【物理基礎(chǔ)Ep6】費(fèi)曼物理學(xué)講義內(nèi)容梳理（六）
第 3?章 物理學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系
&3.1?.引言
第一段：物理學(xué)是最基本的、包羅萬象的一門學(xué)科，它對(duì)整個(gè)科學(xué)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。
????這一章試圖說明其他學(xué)科的基本問題。
????篇幅有限，不能討論物理學(xué)與工程、工業(yè)、社會(huì)和戰(zhàn)爭之間的關(guān)系，不能討論數(shù)學(xué)與物理的關(guān)系
????（本書的觀點(diǎn)，數(shù)學(xué)不是一門自然科學(xué)，它的正確性不是用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的）。
&3.2?化學(xué)
第一段：受物理學(xué)影響最深的科學(xué)就是化學(xué)。早期的化學(xué)對(duì)于物理學(xué)是很重要的（幾乎完全是無機(jī)化學(xué)）——
原子的理論在很大程度上是由化學(xué)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)的；
化學(xué)的規(guī)則最終可以從量子力學(xué)得到解釋，所以理論化學(xué)就是物理；
精確地預(yù)言某個(gè)化學(xué)反應(yīng)中會(huì)出現(xiàn)什么情況是十分困難的，然而，理論化學(xué)的最深刻的部分必定會(huì)歸結(jié)到量子力學(xué)。
第二段：一門由物理學(xué)和化學(xué)共同發(fā)展起來的極其重要的分支（把統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法應(yīng)用于力學(xué)定律起作用的場(chǎng)合）——統(tǒng)計(jì)力學(xué)，一門關(guān)于熱現(xiàn)象或熱力學(xué)的理論；
????無機(jī)化學(xué)現(xiàn)在基本上已歸結(jié)為物理化學(xué)和量子化學(xué)——
物理化學(xué)：研究反應(yīng)率和所發(fā)生的的詳細(xì)變化；
量子化學(xué)：根據(jù)物理定律來理解所發(fā)生的事。
第三段：有機(jī)化學(xué)：研究與生命體有關(guān)的物質(zhì)——分析、綜合生物系統(tǒng)以及在生命體中形成的物質(zhì)，引向了生物化學(xué)，然后引向生物學(xué)本身，或分子生物學(xué)。
&3.3?生物學(xué)
第一段：生物學(xué)研究的是生命體。
第二段：物理學(xué)和生物學(xué)早期關(guān)系的一件趣事：邁耶（J. R. Mayer）最先在關(guān)于生物吸收和放出的熱量問題上證實(shí)了能量守恒定律。
第三段：在研究神經(jīng)時(shí)，生物學(xué)家得到了這樣的結(jié)論——
神經(jīng)是非常精細(xì)的小管道，有十分薄而復(fù)雜的管壁；
細(xì)胞通過這樣的管壁吸進(jìn)離子，所以外面有正離子，而在里面則有負(fù)離子，就像一個(gè)電容器一樣；
如果它在某個(gè)地方“放電”，即一些離子能夠通過這個(gè)地方，那么該處的電壓就減小，它會(huì)影響到鄰近地方的離子，而這又會(huì)影響那里的薄膜，使它也讓離子通過；
接著這又要影響更遠(yuǎn)的薄膜，等等，于是薄膜中就出現(xiàn)一列“穿透性變動(dòng)”波，當(dāng)神經(jīng)末梢的一端由于碰到尖銳的巖石而受到“刺激”后，這種波就沿著神經(jīng)傳開來；——類似于多米諾骨牌；
在神經(jīng)元里，有排出離子的緩慢過程，使神經(jīng)又處于準(zhǔn)備接收下一個(gè)脈沖的狀態(tài)；
可以用電子儀器測(cè)出這種與神經(jīng)沖動(dòng)有關(guān)的電的效應(yīng)，電效應(yīng)知識(shí)對(duì)理解這個(gè)現(xiàn)象很起作用。
第四段：從大腦某個(gè)地方沿著神經(jīng)發(fā)出一個(gè)信息——
神經(jīng)在末梢處分成了細(xì)微的小纖維，這些小纖維與肌肉附近的一種稱為端板的結(jié)構(gòu)相連接；
當(dāng)脈沖信號(hào)抵達(dá)神經(jīng)末梢后，射出一小團(tuán)稱為乙酰膽堿的化學(xué)物質(zhì)（每次5~10個(gè)），它們影響了肌肉纖維而使其收縮；
肌肉由極多的彼此緊貼的纖維所組成，含有兩種不同的物質(zhì)：肌球蛋白和肌動(dòng)球蛋白；
由乙酰膽堿引起的改變分子大小的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制現(xiàn)在還不清楚，因而在肌肉中引起機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本過程也未被我們所知。
第五段：關(guān)于神經(jīng)的事情不是基本的，不是生命的根源，沒有神經(jīng)，也可以有生命。
