数学走进现代化学与生物 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜伯驹 等 著

图书标签:

• 数学
• 化学
• 生物
• 交叉学科
• STEM教育
• 定量分析
• 建模
• 计算化学
• 生物信息学
• 物理化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030178930

版次：1

商品编码：10423606

包装：平装

丛书名： 当代七彩数学

出版时间：2007-03-01

用纸：胶版纸

页数：170

正文语种：中文

内容简介

　　 《数学走进现代化学与生物》共分两个部分：拓扑学中的手性和数学走进生物大分子序列。第一部分是一次演讲的纲要。手性就是左右不对称性，是自然界的常见现象，在化学中日益重要。本文介绍了作者和王诗歲教授合作的一个科研课题的来龙去脉。从材料化学家1982年的实验和问题、拓扑学家1986年的回答，提出我们自己的新概念与新问题。解释了所涉及的数学概念，以及关于平面性的经典定理，陈述了我们得到的数学定理，但是略去了逻辑严密的数学证明。值得注意的看点，一是当代数学与自然科学的呼应和互动。二是作者们提出问题、寻找答案的思路，问题的化学背景和几何形象所提供的线索。逻辑并不是故事的主角。
　　 第二部分就一些计算分子生物学问题，来看数学正在走进生物学，并展示其中数学能起什么作用，怎样起作用。讨论了大规模DNA测序时的序列拼接问题，阐述了利用Euler图的数学模型进行DNA序列的精确拼接方法；介绍了序列比对的决定性方法——动态规划法，及利用随机性的两种快速方法，介绍了模体搜索的一个决定性算法模型，以及一个利用短串表达序列的模体搜索方法，并对算法成功的概率进行了分析与估计。
　　 《数学走进现代化学与生物》通俗易懂，适合中学生、大学生和数学爱好者阅读。

作者简介

姜伯驹，中国科学院院士，著名数学家。1937年生，浙江苍南人。1957年毕业于北京大学数学力学系，1980年当选为中国科学院学部委员，1985年当选为第三世界科学院院士。曾任北京大学数学科学学院院长，现任北京大学教授。长期从事拓扑学研究。20世纪60年代，在不动点理论中尼尔森数的计算方面取得突破性进展，所创的方法在国外称为“姜广群”、“姜空间”。20世纪80年代，运用低维拓扑学的理论和方法，全面解决了已有五十年之久的“尼尔森不动点猜想”。之后又开拓了尼尔森式的周期点理论，并进一步探索其与低维动力系统的联系。1982年和1987年分别获国家自然科学奖三等奖和二等奖。1988年获陈省身数学奖，1996年获何梁何利基金科学与技术进步奖，2002年获华罗庚数学奖。主要著作有：《一笔画和邮递路线问题》，中国青年出版社，1962年；《尼尔森不动点理论讲座》（英文），美国数学会，1983年；《绳圈的数学》，湖南教育出版社，1991年；《同凋论》，北京大学出版社，2006年。

目录

拓扑学中的手性——拓扑学与化学结缘
1 引言
2 手性的数学定义
3 莫比乌斯梯的故事
4 标记式手性与图形的平面性
5 结束语
参考文献

数学走进生物大分子序列
6 引言
7 基因测序中的故事
8 序列比对（alignment）算法
9 模体（motif）搜索的概率方法
参考文献
附录1 信息熵的概念
附录2 最大似然的估计

