数学和物理在生命科学研究中的作用分析

数学和物理在生命科学研究中的作用分析 本文关键词：科学研究，物理，作用，数学，生命

数学和物理在生命科学研究中的作用分析 本文简介：摘要：生命科学是研究生命现象以及生命活动本质等内容的专业学科,在目前人类的认知水平之下,生命科学的理论内容可以用以解释世界范围内各种生物间以及生物与环境之间的千丝万缕的复杂关系,辅助人类更客观地认识和了解世界的本质。从以往有关生命科学的研究内容中可知,生命科学与多种学科间的联系是真实存在的,尤其是数

数学和物理在生命科学研究中的作用分析 本文内容：

　　摘要：生命科学是研究生命现象以及生命活动本质等内容的专业学科, 在目前人类的认知水平之下, 生命科学的理论内容可以用以解释世界范围内各种生物间以及生物与环境之间的千丝万缕的复杂关系, 辅助人类更客观地认识和了解世界的本质。从以往有关生命科学的研究内容中可知, 生命科学与多种学科间的联系是真实存在的, 尤其是数学学科、物理学科知识理论的交叉融合, 令生命科学体系的研究大放异彩。基于此, 就数学和物理学科理论内容在生命科学研究中的应用做以阐述, 以期相关内容能为生命科学研究带来启示。

　　关键词：数学; 物理; 生命科学研究;

　　在既往的研究工作中, 有关“跨学科”的研究活动较为丰富, 此类型项目的研究成果中最显着的一点便是将知识体系构建成为交叉学科的项目, 这项成绩的取得为研究工作的推进打开了一扇新的大门。实际上, 自然界的各种现象之间本就存在着千丝万缕的联系。因此, 将数学与物理等学科理论内容纳入到生命科学研究项目中进行探讨就不足为奇了。从研究及实践过程来看, 将数学和物理学科知识导入生命科学中应用有着较高的实践价值。

　　1 数学学科理论内容在生命科学研究中的实际应用分析

　　从理论上来看, 数学与应用数学的专业特点较为突出, 该学科的知识与理论内容较为抽象, 涉及到诸多有关数量关系以及空间形态的专业内容, 且有着较为独特的应用符号体系与公式结构, 往往需要十分严密的逻辑性思维才能将其中的奥秘解开[1]。基于此, 将数学与应用数学的理论内容与生命科学研究项目联系到一起, 能够有助于我们更理性地认识生命现象与解决生命科学有关的问题。

　　1.1 数学与应用数学的专业特点分析

　　数学学科的内容对于绝大多数人来讲都不陌生。事实上, 数学与应用数学的专业特点显着, 即有着高度抽象、逻辑缜密且应用广泛等特征。凭借当前人类的认知可以确定这样一点内容, 那就是自然界一切事物都处在动态化的运动过程之中。同样, 数学与应用数学的相关知识也正是如此。从具体来看, 无论是自然数还是整数的区分, 以及从整数到小数、分数等数量概念的划分, 都处在不断地发展变化之中, 影响着人们对某些抽象问题的理解。此外, 在人们描述空间理论知识时, 往往应用长方形面积计算、圆柱体体积计算等内容来辅以阐述, 并运用相关的数学公式来进行呈现, 最终, 人们可以清楚的看到, 自然界中的一切生命形态都是在不断运动中发生变化的。从种种现象与理论架构中, 可以总结出, 数学与应用数学的知识体系较为缜密, 而且这样的理论内容与生命科学研究相契合。

　　1.2 数学学科知识在生命科学研究过程中的具体应用

　　从已有的关于生命科学研究项目的研究资料中不难发现, 自从20个世纪中叶开始, 国内外专家学者对于生命科学领域内容的研究越来越重视, 人们强烈意识到生命科学相关理论知识对于人类未来的发展与存亡有着重要联系。探索至今, 作为21世纪的核心研究项目之一的生命科学研究有了新的突破, 那就是将数学学科内容融入到生命科学领域的研究项目中, 发挥数学科学在生命科学项目研究理论及具体实践过程中的巨大能量。针对生命科学本身的研究往往停留在客观地认识生命现象、世界本质以及发展规律等内容, 在融合了数学理论内容以后, 人们对很多境况的研究目的与分析角度就会有所转变。例如:从农业生产的角度来看, 农作物的生长过程需要具象的数学统计概率等内容来支撑, 计算出农业科学化生产的总体产值, 这对于总结生命科学理论知识有着较为重要的作用。从实际情况来看, 数学注重的是理论内容的科学性, 而生命科学研究注重的是生命本身的科学性, 就从这一点内容来看, 数学与生命科学的理论根基是相一致的, 将数学应用到生命科学的研究体系中起到了数据支撑的重要作用。

　　2 物理学科理论内容在生命科学研究中的实际应用分析

　　与数学学科一样, 物理学本身的学科特征也较为明显, 该学科主要用以解释多种自然现象与生活现象等内容, 为人类解决了诸多生活中的实际问题。早在上个世纪八十年代中后期, 自从激光光镊技术被人类研发出来以后, 该项技术在生命科学研究中的实际应用越来越广泛。激光光镊技术的基本原理与生物科学研究的理论精髓相契合。

　　2.1 物理学科的特征分析

　　物理学科的特征在于它的适应性与科学性等方面。物理科学内容与生命科学研究的有效融合, 为人们展示了一系列更为直观的生命科学研究成果。从总体来看, 生命系统是一个较为特殊的结构, 其内部之间或生命系统与周遭环境之间发生着不间断的物质、能量与信息的交换, 在整个动态化的过程中, 物理科学的融入有助于解释生命科学研究过程中所遇到的种种问题, 并赋予生命间物质与能量的转换过程以新的生命[2]。

