Biophysics: Searching for Principles

تعامل بین زمینه‌های فیزیک و زیست‌شناسی به بیش از یک قرن پیش می‌رسد، و برخی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در زیست‌شناسی - از کشف ساختار DNA تا تصویربرداری از مغز انسان - شامل همکاری در سراسر این مرز رشته‌ای بوده است. برای نسل جدیدی از فیزیکدانان، پدیده های زندگی چالش های هیجان انگیزی را برای خود فیزیک ایجاد می کند و بیوفیزیک به عنوان زیر شاخه مهم این رشته ظاهر شده است. در اینجا، ویلیام بیالک اولین مقدمه در سطح فارغ التحصیل از بیوفیزیک را با هدف دانشجویان فیزیک ارائه می کند.

بیالک با بررسی اینکه چگونه شمارش فوتون در بینایی درس‌های مهمی در مورد فرصت‌های آزمایش‌های کمی و به سبک فیزیک روی پدیده‌های بیولوژیکی متنوع ارائه می‌دهد، شروع می‌کند. او از این درس‌ها سه اصل فیزیکی کلی را استخراج می‌کند: اهمیت نویز، نیاز به درک عملکرد فوق‌العاده سیستم‌های زنده بدون توسل به پارامترهای دقیق تنظیم‌شده، و نقش حیاتی نمایش و جریان اطلاعات در تجارت زندگی. سپس بیالک این اصول را در طیف وسیعی از پدیده‌ها، از جمله کنترل بیان ژن، ادراک و حافظه، تاخوردگی پروتئین، مکانیک گوش داخلی، پویایی واکنش‌های بیوشیمیایی و شکل‌گیری الگو در جنین‌های در حال رشد به کار می‌گیرد.

شامل مشکلات و تمرین‌های متعدد در سراسر، بیوفیزیک بر قدرت وحدت‌بخش اصول فیزیکی انتزاعی برای ایجاد انگیزه در آزمایش‌های جدید و جدید بر روی سیستم‌های بیولوژیکی تأکید می‌کند.

• طیف وسیعی از پدیده های زیستی را از دیدگاه فیزیکدان پوشش می دهد
• دارای 200 مسئله است
• از مکانیک آماری، مکانیک کوانتومی و مفاهیم ریاضی مرتبط استفاده می کند < /li>
• شامل کتابشناسی مشروح و ضمیمه های مفصل
• راهنمای مربی (فقط در دسترس معلمان)

Interactions between the fields of physics and biology reach back over a century, and some of the most significant developments in biology--from the discovery of DNA's structure to imaging of the human brain--have involved collaboration across this disciplinary boundary. For a new generation of physicists, the phenomena of life pose exciting challenges to physics itself, and biophysics has emerged as an important subfield of this discipline. Here, William Bialek provides the first graduate-level introduction to biophysics aimed at physics students.

Bialek begins by exploring how photon counting in vision offers important lessons about the opportunities for quantitative, physics-style experiments on diverse biological phenomena. He draws from these lessons three general physical principles--the importance of noise, the need to understand the extraordinary performance of living systems without appealing to finely tuned parameters, and the critical role of the representation and flow of information in the business of life. Bialek then applies these principles to a broad range of phenomena, including the control of gene expression, perception and memory, protein folding, the mechanics of the inner ear, the dynamics of biochemical reactions, and pattern formation in developing embryos.

Featuring numerous problems and exercises throughout, Biophysics emphasizes the unifying power of abstract physical principles to motivate new and novel experiments on biological systems.

• Covers a range of biological phenomena from the physicist's perspective
• Features 200 problems
• Draws on statistical mechanics, quantum mechanics, and related mathematical concepts
• Includes an annotated bibliography and detailed appendixes
• Instructor's manual (available only to teachers)