正版 牛津通識讀本：分子 菲利普·鮑爾 9787544765473 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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菲利普·鮑爾 著

圖書標籤:

• 牛津通識讀本
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齣版社： 譯林齣版社

ISBN：9787544765473

商品編碼：29401152205

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-02-01

基本信息

書名：牛津通識讀本：分子

定價：32.00元

作者：菲利普·鮑爾

齣版社：譯林齣版社

齣版日期：2017-02-01

ISBN：9787544765473

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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看到一張在晨曦中搖曳的珠網，你會不會覺得它過於縴弱，有可能溶解於露水的浸潤或破裂於微風的輕拂？事實上，蛛絲是目前已知的*為強韌的縴維狀材料之一。究其原因，正在於蛛絲中分子鏈獨特的組織方式。這是一本以分子為主題的書。在如此短的篇幅之內，從現實應用、原理探究到前沿的研究進展，分子的故事被娓娓道來。

內容提要

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一個活細胞的內部運行就像一座城市，其中布滿分子居民，它們移動、交流、閤作、競爭。在這本書中，菲利普·鮑爾深入探究瞭分子結構和分子活動如何決定著物質的特性和生命的過程，顯示瞭我們身體內部的分子和周圍世界的分子發揮著怎樣的作用：比如，一個小小的受精卵如何生長為多細胞的音樂傢莫紮特，蛛絲在晨露中為何不會溶解。作者還考察瞭我們對分子的認識和閤成如何開啓瞭一些激動人心的新領域，使分子機器以及體積微小但功能強大的分子計算機的開發進入日程。

目錄

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前言　

緻謝　

章　無形世界的工程師：製造分子　

第二章　生命的徵象：生物分子　

第三章　承載壓力：由分子而來的材料　

第四章　燃燒：分子與能量　

第五章　運動的精靈：分子馬達　

第六章　傳遞信息：分子通信　

第七章　化學計算機：分子信息　

索引　

英文原文

作者介紹

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菲利普·鮑爾牛津大學化學專業理學學士，布裏斯托大學物理學專業哲學博士，《自然》雜誌特約顧問編輯。英國科學與科普作傢，已齣版多部作品，包括《設計分子世界：化學的邊疆》（1994）、《明亮的大地：顔料發明史》（2001）、《預知社會：群體行為的內在法則》（2004）、《好奇心：科學為何對一切都産生興趣》（2013）、《為帝國服務：希特勒時期為物理學真諦而戰》（2014）等。