　　2.2 激光光镊技术在生命科学研究中的具体应用研究

　　激光光镊技术是应用了高度汇聚的激光束所形成的三维势阱来俘获并控制微小颗粒的一种物理技术[3]。该技术在生命科学研究中的实际应用极具价值, 通过分析生物微粒的动态力学特性, 以及依照该特性来进行生命科学试验, 将生物样品进行有效连接, 获取到有关生物结构以及生物分子间相互作用的理论内容, 以便于人类进一步了解世间生命活动的规律。实际上, 从物理学的角度来看, 生命科学研究项目与物理科学在研究方法上能够互相借鉴, 尤其是有关分子结构变化、物理效应等热物理问题的解析, 以及“热休克蛋白”等项目的研究与交流, 为物理学与生命科学之间搭建了一架桥梁, 为人类文明添加了重要的一笔[4]。

　　3 数学和物理学科理论在生命科学研究中的实际意义

　　从现实的境遇来看, 人们对生命科学项目的研究可以让人类自身能够更客观地认识自我、认识所有生命现象的特征, 解开限制人类认知水平提高的问题, 打通一条通往科学之门的渠道。生命科学是一门博大精深且有极为复杂的学科, 对该学科的探究少不了数学与物理学科理论的支撑, 在诸多交叉学科内容的辅助之下, 生命科学研究才能够取得长足的发展与进步。

　　3.1生命科学研究的侧重点

　　从本质上说, 对于生命科学研究即为对人类日常生活的研究, 因为在以人类为主导的世界环境中, 无论是医学领域、农业领域, 甚至是科技领域的探索和研究, 都是在人类意志的驱使下进行的。事实上, 我们都可能犯过这样一个思维错误, 那就是认为数学、物理学、生物学等学科与现实生活相距甚远, 实际上, 这些理论知识不光是源于生活, 还相互有着密切的关联性。有人曾经这样比喻生命科学与数学、物理学等其他学科间的关系, 即将其比喻成江河与胡泊的关系, 当生命科学这条河流需要数学、物理学等理论内容的补给时, 后者要为其提供充足的生命能量, 相反, 当数学、物理学科的知识需要找寻一个支点来解释现象时, 则需要从江河之中汲取生命的养分, 转变人们在分析独立学科知识体系的固化思维[5]。总而言之, 对于生命科学的认知, 要需要人们世界观、人生观的巧妙融合。

　　3.2 生命科学研究在自然科学中的重要地位

　　从学科归属来看, 很难将生命科学归属到某一个具体的门类之中, 因其与多学科之间都有着极强的联系性, 但同时我们又能够清楚的看到, 生命科学研究在整个自然科学中所处的核心地位, 令数学、物理等学科向生命科学研究靠拢。生命科学研究的对象是整个生物界及其与环境的相互作用, 揭示新的原理和探索新的技术, 进行多学科的交叉和渗透, 并广泛应用生命科学的理论和方法去解决当今人类面临的食物、人口、健康、资源、生态、环境、能源、信息和材料等问题[6]。因此, 人类对于生命科学的研究以及相关理论的实践推动着整个自然科学的快速发展, 为人类的演进与社会文明的推进带来了较充足的动能。生命科学是自然科学的一个重要组成部分, 生命科学的发展, 将导致自然科学进入复杂性研究的新领域, 生命科学的进步, 也向数学、物理学、化学以及技术科学提出了许多新问题、新概念和新的研究领域[7]。

　　研究生命科学少不了数学、物理等交叉学科的支撑, 因相关理论内容都是相通的。而且, 从自然界的视角来看, 数学、物理学科的存在都是为了解答人类对生命科学现象的疑问, 更好地发展人类文明, 拓展以人类为主导的世界格局。将数学、物理等学科知识应用与生命科学研究过程中, 能够促使其更加高效地控制生命活动, 进而改造人类赖以生存的环境。人们对数量关系、物理现象等内容的认知, 能够联系到生命科学的变化趋势以及某种现象对人类乃至生物界所产生的影响, 从而有效避免对生命科学现象的误判断, 这样一来, 研究生命科学不仅能够丰富人类文明, 而且有助于人类与其他生物和谐共处, 共建美好家园。

　　4 结语

　　通过研究数学与物理这两个学科的理论内容在生命科学研究中的实际应用, 可以进一步明确这样一点内容, 那就是交叉学科研究项目的推进需要综合各类型知识点, 往往不同学科之间的理论内容都存在着一定的共通性与联系性。从研究的过程中能够了解到, 探究数学与物理学科理论在生命科学研究中的意义较大, 因二者的基础理论内容对生命科学的探索有着较为重要的支撑作用。可以说, 数学知识体系与物理学专业内容是研究生命科学所必不可少的部分, 涉及到诸多交叉的理论知识。由此可见, 在当前的知识水平下, 我们对任何一项专业学术内容或项目实践等内容的研究都不是孤立的。

　　参考文献
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　　[2]王汝宽.生命科学研究理念和方法学革命及其影响.医学研究杂志, 2010, 1 (1) :10-11.
　　[3]李银妹, 楼立人.生命科学研究中的光镊技术.生命科学仪器, 2010, 4 (4) :10-11.
　　[4]薛红卫, 汤章城.空间站生命科学研究的分析和思考.载人航天, 2011, 5 (5) :10-11.
　　[5]张晓晖, 吴建光, 李银妹, 等.光镊技术在生命科学研究中的应用.激光与光电子学进展, 2010, 6 (6) :29-31.
　　[6]叶年斌.论数学科学及大众化数学教育.高等函授学报:自然科学版, 2011, 4 (4) :55-56.