前言/序言

《科学的织锦：跨学科探索的魅力》 本书旨在带领读者踏上一场引人入胜的跨学科探索之旅，揭示不同科学领域之间千丝万缕的联系，以及它们如何共同编织出我们对世界运行方式的深刻理解。我们将跳出传统的学科壁垒，从一个更宏观、更整合的视角来审视科学的边界，展现知识是如何在碰撞与交融中产生新的火花，并最终推动人类文明的进步。 第一章：宇宙的语言——数学的普适性 宇宙万物，从微观粒子的运动到宏观星系的演化，都遵循着一套精妙的数学规律。本章将深入探讨数学作为一种普遍语言的本质。我们将回顾数学发展的历史，从古希腊几何学的严谨性，到微积分的发明如何赋能物理学，再到概率论和统计学在理解不确定性世界中的关键作用。 几何的秩序与和谐： 探索欧几里得几何如何构建空间的概念，以及它在艺术、建筑和自然界中的体现。我们将触及非欧几何的诞生，理解空间并非只有一种单一的视角，这如何启发了爱因斯坦的相对论。 微积分的动态之美： 学习微积分如何捕捉变化，理解速度、加速度、增长与衰减的数学模型。我们将看到它如何成为描述物理现象、经济趋势甚至生物种群动态的有力工具。 概率与统计的不可预测性： 深入了解概率论如何量化随机事件的可能性，以及统计学如何从海量数据中提取规律和洞见。这将帮助我们理解从基因频率的波动到天气预报的准确性，再到市场分析的可靠性。 抽象代数的 Elegance： 简要介绍群论、环论等抽象代数概念，展示数学的纯粹逻辑之美，以及它们在密码学、量子力学等前沿领域的深远影响。 数学不仅仅是计算工具，它更是一种思维方式，一种认识世界、解决问题的抽象框架。本章将强调，理解数学的语言，是开启更多科学领域大门的钥匙。 第二章：生命的化学基础——分子间的奥秘 生命，这一令人惊叹的现象，其根基在于精密的化学反应和复杂的分子结构。本章将揭示生命的化学本质，从最基本的原子和分子，到构成生命体的宏大分子机器。 原子、分子与化学键： 回顾元素周期表的构成，理解原子结构如何决定元素的性质。我们将深入探讨共价键、离子键、氢键等化学键的作用，以及它们如何将原子连接成结构复杂的分子。 生命的关键分子： 聚焦构成生命体的四大基本有机分子：碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸。我们将探讨它们各自的结构特点，以及在生物体内的重要功能，例如能量储存、结构支撑、信号传递和遗传信息编码。 酶：生命的催化剂： 深入理解酶作为生物催化剂的角色，它们如何加速生化反应，以及它们的特异性如何保障生命活动的精确进行。我们将探讨酶的结构与功能的关系，以及酶在疾病诊断和治疗中的应用。 化学反应的能量学： 学习热力学第一定律和第二定律在生物过程中的体现，理解能量的转化和利用如何驱动生命活动，例如 ATP 的生成与水解。 氧化还原反应与能量代谢： 探讨氧化还原反应在细胞呼吸和光合作用中的核心地位，理解能量如何在生物体内部进行高效传递和储存。 本章将展现，微观的化学世界如何构建出宏观的生命现象，理解化学的原理，是理解生命活动的关键。 第三章：生命的秩序与演化——生物学的前沿 生物学，一门研究生命奥秘的学科，正以前所未有的速度向前发展。本章将带领读者探索生命的多样性、复杂性以及它们如何演化至今。 细胞：生命的基石： 深入了解原核细胞和真核细胞的结构与功能，探讨细胞器在执行生命活动中的协作。我们将关注细胞膜的通透性、细胞质中的分子机器，以及细胞核中遗传信息的储存。 遗传的密码本：DNA 与基因： 聚焦 DNA 的双螺旋结构，理解其作为遗传物质的稳定性和复制能力。我们将探讨基因的结构，基因表达的调控机制，以及孟德尔遗传定律如何揭示性状的传递规律。 分子生物学与基因工程： 介绍 DNA 测序技术、PCR 等分子生物学工具，以及基因编辑技术（如 CRISPR-Cas9）如何为我们理解和改造生命提供了前所未有的能力。 演化的动力：自然选择与适应： 深入理解达尔文的自然选择学说，探讨物种形成、适应性辐射等演化过程。我们将分析化石证据、基因相似性等支持演化论的证据。 生态系统的相互作用： 考察生物体之间以及生物体与环境之间的复杂关系，理解能量流动、物质循环在生态系统中的重要性。我们将探讨生物多样性、物种灭绝以及人类活动对生态系统的影响。 发育生物学：从单细胞到完整个体： 探索胚胎发育过程中细胞分化、形态发生等奇妙过程，理解基因调控如何精确地指导生命体的形成。 本章将展现，生命并非静止不变，而是一个充满活力、不断演化、精妙调控的系统。理解生物学的原理，是认识生命本质、应对环境挑战的关键。 第四章：交织的知识网络——跨学科的思考 科学并非孤立存在的各个分支，而是相互联系、相互支撑的巨大知识网络。本章将强调跨学科思考的重要性，以及如何从多个角度理解同一个科学问题。 建模与模拟： 探讨数学模型如何被用于描述和预测生物系统（如疾病传播、种群动态）和化学过程（如反应速率、分子动力学）。计算机模拟如何加速科学发现，并帮助我们可视化复杂的科学现象。 信息论的视角： 审视信息论如何被应用于理解生物信息（如 DNA 序列、蛋白质结构）的编码、传输和处理，以及在化学传感和通信中的应用。 物理学原理在生命与化学中的体现： 探讨能量守恒、熵增等物理学基本定律如何在生物体的能量代谢和化学反应中发挥作用。量子力学如何解释化学键的形成和分子的性质。 计算科学的力量： 强调计算方法在处理海量生物数据、进行复杂的化学模拟、分析基因组信息等方面的不可替代性。 从经验到理论的循环： 说明科学研究中实验观察、数据分析、理论构建和验证之间相互促进、螺旋上升的过程。 通过这些跨学科的视角，我们将看到，即使是看似遥远的科学领域，也可能存在深刻的联系。掌握跨学科的思维方式，能够让我们更全面、更深入地理解科学的奥秘，并为解决复杂的世界性问题提供新的思路。 结语：探索不止，发现无限 《科学的织锦》旨在激发读者对科学探索的热情，鼓励大家以开放的心态去拥抱知识的广阔天地。我们所揭示的仅仅是科学海洋中的一隅，科学的边界仍在不断拓展，新的发现层出不穷。希望本书能成为您科学旅程中的一盏明灯，点燃您探索未知、挑战极限的勇气与智慧。科学的魅力在于其不断演进和自我更新的能力，而跨学科的视角，正是通往更深邃理解的必经之路。让我们共同期待，在未来的日子里，科学将如何继续编织出更加绚丽多彩的知识织锦。