文摘

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序言

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《宇宙的構造：粒子、力與時空的奧秘》 導言：探尋物質世界的終極藍圖 我們所處的宇宙，從宏觀的星係交織到微觀的粒子碰撞，無不遵循著一套精巧而深刻的自然法則。理解這些法則，便是理解我們自身、理解生命、理解萬物存在的根源。本書《宇宙的構造：粒子、力與時空的奧秘》旨在帶領讀者深入探索物質世界的底層邏輯，揭示構成我們現實的那些最基本、最微小的元素，以及它們之間錯綜復雜的相互作用。我們將穿越原子核的邊界，潛入誇剋與輕子的奇妙世界，感受那些無形卻強大的基本力如何塑造宇宙的模樣。這不是一本枯燥的物理教科書，而是一場激動人心的思想漫遊，一次對宇宙終極奧秘的勇敢追問。 第一章：物質的基石——原子與亞原子粒子 當我們剝離物質的錶層，首先映入眼簾的是原子。原子，這個曾經被認為是不可再分的“最小單位”，如今已被證明其內部蘊藏著更為豐富的層次。我們將從原子結構的基本模型講起，迴顧盧瑟福的原子核發現，以及玻爾的量子化模型如何革命性地解釋瞭原子的穩定性。 然而，原子的奧秘遠不止於此。原子核本身並非鐵闆一塊，它由更小的粒子構成：質子和中子。質子的正電荷和中子的電中性，共同維係著原子核的穩定。而我們對這些粒子的認知，又一次被顛覆——質子和中子並非基本粒子，它們是由更微小的“誇剋”組成的。 誇剋，是構成重子（如質子和中子）和介子（不穩定的粒子）的基本單元。目前已知的誇剋有六種“味”：上、下、粲、奇、頂、底。它們並非孤立存在，而是被強大的“強核力”緊密地束縛在一起，如同被看不見的橡皮筋牢牢纏繞。我們將詳細介紹誇剋的性質，以及它們如何通過交換“膠子”來傳遞強核力。 除瞭誇剋，構成物質的另一大類基本粒子是“輕子”。最著名的輕子莫過於電子，它以其負電荷圍繞原子核運動，是化學反應的關鍵參與者。其他輕子還包括μ子、τ子，以及與它們各自相關的三種“中微子”。中微子，因其幾乎不與其他物質發生相互作用而被稱為“幽靈粒子”，但它們在宇宙的能量傳遞和核反應中扮演著不可或缺的角色。我們將探討這些粒子的性質、質量以及它們之間的潛在聯係。 第二章：宇宙的織工——基本力 宇宙並非一片混沌，而是由四種基本力巧妙地編織而成。這些力，盡管在宏觀世界中的錶現各不相同，但在最微觀的層麵，它們都扮演著至關重要的角色。 1. 引力（Gravity）：這是我們最熟悉的力，它使蘋果落地，使行星圍繞恒星運轉，使星係聚集。引力是宇宙中最宏大、最普遍的力，盡管在粒子尺度上它顯得異常微弱。我們將探討牛頓的萬有引力定律，以及愛因斯坦的廣義相對論如何革命性地將引力描述為時空的彎麯。我們將深入理解黑洞、引力波等現象，感受引力對宇宙結構演化的深刻影響。 2. 電磁力（Electromagnetism）：這是除瞭引力之外，在日常生活中最為重要的力。它負責維係原子內部的結構，驅動著光、電、磁現象。電荷之間的相互作用、光子的傳播，都屬於電磁力的範疇。我們將迴顧麥剋斯韋方程組的輝煌成就，理解光是如何以電磁波的形式傳遞能量，以及它在宇宙中的無處不在。 3. 強核力（Strong Nuclear Force）：這是四種基本力中最強大的，它能夠剋服質子之間的電磁斥力，將它們緊密地束縛在原子核中。強核力由誇剋和膠子傳遞，其作用範圍極其有限，僅限於原子核內部。我們將理解誇剋禁閉（confinement）現象，即誇剋無法被單獨分離齣來，它們總是成對或成組齣現。 4. 弱核力（Weak Nuclear Force）：這是四種基本力中最“弱”的，但它在某些重要的核反應中發揮著關鍵作用，例如太陽內部的核聚變以及放射性衰變。弱核力可以改變粒子的“味”，例如將中子轉化為質子，釋放齣電子和反中微子。我們將瞭解弱核力的媒介粒子——W和Z玻色子，以及它在宇宙化學元素起源中的角色。 第三章：時空的織錦——相對論與量子理論的融閤 理解基本粒子和基本力，需要我們超越經典物理學的框架，進入相對論和量子理論的奇妙世界。 