????所有的生命體存在著許多共同的特征——
它們都由細(xì)胞組成；
每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有起化學(xué)作用的復(fù)雜機(jī)制，如光合作用。
第六段：在生命系統(tǒng)的細(xì)胞里有許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)中一種化合物變成另一種化合物，然后再變成另一種化合物。
第七段：三羧酸循環(huán)/呼吸循環(huán)：在實(shí)驗(yàn)室比較難以完成——活化能妨礙化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生：
為了在一種化合物中增加一個(gè)額外的原子，就要使這個(gè)原子靠得足夠緊，以便能出現(xiàn)某種重新排列，這樣它就結(jié)合到那個(gè)化合物上去了；
如果不能給它足夠的能量使它靠得足夠近，它就不會(huì)越過勢(shì)壘，只是上去了一部分路程后又倒退回來；
假如我們真的能把分子拿在手中，把其中的原子推來推去使它出現(xiàn)一個(gè)缺口，讓新原子進(jìn)入，然后又使缺口一下子合攏，我們就找到了另一個(gè)辦法，即繞過壁壘，這個(gè)不需要額外的能量，因此反應(yīng)就比較容易進(jìn)行；
細(xì)胞內(nèi)存在著一些很大的分子——酶：它們以復(fù)雜的方式使較小的分子處于恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，從而使反應(yīng)易于發(fā)生。
第八段：酶是由另一種稱為蛋白質(zhì)的物質(zhì)構(gòu)成的——
酶分子族龐大而復(fù)雜，每一種酶互不相同，并且都控制著一定的特殊反應(yīng)；
酶本身并不直接參與反應(yīng)，它們沒有變化，只是使一個(gè)原子從一個(gè)地方跑到另一個(gè)地方；
有三種或四種脫氫酶在我們整個(gè)循環(huán)的各個(gè)地方都用到。
第九段：三羧酸循環(huán)最重要的是GDP轉(zhuǎn)變?yōu)镚TP（二磷酸鳥嘌呤核苷變?yōu)槿姿狲B嘌呤核苷），因?yàn)镚TP比GDP含有更多的能量，它可以推動(dòng)需要能量的循環(huán)，如肌肉收縮（GTP轉(zhuǎn)為GDP）；酶對(duì)反應(yīng)的方向并不介意。
第十段：物理學(xué)對(duì)于生物學(xué)和其他科學(xué)之所以極為重要的另一個(gè)原因：實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如同位素標(biāo)記法，分析反應(yīng)過程中所用到的原子，形成生物化學(xué)的循環(huán)圖；同位素是具有相同的質(zhì)子，而原子核的質(zhì)量不同的一組粒子。
第十一段：所有酶都是蛋白質(zhì)，不是所有的蛋白質(zhì)都是酶；蛋白質(zhì)是生命的非常具有代表性的物質(zhì)——
它們組成了所有的酶；
它們構(gòu)成了大部分其余的生命的物質(zhì)；
蛋白質(zhì)是20種氨基酸形成的各種各樣的鏈；
氨基酸的骨架是CO-NH；
1960年以來的偉大成就之一：發(fā)現(xiàn)了某些蛋白質(zhì)的原子的精確空間排列，第一種闡明結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)是血紅蛋白。
第十二段：酶的信息從一代傳到下一代，靠DNA——
DNA可以復(fù)制；
給蛋白質(zhì)以指令。
第十三段：DNA分子是一對(duì)彼此纏繞在一起的鏈。每條鏈的骨架是一列糖與磷酸基。也許為制造蛋白質(zhì)所需的特殊指令已以某種方式包括在DNA的特殊序列里。
第十四段：與鏈上的每一個(gè)糖相結(jié)合，并把兩條鏈連接在一起的是4種交叉鏈對(duì)：腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鳥嘌呤，兩兩配對(duì)，前兩種成對(duì)，后兩種成對(duì)。
第十五段：復(fù)制：當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，鏈從中間裂開，一半與其中一個(gè)細(xì)胞在一起，另一半在另一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，它們分離后，每個(gè)半鏈都會(huì)形成一個(gè)新的補(bǔ)足的鏈。
第十六段：DNA中磷酸基的次序是怎樣精確地決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列？初步線索：細(xì)胞內(nèi)存在微粒體，不在核內(nèi)，用于制造蛋白質(zhì)，細(xì)胞核內(nèi)的DNA分出攜帶部分信息的小分子RNA，跑到微粒體內(nèi)合成蛋白質(zhì)。
????但是我們不知道細(xì)節(jié)，拿到DNA也無法知道對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)類型。
第十七段：生命體所做的每一件事都可以從原子的擺動(dòng)和晃動(dòng)來理解。