评分☆☆☆☆☆

我近期翻阅的这本《声音的物理学与艺术感知》，简直是为我这种既喜欢听音乐又对科学好奇的人量身定做的。它从最基础的振动概念讲起，清晰地解释了波的频率如何决定音高，振幅如何影响响度。但它最厉害的地方在于，它巧妙地架起了客观物理和主观体验之间的桥梁。比如，书中详细分析了“泛音列”——那些我们听不见但真实存在的次要频率——是如何赋予小提琴的甜美和圆号的浑厚不同的音色的。它不是简单地告诉我们“这个乐器听起来如何”，而是从声波叠加的数学原理上，解释了为什么我们会产生那种听感上的“温暖”或“尖锐”。我尤其喜欢作者讨论“音乐失真”的部分，他对比了模拟磁带录音中的自然谐波失真和数字压缩中引入的截断失真，让我对音响设备的选择有了更科学的依据。这本书的语言流畅自然，完全没有那种教科书式的生硬，读起来就像一位充满热情的物理老师，在为你揭示声音世界的隐藏规律。

评分☆☆☆☆☆

我最近沉浸在《遗失的古代文明密码》这本书里，它完全占据了我所有的业余时间。这本书的主题是考古学和符号学，但它的叙事方式完全不像学术专著，倒更像是一部悬疑大片。作者没有直接抛出结论，而是带着读者，一步步地解构那些被历史尘封的象形文字和建筑布局。最让我震撼的是关于玛雅天文台的设计部分。书中详细分析了那些看似随机的石块排列，是如何精确地对应着数千年后才会发生的天象交汇。它不是简单地罗列事实，而是通过大量的对比研究，揭示了古代人在缺乏现代工具的情况下，是如何建立起一套复杂且自洽的宇宙模型。在阅读过程中，我常常需要停下来，在脑海中重塑那些场景，想象那些身着华丽服饰的祭司，是如何仰望星空，并将其转化为地上的图景。这本书成功地将冰冷的考古数据转化为生动的历史体验，让我对人类智慧的跨时空延展性有了全新的认识。它真正做到了“用历史的眼光看世界”。

评分☆☆☆☆☆

最近读完的《烹饪的艺术与科学》，这本书可以说是美食家和厨房新手的福音。我原本以为这会是一本晦涩难懂的配方集，充满了复杂的化学反应和精确到毫克的测量。结果呢，它更像是一本讲述“为什么”的书。作者没有简单地给出“把盐放进去”的指令，而是深入探讨了梅拉德反应是如何让牛排表面产生诱人的棕色和焦香，以及为什么在制作酥皮点心时，黄油的温度会直接决定成品的层次感。我尤其欣赏它对“感觉”和“理性”的平衡处理。一方面，它用图表和实验数据解释了面团筋度的形成机制；另一方面，它又强调了厨师凭直觉调整火候和湿度的重要性，认为数据是基础，但经验才是灵魂。读完后，我去厨房尝试做了一个简单的焦糖布丁，以往我的焦糖总是发苦或者太稀，这次我严格按照书里对温度临界点的描述来操作，结果那层焦糖脆得像玻璃，入口即化，甜度也恰到好处。这本书不仅提升了我的烹饪技术，更让我对“吃”这件事产生了更深层次的敬畏和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题是《数学走进现代化学与生物》，不过，我今天要聊的这本书，名字叫《星际漫游指南》。说实话，拿到这本书的时候，我本来是抱着一种“好吧，又一本硬科幻”的心态的，毕竟我对太空旅行的想象还停留在尤里·加加林那个时代。然而，它完全颠覆了我的预期。作者的叙事风格极其跳脱，一会儿是满嘴跑火车的机器人导游，一会儿又突然插入一段对宇宙熵增定律的哲学思辨。这本书最精彩的地方在于，它把那些宏大到令人窒息的宇宙概念，用一种极其接地气甚至有点荒诞的方式呈现出来。比如，书中描述的外星文明交流，不是通过什么复杂的数学公式或者光信号，而是通过一种极其精妙的、基于“幽默感”的语境转换。读到主角因为一个“不合时宜的笑话”而被行星驱逐的时候，我简直要笑岔气了。这本书的魅力在于，它让你在捧腹大笑的同时，不禁思考我们对“智能”和“交流”的定义是否太过狭隘。它成功地做到了，既能满足我对科幻的好奇心，又不会让我觉得那些物理概念枯燥乏味，反而像是一场盛大的、充满惊喜的宇宙派对。