愛因斯坦的相對論，包括狹義相對論和廣義相對論，深刻地改變瞭我們對空間、時間、質量和能量的理解。狹義相對論揭示瞭時間膨脹、長度收縮以及質能等價（E=mc²）的驚人事實，錶明速度可以影響時間和空間。廣義相對論則將引力重新解釋為時空的幾何性質，物體質量和能量的分布會彎麯時空，而這種彎麯決定瞭物體的運動軌跡。我們將探討相對論的實驗驗證，以及它在宇宙學、天體物理學等領域的應用。 量子理論，則揭示瞭微觀世界的奇特規律。在微觀尺度上，粒子錶現齣波粒二象性，能量和動量是量子化的，概率起著決定性的作用。我們將介紹量子力學的核心概念，如疊加態、量子糾纏、不確定性原理等。我們將理解量子隧道效應如何允許粒子穿越經典物理學中無法逾越的勢壘，以及波函數如何描述粒子的概率分布。 然而，將宏觀的引力理論（廣義相對論）與微觀的量子理論統一起來，是現代物理學麵臨的巨大挑戰。目前，我們尚未擁有一個完整的“萬有理論”來描述所有物理現象。本書將簡要介紹當前主要的統一理論嘗試，例如弦理論和圈量子引力理論，它們試圖將所有基本粒子和四種基本力納入一個統一的數學框架，從而揭示宇宙最深層次的統一性。 第四章：宇宙的演化——從大爆炸到恒星的誕生 基本粒子和基本力構成瞭宇宙的骨架，而宇宙的演化則是在這些框架下展開的壯麗史詩。我們將追溯宇宙的起源——大爆炸。並非一場發生在特定空間的爆炸，而是整個時空本身的快速膨脹。我們將探討宇宙微波背景輻射，它是大爆炸留下的“餘暉”，為我們提供瞭宇宙早期狀態的寶貴綫索。 在膨脹的早期宇宙中，溫度極高，粒子不斷地産生和湮滅。隨著宇宙的冷卻，基本粒子開始結閤，形成質子和中子。在宇宙誕生後的幾分鍾內，發生瞭核閤成，形成瞭最早期的氫和氦原子核。這些輕元素的豐度，至今仍是檢驗大爆炸理論的重要證據。 隨著時間的推移，引力開始發揮作用，將物質聚集起來。巨大的氣體雲在自身引力作用下坍縮，密度和溫度不斷升高。當核心溫度達到一定程度時，核聚變開始發生，標誌著第一代恒星的誕生。恒星是宇宙中的“煉金爐”，它們通過核聚變將輕元素轉化為更重的元素，例如碳、氧、鐵等。 我們將深入瞭解恒星的生命周期，從年輕的恒星到衰老的巨星，以及它們最終的歸宿——白矮星、中子星或黑洞。超新星爆發，是宇宙中最壯觀的事件之一，它將恒星內部閤成的重元素拋灑到宇宙空間，為下一代恒星和行星的形成提供瞭原材料。 第五章：生命存在的奧秘——化學與生物學的交匯 宇宙的最終目的是什麼？本書將把目光投嚮我們自身，以及生命存在的奇跡。恒星閤成的重元素，為復雜化學分子的形成提供瞭基礎。碳，以其獨特的成鍵能力，成為構成生命有機物的核心元素。 我們將探討化學反應的本質，即原子之間通過電子的交換或共享而形成的化學鍵。這些反應，從簡單的無機物閤成到復雜的有機物構建，構成瞭生命過程的基礎。DNA、蛋白質等生物大分子的精妙結構，是數十億年化學演化的結果。 生物學，則是研究生命現象的科學。我們將簡要探討生命的基本單位——細胞，以及細胞內復雜的生化反應網絡。從單細胞生物到多細胞生物，生命的演化是一個不斷適應和進化的過程。DNA作為遺傳信息的載體，其復製和傳遞機製，保證瞭生命的可延續性。 本書將強調，構成我們身體的每一個原子，幾乎都曾在某個遙遠的恒星內部經曆過熾熱的熔煉，最終在超新星爆發中被播撒到宇宙塵埃之中。我們，確實是“星塵”的後代。理解宇宙的粒子、力、時空和演化，就是在追溯我們自身存在的根源，理解生命在這個浩瀚宇宙中的獨特地位。 結語：永無止境的探索 《宇宙的構造：粒子、力與時空的奧秘》僅僅是對宇宙浩瀚圖景的一次淺嘗輒止的描繪。物理學、化學、生物學，以及其他眾多學科，都在不斷地探索著物質世界的深層奧秘。從標準模型的完善，到暗物質、暗能量的謎團，再到對宇宙起源和終極命運的追問，人類的求知之路永無止境。 本書希望能激發您對宇宙的好奇心，鼓勵您繼續深入探索，用科學的視角去理解我們所處的世界。宇宙，是一個充滿奇跡和未解之謎的巨大寶庫，而我們，則是這個寶庫中最具探索精神的居民。每一次對自然的深入理解，都是對我們自身存在的一次更深刻的認知。

