生物的凝聚态

第七节　生物的凝聚态

生物大分子在生物体中处于液体状态，生物体的这种凝聚态既不像液体那样的无序，又不像固体那样高度有序，只有这样才能完成多方面的生物功能。生命物质实际上是一种凝聚态的物质，凝聚态物质是由大量粒子所组成，且粒子之间的相互作用较强。计算凝聚态物质的结构和性质所面临的难题仍然是个多体问题，要解决它，在数学上是很困难的。大量粒子的系统有一个由量变到质变的问题，因此我们不能仅仅把注意力集中在解决多体问题上，而要探索一些新的规律。除了进行统计物理研究外，还必需注意物理模型的研究，从实验结果出发，提出反映凝聚态主要特性的物理模型或许是解决这个问题的重要方法。在研究凝聚态物理中所形成的准粒子概念是一个重要的概念，可推想这些准粒子的元激发与生物的功能是紧密相联系的。

液晶既具有液体的流动性，又具有固体的有序性，是有序流体的总称。液晶还对热、光（包括辐射）、电、磁、声、机械力与化学环境等有灵敏的响应，这些响应都是完成生物功能所必需的。因此有理由推测，生物体内的能量与信息传递，生物体的视觉、嗅觉、触觉、听觉等各种灵敏感受系统均与生物的液晶态密切相关。事实上，生物膜处于液晶态已为实验所证实，有关液晶的理论主要有微观的统计理论及宏观的连续理论。结合液晶的物理模型发展液晶的量子统计理论，可能会对生物的功能研究更有意义。

生物膜液晶态

在21世纪，物理学将更精致、更复杂，仍将是自然科学的基础，物理学在生命科学中，除继续保持上述作用之外，还会在发展改善人类生存条件和促进社会进步中发挥更大的作用。21世纪的生物学，仍然会同发展着的物理学和化学以及数学相结合继续设计出符合生物特性的实验方法，去探索人类生命的奥秘，并带动其他学科的发展。21世纪生命科学对自然科学所起的作用绝不亚于20世纪的物理学，可以预料，21世纪的物理学和生命科学的交叉和渗透，将从提供实验方法和手段的阶段向直接面对生物学的重大问题的连结阶段过渡。物理学与生命科学的这种高层次交叉、结合，将会在21世纪初出现崭新的面目，带来新的科学革命。

实践馆：

1.了解什么是生物物理学？生物物理学的研究内容有哪些？

2.结合自己现有的生物学知识和物理学知识，尝试一下可以做哪些创新研究。