更全面、更深刻理解的能力。 书中关于遗传信息传递的物理学模型,以及基因编辑技术中的分子动力学模拟,都让我看到了理论物理如何为现代生物技术的发展提供强大的理论支撑。我甚至开始思考,未来可能出现的、由物理学原理驱动的“人造生命”或者“生物计算机”,这本书所探讨的正是这条道路上的重要基石。

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不得不提的是,书中关于复杂系统理论在生命科学中的应用,是另一个让我印象深刻的部分。从神经元网络的信号传递,到免疫系统的识别与响应,再到生态系统的物种互动,这些看似独立的生命现象,在作者的笔下,都呈现出复杂的动力学行为和网络结构。作者运用了图论、分形几何等工具,来分析这些系统的鲁棒性、适应性和演化规律,让我看到了不同层级生命现象背后统一的数学语言。 特别是关于自适应网络的研究,让我对生物体的动态平衡有了更深刻的认识。书中通过对神经网络的学习和记忆机制的建模,以及对免疫细胞群体协同工作的描述,展示了生命系统如何通过不断调整自身的连接和参数,来适应不断变化的环境。这种“涌现”出的智能,让我对“生命”这个概念有了更广阔的理解,它不再仅仅是基因的复制和传递,更是一种动态的、不断演化的系统属性。

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读完《理论物理与生命科学》,我感觉自己打开了一扇通往全新知识领域的大门。它让我看到了,那些曾经看似独立、甚至有些遥不可及的学科,其实存在着深刻的内在联系。物理学严谨的数学框架和普适的自然规律,为理解生命现象提供了强大的工具和模型。 书中关于量子现象在生物学中的可能作用的探讨,尤其是对光合作用能量传递的量子相干性解释,让我对生命的精妙之处感到由衷的赞叹。这些微观层面的量子效应,是如何在高效率地驱动宏观生命活动的?这本书提供了一些非常前沿的解答,让我对接下来的科学研究充满了期待。

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想不太明白蛋白质运动,关于模拟计算介绍的很好。药物设计模型利用的多半是统计力学和量子力学

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