評分☆☆☆☆☆

一本關於“分子”的書，聽到這個名字，我腦海裏立刻湧現齣無數奇妙的景象。我總是對那些構成我們世界最基本單元的事物充滿好奇，它們是如何組閤、如何運動、如何相互作用，最終造就瞭我們所見的這一切。從宏觀到微觀，從星辰大海到細胞內部，分子扮演著至關重要的角色。我猜想這本書會帶領我進行一場深入的微觀之旅，去探索那些肉眼看不見的原子世界，瞭解它們如何通過化學鍵連接，形成復雜的分子結構，進而構築起生命和物質的基石。我期待著作者能夠用生動形象的語言，將抽象的科學概念變得易於理解，就像是一位經驗豐富的嚮導，引領我在分子王國中自由漫步。也許會提到DNA，這個承載著生命密碼的神奇分子，它的雙螺鏇結構又是如何巧妙地儲存和傳遞遺傳信息。又或者會深入到蛋白質的世界，瞭解它們作為生命活動的執行者，是如何摺疊成特定的三維形狀，完成酶促反應、信號傳遞、結構支撐等一係列復雜的功能。我還好奇，這本書是否會觸及到材料科學的領域，探討新型分子材料的研發，比如那些具有超強韌性、導電性或光學特性的材料，它們又將如何改變我們的生活。總而言之，這本書在我心中已經勾勒齣一幅充滿未知與探索的畫捲，我迫不及待地想要翻開它，去揭開分子的神秘麵紗，感受科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

一本關於“分子”的書，對我而言，是一場關於基本構成元素的探索之旅。我總是對那些構成我們世界最基礎的單位充滿好奇，它們是如何組閤、如何運動、如何相互作用，最終造就瞭我們所見的這一切。我猜想這本書會帶領我進行一場深入的微觀之旅，去探索那些肉眼看不見的原子世界，瞭解它們如何通過化學鍵連接，形成復雜的分子結構，進而構築起生命和物質的基石。我期待著作者能夠用生動形象的語言，將抽象的科學概念變得易於理解，就像是一位經驗豐富的嚮導，引領我在分子王國中自由漫步。也許會提到DNA，這個承載著生命密碼的神奇分子，它的雙螺鏇結構又是如何巧妙地儲存和傳遞遺傳信息。又或者會深入到蛋白質的世界，瞭解它們作為生命活動的執行者，是如何摺疊成特定的三維形狀，完成酶促反應、信號傳遞、結構支撐等一係列復雜的功能。我還好奇，這本書是否會觸及到材料科學的領域，探討新型分子材料的研發，比如那些具有超強韌性、導電性或光學特性的材料，它們又將如何改變我們的生活。總而言之，這本書在我心中已經勾勒齣一幅充滿未知與探索的畫捲，我迫不及待地想要翻開它，去揭開分子的神秘麵紗，感受科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

“分子”這個詞，對我來說，意味著一種更加精妙的視角去看待世界。我一直認為，那些我們習以為常的宏觀現象，背後都隱藏著分子的精巧運作。我希望這本書能夠詳細解釋不同分子之間的相互作用，比如為什麼有些分子會相互吸引，而有些會相互排斥。我對於分子間作用力如何影響物質的宏觀性質，比如熔點、沸點、黏度等，充滿瞭好奇。例如，為什麼固體有固定的形狀和體積，而氣體卻可以隨意擴散？這其中是否與分子之間的距離和相互作用力有關？我也對分子集閤體的行為非常感興趣，比如液晶的形成，它既有固體的有序性，又有液體的流動性，這種奇特的性質是如何産生的？我希望書中能夠穿插一些關於分子模擬和計算化學的內容，讓我們瞭解如何通過計算機來預測分子的性質和行為。我期待著這本書能夠提供一個更加微觀的視角，讓我能夠從根本上理解物質世界的運行規律。

評分☆☆☆☆☆

“分子”這個主題，對我來說，意味著一種更加精細的觀察世界的方式。我一直認為，大韆世界的一切，從最堅硬的岩石到最輕盈的空氣，最終都可以歸結為由無數微小的粒子——分子——組成的集閤體。而它們之間的排列、運動和相互作用，決定瞭我們所感知的世界的方方麵麵。我渴望在這本書裏找到對不同類型分子結構的深入剖析，比如直綫型、角型、三角錐型等，以及這些結構是如何影響分子的物理化學性質的，比如極性、沸點、溶解度等等。同時，我也希望這本書能夠涵蓋一些關於分子識彆和自組裝的精彩內容。比如，病毒如何精確地識彆並侵入宿主細胞，或者細胞如何利用分子信號進行精確的通信。自組裝的概念，在納米技術和材料科學領域也扮演著越來越重要的角色，我期待著瞭解分子是如何在不受外力乾預的情況下，自發地形成有序結構。另外，如果書中能有一些關於分子動力學模擬的介紹，那就更好瞭。通過計算機模擬，我們可以觀察到分子在時間維度上的動態變化，這對於理解化學反應的機理和物質的演化過程非常有幫助。我希望這本書能夠將那些看似枯燥的化學式和物理定律，轉化為生動有趣的分子故事，讓我能夠真正地“看到”分子的世界，並理解它們在宇宙中的宏大敘事。

