复旦大学：《理科学与生命科学》讲义

数理科学与生命科学 郝柏林 复旦大学理论生命科学研究中心 中国科学院理论物理研究所 http://www.itp.ac.cn/hao/

数理科学与生命科学 郝柏林 复旦大学理论生命科学研究中心 中国科学院理论物理研究所 http://www.itp.ac.cn/~hao/

科学、宗教与艺米 同源而殊途:同源于描述和解释自然、人类以 及人和自然的关系。 数学是自然科学的“画笔”:定量而不仅是定 性地掌握自然规律。 科学结论具有可以定量检验的预测能力。 “数学”和“定量”包括解析、数值、图形和 其它主要由现代计算杋提供的模拟手段。 物理学已经成为鼎立于实验、理论和计算三大 支柱上的成熟的学科。生物是物,生物学也会 受到物理学的启发

科学、宗教与艺术 • 同源而殊途：同源于描述和解释自然、人类以 及人和自然的关系。 • 数学是自然科学的“画笔”：定量而不仅是定 性地掌握自然规律。 • 科学结论具有可以定量检验的预测能力。 • “数学”和“定量”包括解析、数值、图形和 其它主要由现代计算机提供的模拟手段。 • 物理学已经成为鼎立于实验、理论和计算三大 支柱上的成熟的学科。生物是物，生物学也会 受到物理学的启发

生物是物 生物有理

生物是物 生物有理

天地有大美而不言,万物有 成理而不说。夫圣人者原天 地之美,而达万物之理。 庄子,《知北游》

天地有大美而不言,万物有 成理而不说。夫圣人者原天 地之美，而达万物之理。 庄子，《知北游》

物含妙理总堪 (北京颐和园铜亭出口处对联下联)

物含妙理总堪寻 (北京颐和园铜亭出口处对联下联)

海潜空飞齐物理以归 天造地设合人力而成三 (厦门集美鳌园陈嘉庚墓碑背面对联

海潜空飞齐物理以归一 天造地设合人力而成三 (厦门集美鳌园陈嘉庚墓碑背面对联)

细推物理须行乐 何用浮名绊此身 杜甫 耳目之察,不足以分物理。 《淮南子。览冥训》 需要仪器观测和理论思维

细推物理须行乐 何用浮名绊此身 杜甫 耳目之察，不足以分物理。 《淮南子。览冥训》 需要仪器观测和理论思维

物理学与生物学的相互促进 由来已久 电学和电生理学同时诞生 C. A de Coulomb. 1785 L Galvani. 1791

物理学与生物学的相互促进 由来已久 电学和电生理学同时诞生 C. A. de Coulomb, 1785 L. Galvani, 1791

生物学为物理学启示过能量守恒 医生R.J. Mayer(1842):受动、静脉血 色差别启发,第一个给出热功当量 物理学家J.P. Joule(1843):热功当量。 现役军医H. von helmholtz(1847):把能 量守恒从机械运动推广到热、电、磁乃至 生命现象。(24年后任物理教授) (感谢刘寄星博士核实姓名年代)

生物学为物理学启示过能量守恒 • 医生R. J. Mayer (1842)：受动、静脉血 色差别启发，第一个给出热功当量。 • 物理学家J. P. Joule (1843)：热功当量。 • 现役军医H. von Helmholtz (1847)：把能 量守恒从机械运动推广到热、电、磁乃至 生命现象。（24年后任物理教授） （感谢刘寄星博士核实姓名年代）

物理学为生物学提供过大量工具 光学显微镜(1590): 细胞(1665) 细菌( Antonie van Leeuwenhoek,1683) Muller确认细菌为一类生物,1773) Ⅹ射线衍射晶体结构分析 DNA双螺旋结构( JD Watson, FHC Crick,1953) 肌红蛋白、血红蛋白晶体结构(1957,1959) 电子显微镜、扫描电镜、隧道扫描电镜

物理学为生物学提供过大量工具 • 光学显微镜(~1590)： 细胞(1665) 细菌(Antonie van Leeuwenhoek,1683) (Muller确认细菌为一类生物, 1773) • X射线衍射晶体结构分析 DNA双螺旋结构（JD Watson,FHC Crick,1953） 肌红蛋白、血红蛋白晶体结构（1957,1959） • 电子显微镜、扫描电镜、隧道扫描电镜