生物學與物理學的關(guān)系

【專家解說】：生物學與物理學和化學的關(guān)系密切
自然科學是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)和運動規(guī)律的科學，數(shù)學、物理學、化學、生物學、天文學和地質(zhì)學等，屬于自然科學的基礎(chǔ)理論科學范疇。從研究內(nèi)容看，物理學主要研究物質(zhì)的機械運動、電磁運動和原子運動等最基本運動形式，化學主要是研究物質(zhì)的分解與化合等較高級運動形式，生物學則是研究生命活動和延續(xù)等物質(zhì)運動的最高級形式，因此，生物學與物理學和化學的關(guān)系極為密切。此外，生命界的發(fā)生和發(fā)展與宇宙和地球的演變密不可分，所以生物學與地質(zhì)太空學也有著密切聯(lián)系。
事實上，自然界是一個統(tǒng)一的整體，有關(guān)自然的知識具有普遍的適用性，如原子和分子。尤其是某些概念和原理在學科間互相應用的現(xiàn)象隨處出現(xiàn)，如系統(tǒng)與反饋、物質(zhì)與能量、空間與時間、結(jié)構(gòu)與功能、動態(tài)與平衡等概念。僅以物質(zhì)與能量這個概念而言，無論是原子、分子、細胞、生物體乃至生態(tài)系統(tǒng)，都是自然界存在的不同的物質(zhì)運動形式，物質(zhì)的機械運動、電磁運動和原子運動分別以機械能、電能和核能為動力，物質(zhì)的分解反應和化合反應以其化學能的轉(zhuǎn)換為動力，生命物質(zhì)的新陳代謝活動則是以ATP提供的能量為動力。在任何一個非生命物質(zhì)系統(tǒng)或生命物質(zhì)系統(tǒng)中，能量總是伴隨著物質(zhì)變化而轉(zhuǎn)換，但是，不論能量形式發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)換，其系統(tǒng)內(nèi)的能量總和始終保持不變，這就是能量守恒定律。不同學科間存在的這種科學概念和原理的統(tǒng)一性表明，這些學科的科學思想和方法具有一致性，即用唯物辯證的自然觀作指導來觀察和研究自然。
正因為自然科學各個學科的科學思想和方法是一致的，所以，生物學家與物理學家和化學家思考問題的方式和進行科學探究的過程也是統(tǒng)一的。例如，他們把未知的具體問題作為探索科學奧秘的重要對象，將觀察和實驗作為科學探究的基本方法，許多有效的工具也在不同學科中共同使用等。在科學探索的過程中，他們十分尊重事實、注重證據(jù)和關(guān)注價值因素，把研究成果的社會應用置于科學探索的過程中。他們通過觀察發(fā)現(xiàn)和提出問題；根據(jù)已有的學識和經(jīng)驗，經(jīng)過深思熟慮而作出假設(shè)；通過查閱各種信息資料，對假設(shè)的邏輯含義進行推斷；精心設(shè)計調(diào)研或?qū)嶒灧桨?，找出和控制可變因素；反復實驗并收集、分析和解讀數(shù)據(jù)，運用邏輯和證據(jù)作出答案或解釋；利用各種圖表等建立模型，用于交流得出的科學結(jié)論，并對不同的觀點或批評意見作出反應，等等。
此外，在自然科學領(lǐng)域中，不同學科知識相互滲透的現(xiàn)象極為普遍。僅以人體生理學基礎(chǔ)知識而言，許多生理現(xiàn)象或本質(zhì)是用物理學知識加以解釋的。例如，用流體力學的壓強解釋血壓的生成及影響因素，用熱的傳導、對流和輻射解釋皮膚調(diào)節(jié)體溫的散熱方式，用滲透和彌散解釋水和膽固醇等的吸收，用擴散解釋肺換氣和組織換氣，用凸透鏡的成像原理解釋眼球的折光成像，用動作電位解釋神經(jīng)傳導等。同樣，細胞內(nèi)發(fā)生的一系列高度有序的化學反應是用化學知識解釋的。例如，用糖類、蛋白質(zhì)和脂類化學知識闡述糖代謝、蛋白質(zhì)代謝和脂肪代謝，用酶學知識闡述細胞代謝的特征，用核酸化學闡明遺傳信息的編制、傳遞和表達，用ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應機制解釋生命活動的能源供應。總之，生物學與物理學和化學有著極為密切的關(guān)系。