評分☆☆☆☆☆

讀到“分子”這個主題，我的腦海中便湧現齣無數關於自然界的神奇現象。我一直相信，理解瞭分子的運作，就能理解世界的本源。我希望這本書能夠帶領我深入探索生命體的分子基礎，比如細胞膜是如何工作的，它如何選擇性地允許物質進齣細胞。我也對能量如何在細胞內傳遞的分子機製感到好奇，比如ATP是如何儲存和釋放能量的。這本書是否會講解一些重要的生物分子，比如核酸、蛋白質、糖類和脂類，它們的結構和功能又是怎樣的？我特彆想瞭解，DNA的雙螺鏇結構是如何如此巧妙地儲存如此龐大的遺傳信息，以及RNA在蛋白質閤成過程中所扮演的關鍵角色。我還希望書中能夠提及一些有趣的分子現象，比如熒光、磷光，它們又是如何産生的？以及它們在生物成像和醫學診斷中的應用。我期待著這本書能夠以一種深入淺齣的方式，揭示分子世界的奧秘，讓我能夠更深刻地理解生命的復雜性與精妙之處。

評分☆☆☆☆☆

“分子”這個詞，在我聽來，就像是打開瞭通往微觀宇宙的大門。我一直對那些肉眼看不見但又無處不在的微小粒子充滿瞭敬畏，它們構成瞭我們所 seen 的一切。我希望這本書能夠以一種非常直觀的方式，解釋分子的構成和基本性質。比如，原子的種類有多少，它們如何排列組閤形成不同的分子，以及不同分子之間的相互作用力又有多大的差異。我非常期待書中能夠用生動形象的比喻，來解釋那些抽象的科學概念。比如，將化學鍵比作分子之間的“連接綫”，將範德華力比作微弱的“吸引力”，將氫鍵比作更加牢固的“拉扯”。我也希望書中能夠涵蓋一些關於分子尺度的測量和觀測技術，比如通過光譜學、衍射等方法，我們是如何獲得分子的結構信息。如果書中能穿插一些有趣的分子故事，比如某個著名分子的發現曆程，或者某個分子在曆史事件中扮演的角色，那將更具吸引力。我希望這本書能夠點燃我對分子科學的興趣，讓我不僅僅是記住那些概念，更能理解它們背後的邏輯和意義。

評分☆☆☆☆☆

“分子”這個詞，總能勾起我對化學世界的無限遐想。我一直對化學反應的神奇力量感到驚嘆，那些看不見的原子和分子是如何重組，創造齣新的物質，改變著世界的麵貌。我希望在這本書中能夠找到關於化學鍵形成的詳細解釋，理解不同化學鍵的強度和性質，以及它們如何決定分子的穩定性。我也對化學反應的能量學非常感興趣，比如反應是吸熱還是放熱，以及活化能的概念，它又是如何影響反應速率的。我特彆想瞭解，書中是否會介紹一些具有代錶性的化學反應，比如氧化還原反應、酸堿反應，以及它們在自然界和工業生産中的應用。例如，光閤作用，一個多麼神奇的反應，植物如何利用光能將二氧化碳和水轉化為有機物，這其中涉及到復雜的分子機製。再比如，燃燒，一個釋放巨大能量的反應，它的分子層麵的過程又是怎樣的？我希望這本書能夠引導我理解這些化學反應的內在邏輯，而不是僅僅停留在錶麵的化學方程式。如果書中能包含一些關於催化劑的介紹，那就更好瞭。催化劑在現代化學工業中扮演著至關重要的角色，瞭解它們如何提高反應速率，降低反應能耗，非常有意義。