评分☆☆☆☆☆

要说最近让我“脑洞大开”的书，那非《非欧几里得几何的诗意探索》莫属。我大学时对几何学就有点敬而远之，觉得那都是抽象的、僵硬的定理和证明。这本书完全改变了我的看法。作者的文笔极其优美，他把洛巴切夫斯基的“双曲空间”比作一张被拉伸开的、永不平整的皮革，而黎曼的“椭圆几何”则像是一个光洁的巨大球体。他没有堆砌冗长的代数推导，而是通过大量精心绘制的插图和类比，展示了在这些不同空间中，三角形内角和是如何变化的，平行线是如何“相交”或“发散”的。我花了整整一个下午，只是盯着书中关于“庞加莱圆盘模型”的图示，试图理解在那个有限的圆盘内，无限的线条是如何被映射出来的。这本书让我明白，数学的美感并不只存在于逻辑的严密性，更在于它对我们固有认知边界的挑战和拓宽。它教会我，宇宙可能有无数种“形状”，而我们的直觉往往只是其中一种局限的投影。

评分☆☆☆☆☆

开卷有益处,不忘送书人

评分☆☆☆☆☆

由相对论所揭示的空间和时间结构给物理学的各个部门带来许多后果。运动物体的电动力学能立即从相对性原理导出。这个原理本身能够构成一个十分普遍的自然律，它不只涉及电动力学成力学，而是涉及任何一类定律：在一切仅因彼此相对作匀速平移运动而有所不同的参照系中，这些定律都取同样的形式；它们对于洛伦兹变换是不变的。

