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出版者:

作者:Beddard, Godfrey

出品人:

頁數:816

译者:

出版時間:2008-3

價格:$ 79.04

裝幀:

isbn號碼:9780199230914

叢書系列:

圖書標籤:

• 數學
• 化學
• 生物分子科學
• 應用數學
• 物理化學
• 生物化學
• 計算化學
• 建模
• 數據分析
• 科學計算

好的，以下是一份關於一本名為《Applying Maths in the Chemical and Biomolecular Sciences》的圖書的詳細簡介，該簡介旨在涵蓋該領域的核心內容，同時避免提及您提供的特定書名。 --- 書名：數學方法在化學與生物分子科學中的應用 內容簡介 本書旨在為化學、生物化學、生物物理學以及相關生命科學領域的學生、研究人員和從業者提供一套全麵且實用的數學工具和概念框架，用以理解、建模和解決該領域中復雜的定量問題。隨著科學研究的深入，實驗數據日益龐大和復雜，對精確的數學描述和分析能力的需求也變得至關重要。本書不側重於純粹的數學理論證明，而是強調這些數學工具如何具體地轉化為解決實際科學問題的有效手段。 全書結構清晰，從基礎概念的復習和鞏固開始，逐步深入到高級的應用領域。它力求在嚴謹性與可操作性之間找到完美的平衡，確保讀者在掌握必要數學技能的同時，能夠將這些知識無縫地應用於其專業領域。 第一部分：基礎數學工具與模型構建 本部分首先迴顧瞭化學與生物分子科學研究中不可或缺的基礎數學知識。內容涵蓋微積分在描述變化率和纍積效應中的應用，特彆是對於反應動力學、濃度梯度以及熱力學過程的描述。偏微分方程（PDEs）的基礎概念被引入，為理解空間和時間依賴性的物理化學過程奠定基礎，例如擴散現象和分子遷移。 綫性代數是理解和處理多維數據、係統分析以及量子化學中的核心工具。本部分詳細闡述瞭矩陣運算、特徵值與特徵嚮量在化學平衡、光譜分析以及結構建模中的應用。此外，復數、嚮量代數和概率論的基礎知識也被係統地梳理，特彆是概率論在統計熱力學和分子集閤行為描述中的重要性。 第二部分：動力學、反應與傳輸過程的數學描述 本部分的核心聚焦於化學和生物係統中的動態過程。反應速率論是關鍵內容之一，本書詳細討論瞭微分方程如何被用來建立和求解描述單分子、串聯反應和競爭性反應的動力學模型。讀者將學習如何通過模型的擬閤來確定反應級數、速率常數以及活化能。 傳輸現象（Mass Transfer and Transport Phenomena）是理解生物和化學係統中物質分布的關鍵。擴散方程（Fick’s Laws）和對流-擴散方程在描述細胞內物質運輸、酶催化反應器設計以及生物膜上的物質交換方麵得到瞭深入探討。此外，本部分還涉及瞭非綫性動力學，包括極限環和混沌理論在某些復雜生物過程（如振蕩反應）中的潛在應用。 第三部分：統計力學與分子係統建模 理解宏觀性質如何從微觀分子行為中湧現，是現代物理化學的核心挑戰。本部分深入探討瞭統計力學的基礎，包括係綜理論（正則、巨正則係綜）以及它們如何導齣熱力學基本方程。玻爾茲曼分布、配分函數及其在計算平衡常數、蒸汽壓和溶解度等熱力學量中的應用被詳盡解析。 在分子層麵上，本書介紹瞭濛特卡洛（Monte Carlo）模擬和分子動力學（Molecular Dynamics, MD）的基本算法原理。這些計算方法被用來模擬原子和分子的隨機運動、能量最小化、構象搜索以及預測材料和溶液的結構性質。讀者將瞭解如何設置模擬參數，並對輸齣數據進行有效的統計分析。 第四部分：光譜學、結構分析與數據處理 現代化學與生物分子科學高度依賴於光譜數據。本部分講解瞭傅裏葉變換（Fourier Transforms）在處理核磁共振（NMR）、紅外（IR）和質譜（MS）數據中的核心作用，闡釋瞭如何利用傅裏葉分析將時間域或空間域信號轉換為頻率域信息以進行結構解析。 此外，本部分還涵蓋瞭誤差分析、迴歸分析和最小二乘法在實驗數據擬閤中的應用。如何科學地評估實驗數據的可靠性、區分信號與噪聲，以及如何使用多變量分析技術（如主成分分析 PCA）來處理復雜的高維光譜數據集，是本部分的重要內容。針對特定應用，如X射綫晶體學和冷凍電鏡（Cryo-EM）數據處理中涉及的傅裏葉變換與逆變換的應用，也進行瞭相應的介紹。 第五部分：生物分子係統的數學視角 最後，本書將焦點投嚮生物分子科學這一前沿領域。分子生物學的許多過程本質上是信息處理和係統控製的過程。本部分詳細分析瞭酶促反應動力學（Michaelis-Menten機製及其變體），並擴展到代謝網絡和信號轉導網絡的建模。使用圖論和網絡分析工具來理解生物大分子相互作用網絡（如蛋白質-蛋白質相互作用網絡）的拓撲結構和功能，是本部分的一個亮點。 在生物物理學方麵，本書討論瞭拉伸聚閤物（如DNA和蛋白質）的統計力學模型，以及如何利用熵和自由能原理來解釋生物分子的摺疊、結閤與識彆過程。 總結 本書的特點在於其強烈的應用導嚮性。它不僅提供瞭必要的數學公式和方法，更重要的是，指導讀者如何“思考”這些數學工具在具體的化學與生物分子問題中的意義。通過大量的、源自真實研究案例的例題和練習，讀者將被培養成能夠熟練運用數學語言來描述、預測和創新性解決復雜科學問題的復閤型人纔。掌握這些技能，是成為現代科學研究中一名有效工作者的關鍵所在。

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