評分☆☆☆☆☆

讀到“分子”這個詞，我的思緒便不由自主地飄嚮瞭那些曾經讓我著迷的物理和化學課本。我一直認為，理解分子層麵的運作是理解整個自然界運作的關鍵。如果能有一個清晰的脈絡，將那些復雜的理論串聯起來，我想那將是一次極其寶貴的學習經曆。我希望能在這本書中找到關於原子如何通過共價鍵、離子鍵等方式結閤形成分子的詳細解釋，並且理解不同分子之間存在的範德華力、氫鍵等作用力對物質宏觀性質産生的影響。例如，為什麼水分子具有如此獨特的性質，使得生命得以在地球上孕育？這種解釋是否會涉及到水分子的極性以及它與其他分子之間形成的氫鍵網絡？我也會對書中關於有機化學的內容非常感興趣，畢竟生命本身就是一個巨大的有機分子工廠。我期待著瞭解碳原子獨特的成鍵能力，如何構建齣韆變萬化的碳鏈和碳環，進而形成糖類、脂類、蛋白質和核酸等構成生命的基本物質。這本書會不會也提及一些有趣的分子現象，比如布朗運動，那個看似隨機的微粒運動，背後卻隱藏著分子碰撞的規律。或者，書中是否會分析一些我們日常生活中常見的物質，比如塑料、藥物、食物等，從分子的角度去解讀它們的結構、性質和用途。我希望這本書能夠以一種循序漸進的方式，從最簡單的分子模型開始，逐步深入到更復雜、更前沿的分子科學領域，讓我能夠一步一個腳印地去領略分子的世界。

評分☆☆☆☆☆

一本關於“分子”的書，對我而言，是一扇通往生命奧秘的窗戶。我一直堅信，生命活動的本質，歸根結底是無數分子協同作用的結果。從DNA的復製到蛋白質的閤成，從細胞膜的通透性到神經信號的傳遞，每一個生命過程都離不開特定分子的精確調控。我希望這本書能夠詳細闡述DNA的分子結構，以及它如何以一種驚人的精度儲存和復製遺傳信息。我也期待著書中能夠深入探討蛋白質的摺疊機製，以及錯誤的摺疊是如何導緻疾病的，比如阿爾茨海默病和帕金森病。此外，酶作為生命活動中的關鍵催化劑，它們的分子設計和催化機理也讓我非常著迷。我希望這本書能夠解釋酶是如何通過活性位點與底物結閤，加速化學反應的，並且瞭解它們在代謝通路中的重要作用。我也對免疫係統的分子基礎很感興趣，比如抗原識彆、抗體結閤以及細胞因子的信號傳遞，這些都是高度復雜的分子事件。這本書能否將這些復雜的生物化學過程，用清晰易懂的語言呈現齣來，讓我能夠更好地理解生命的奇跡。我希望它能提供一個宏觀的視角，將各個學科的知識融會貫通，從分子的角度解釋生命的起源、演化和運作。

評分☆☆☆☆☆

聽到“分子”這個詞，我腦海中立刻浮現齣那些在實驗室裏進行的精密實驗。我一直認為，科學的進步，很大程度上依賴於我們對分子層麵的理解和操控。我希望這本書能夠帶領我領略到分子科學的最新研究進展，比如在材料科學領域，有沒有齣現什麼革命性的新型分子材料？它們具有怎樣的獨特性質，又將如何改變我們的生活？我對於超分子化學的領域也充滿瞭好奇，比如分子如何通過非共價相互作用形成復雜的超分子結構，以及這些結構在藥物遞送、傳感器和納米器件等方麵的應用。我也對生物傳感器的分子原理很感興趣，它們是如何利用分子之間的特異性識彆來實現對特定物質的檢測？我希望這本書能夠介紹一些前沿的分子技術，比如DNA測序、基因編輯，以及它們在生命科學研究和醫療領域的巨大潛力。我還想瞭解，分子成像技術的發展，我們如何能夠“看到”細胞內部的分子活動，這對於理解疾病的發生發展機製具有怎樣的意義？我希望這本書能夠以一種非常前沿的視角，展現分子科學的無限可能，以及它如何不斷推動人類文明的進步。