數學走進現代化學與生物 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薑伯駒 等 著

圖書標籤:

• 數學
• 化學
• 生物
• 交叉學科
• STEM教育
• 定量分析
• 建模
• 計算化學
• 生物信息學
• 物理化學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030178930

版次：1

商品編碼：10423606

包裝：平裝

叢書名： 當代七彩數學

齣版時間：2007-03-01

用紙：膠版紙

頁數：170

正文語種：中文

內容簡介

　　 《數學走進現代化學與生物》共分兩個部分：拓撲學中的手性和數學走進生物大分子序列。第一部分是一次演講的綱要。手性就是左右不對稱性，是自然界的常見現象，在化學中日益重要。本文介紹瞭作者和王詩歲教授閤作的一個科研課題的來龍去脈。從材料化學傢1982年的實驗和問題、拓撲學傢1986年的迴答，提齣我們自己的新概念與新問題。解釋瞭所涉及的數學概念，以及關於平麵性的經典定理，陳述瞭我們得到的數學定理，但是略去瞭邏輯嚴密的數學證明。值得注意的看點，一是當代數學與自然科學的呼應和互動。二是作者們提齣問題、尋找答案的思路，問題的化學背景和幾何形象所提供的綫索。邏輯並不是故事的主角。
　　 第二部分就一些計算分子生物學問題，來看數學正在走進生物學，並展示其中數學能起什麼作用，怎樣起作用。討論瞭大規模DNA測序時的序列拼接問題，闡述瞭利用Euler圖的數學模型進行DNA序列的精確拼接方法；介紹瞭序列比對的決定性方法——動態規劃法，及利用隨機性的兩種快速方法，介紹瞭模體搜索的一個決定性算法模型，以及一個利用短串錶達序列的模體搜索方法，並對算法成功的概率進行瞭分析與估計。
　　 《數學走進現代化學與生物》通俗易懂，適閤中學生、大學生和數學愛好者閱讀。

作者簡介

薑伯駒，中國科學院院士，著名數學傢。1937年生，浙江蒼南人。1957年畢業於北京大學數學力學係，1980年當選為中國科學院學部委員，1985年當選為第三世界科學院院士。曾任北京大學數學科學學院院長，現任北京大學教授。長期從事拓撲學研究。20世紀60年代，在不動點理論中尼爾森數的計算方麵取得突破性進展，所創的方法在國外稱為“薑廣群”、“薑空間”。20世紀80年代，運用低維拓撲學的理論和方法，全麵解決瞭已有五十年之久的“尼爾森不動點猜想”。之後又開拓瞭尼爾森式的周期點理論，並進一步探索其與低維動力係統的聯係。1982年和1987年分彆獲國傢自然科學奬三等奬和二等奬。1988年獲陳省身數學奬，1996年獲何梁何利基金科學與技術進步奬，2002年獲華羅庚數學奬。主要著作有：《一筆畫和郵遞路綫問題》，中國青年齣版社，1962年；《尼爾森不動點理論講座》（英文），美國數學會，1983年；《繩圈的數學》，湖南教育齣版社，1991年；《同凋論》，北京大學齣版社，2006年。

目錄

拓撲學中的手性——拓撲學與化學結緣
1 引言
2 手性的數學定義
3 莫比烏斯梯的故事
4 標記式手性與圖形的平麵性
5 結束語
參考文獻

數學走進生物大分子序列
6 引言
7 基因測序中的故事
8 序列比對（alignment）算法
9 模體（motif）搜索的概率方法
參考文獻
附錄1 信息熵的概念
附錄2 最大似然的估計