评分☆☆☆☆☆

开卷有益处,不忘送书人

评分☆☆☆☆☆

自己要多读书,特别是要培养孩子多读书,做对社会有用之人,让儿童喜悦读书对于家长们来说，现在的孩子不愿意读书是一件非常头痛的事情。孩子们更喜欢看电视、电影，既有对话又有画面。一些家人认为，孩子们通过这种方式就能获取全部知识，不读书也行。这是非常非常错误的一种认识。读书和电影、电视绝不可互相替代！孩子们的特长是什么？精力饱满，想象力丰富，思维跳跃性强无拘无束。电影、电视的确能够帮助孩子们认识外部世界，但它的局限性也非常明显——它在一定程度上容易扼杀或者限制孩子们最需要激活和成长的想象力，因为，画面中已经给了孩子们一切，不需要去想象了。而想象是孩子培养思考能力的关键前提！电影、电视应该作为孩子汲取知识、开阔视野的一种途径，而非全部\N记得小时候，去外地做工的父亲带回了一个收音机。那台收音机为我打开了一个丰富的世界。收音机中播出的故事、评书等，没有电视中的画面，但在听的时候，脑海里会自然浮现出相对应的画面和场景。比如，收听《岳飞传》的时候，甚至连那些激烈地战争场面都能浮现出来。听到的信息，对孩子们的想象、思维等能力是非常有益的。我小学的时候作文就比较好，跟我听书、读书的习惯不无关系。（左岸：我们最丰富的阅读感官除了显性的眼、耳、手……还有隐性的想像，神奇的思维，电视跳跃太快，常常没来得及思考，画面就过去了。）孩子在画画，或者玩的时候，或者睡前，打开音响，播放故事等，让孩子在潜移默化中吸取营养。孩子的想象力会弥补文字和声音的缺陷。等听几次，孩子甚至能够完整地把听到的故事讲下来，连语气都很惟妙惟肖。这种听书的方式，对于孩子语言和逻辑能力的培养和记忆力的培养都是极其有益的。当然，当孩子完美复述听来的故事的时候，一定要给予足够的赞美。赞美不能太虚伪，一定要真诚。读书也一样。书 \N不一定非常华丽才好，只要有注音，孩子能够慢慢读下来就行了。对于孩子而言，再美的画面也没有他自己想象出来的完美啊！对于孩子们读的书，家长绝不可以抱着无所谓的态度。应该非常重视，至少在孩子觉得你非常重要。你应该在孩子读书以前提前通读一遍，以便与孩子交流心得。这种对话不仅可以开阔孩子的视野，提升孩子的认知能力和心理素质，也可以提高孩子的兴趣，同时，对家长而言也是一种快乐啊。孩子们的一些观点由于不受任何限而常常语出惊人，令人感叹！现在想想，我多么感恩我的父母亲和爷爷奶奶，他们无论多忙，都不会忽略我的问题，尽管他们的知识有限，但他们朴实的思想和平和、善良的为人之道，让我受益终生。（左岸：再次证明言传不如身教。）千万不要买几本书丢给孩子，给孩子布置任务，要求他在多少天内读完。这种对待成人的方式，除了导致孩子的强烈反感外，没有任何益处。孩子的学习效率完全源于兴趣。家长如果希望孩子读什么书，应该在买书以前，就多次在孩子面前“意外”谈到那本书，当孩子的好奇心被吊起来，剩下的事情你就不用管了。现在的儿童非常可怜，分数老早就扼杀了他们的天性，同时也扼杀了他们的童年、快乐和前途。在孩子面前谈论分数是毁灭孩子的最快方式！永远不要在孩子面谈谈分数。这会严重扭曲孩子的内心，使其承受能力变得越来越脆弱。孩子们都很好强，不谈论分数他们一般也会很努力，他们厌学往往是不堪压力的结果。家长们更应该与孩子一起分享快乐，让孩子在快乐中学习知识。我翻阅了20多本外国专家写的儿童教育方的著作，无不强调快乐学习的重要性。甚至，他们认为孩子的专职就是快乐，如何玩得开心、快乐，才是教育的根本。这一点国人很难理解。国外初中的教材（比如 \N数学）还没有我们小学五年级的难，但这并不影响他们培养出大量的世界顶级人才，而我们这些善于考试的人才在走向世界的时候是那么的无所适从。应试教育让我们这个民族的思维越来越受局限，越来越僵化，加之“唯物”论到“唯钱唯权”观的主流思想的过渡，在房地产为核心的投机体系的助推下，彻底毁灭 \N了我们这个民族的创造能力和积极向上的精神面貌。孩子们是非常可怜的。智慧的家长不应继续给孩子增加压力，与外力合伙戕害孩子的成长，而应该尽可能地为孩子营造一个相对宽松的成长环境。在这样的环境中， \N孩子们会慢慢对读书产生兴趣的。另外，行万里路破万卷书，暑假带孩子出去走走，开阔眼界，也是非常有益的。旅游的时候也不要仅仅是照相而已，要注意感受美景，开阔眼界，多与孩子交流心得。美国人JOSHUA曾写过一篇文章让我非

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时常有人说，原子爆炸的巨大能量是由于质量直接转化为能量，并且只有根据相对论，人们才能预计这些能量。然而，这是一种误解。原子核中可利用的巨大能量早在贝克勒耳、居里和卢瑟福的放射性衰变的实验中就已经知道了。任何象镭一样的衰变物质产生的热量差不多比同等数量的质料在化学变化过程中释放的热量大一百万倍。铀的裂变过程中的能源正好和镭的alpha衰变中的能源相同，就是说，主要是原子核分裂而成的两部分之间的静电斥力。因此，原子爆炸的能量是直接出自这个来源，而不是从质量转换为能量得到的。具有有限的静止质量的基本粒子的数目在爆炸中并未减少。但是，原子核中基本粒子的结合能确实在它们的质量上反映出来，因而能量的释放也以这种间接的方式和原子核质量的变化相联系。质量和能量的等价性，除了它在物理学中的重要性外，也提出了一些涉及非常古老的哲学问题的问题。实体或物质不灭曾经是过去好几个哲学体系的命题。然而，在现代物理学中，许多实验已经证明，基本粒子，例如正电子识的，这用绝对空间观念被放弃了的说法来表达。但是，这样一种陈述必

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开卷有益处,不忘送书人

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挺薄的一本小册子，内容也比较通俗易懂

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买得多了~~~买得多了~~~没看