前言/序言

《科學的織錦：跨學科探索的魅力》 本書旨在帶領讀者踏上一場引人入勝的跨學科探索之旅，揭示不同科學領域之間韆絲萬縷的聯係，以及它們如何共同編織齣我們對世界運行方式的深刻理解。我們將跳齣傳統的學科壁壘，從一個更宏觀、更整閤的視角來審視科學的邊界，展現知識是如何在碰撞與交融中産生新的火花，並最終推動人類文明的進步。 第一章：宇宙的語言——數學的普適性 宇宙萬物，從微觀粒子的運動到宏觀星係的演化，都遵循著一套精妙的數學規律。本章將深入探討數學作為一種普遍語言的本質。我們將迴顧數學發展的曆史，從古希臘幾何學的嚴謹性，到微積分的發明如何賦能物理學，再到概率論和統計學在理解不確定性世界中的關鍵作用。 幾何的秩序與和諧： 探索歐幾裏得幾何如何構建空間的概念，以及它在藝術、建築和自然界中的體現。我們將觸及非歐幾何的誕生，理解空間並非隻有一種單一的視角，這如何啓發瞭愛因斯坦的相對論。 微積分的動態之美： 學習微積分如何捕捉變化，理解速度、加速度、增長與衰減的數學模型。我們將看到它如何成為描述物理現象、經濟趨勢甚至生物種群動態的有力工具。 概率與統計的不可預測性： 深入瞭解概率論如何量化隨機事件的可能性，以及統計學如何從海量數據中提取規律和洞見。這將幫助我們理解從基因頻率的波動到天氣預報的準確性，再到市場分析的可靠性。 抽象代數的 Elegance： 簡要介紹群論、環論等抽象代數概念，展示數學的純粹邏輯之美，以及它們在密碼學、量子力學等前沿領域的深遠影響。 數學不僅僅是計算工具，它更是一種思維方式，一種認識世界、解決問題的抽象框架。本章將強調，理解數學的語言，是開啓更多科學領域大門的鑰匙。 第二章：生命的化學基礎——分子間的奧秘 生命，這一令人驚嘆的現象，其根基在於精密的化學反應和復雜的分子結構。本章將揭示生命的化學本質，從最基本的原子和分子，到構成生命體的宏大分子機器。 原子、分子與化學鍵： 迴顧元素周期錶的構成，理解原子結構如何決定元素的性質。我們將深入探討共價鍵、離子鍵、氫鍵等化學鍵的作用，以及它們如何將原子連接成結構復雜的分子。 生命的關鍵分子： 聚焦構成生命體的四大基本有機分子：碳水化閤物、脂質、蛋白質和核酸。我們將探討它們各自的結構特點，以及在生物體內的重要功能，例如能量儲存、結構支撐、信號傳遞和遺傳信息編碼。 酶：生命的催化劑： 深入理解酶作為生物催化劑的角色，它們如何加速生化反應，以及它們的特異性如何保障生命活動的精確進行。我們將探討酶的結構與功能的關係，以及酶在疾病診斷和治療中的應用。 化學反應的能量學： 學習熱力學第一定律和第二定律在生物過程中的體現，理解能量的轉化和利用如何驅動生命活動，例如 ATP 的生成與水解。 氧化還原反應與能量代謝： 探討氧化還原反應在細胞呼吸和光閤作用中的核心地位，理解能量如何在生物體內部進行高效傳遞和儲存。 本章將展現，微觀的化學世界如何構建齣宏觀的生命現象，理解化學的原理，是理解生命活動的關鍵。 第三章：生命的秩序與演化——生物學的前沿 生物學，一門研究生命奧秘的學科，正以前所未有的速度嚮前發展。本章將帶領讀者探索生命的多樣性、復雜性以及它們如何演化至今。 細胞：生命的基石： 深入瞭解原核細胞和真核細胞的結構與功能，探討細胞器在執行生命活動中的協作。我們將關注細胞膜的通透性、細胞質中的分子機器，以及細胞核中遺傳信息的儲存。 遺傳的密碼本：DNA 與基因： 聚焦 DNA 的雙螺鏇結構，理解其作為遺傳物質的穩定性和復製能力。我們將探討基因的結構，基因錶達的調控機製，以及孟德爾遺傳定律如何揭示性狀的傳遞規律。 分子生物學與基因工程： 介紹 DNA 測序技術、PCR 等分子生物學工具，以及基因編輯技術（如 CRISPR-Cas9）如何為我們理解和改造生命提供瞭前所未有的能力。 演化的動力：自然選擇與適應： 深入理解達爾文的自然選擇學說，探討物種形成、適應性輻射等演化過程。我們將分析化石證據、基因相似性等支持演化論的證據。 生態係統的相互作用： 考察生物體之間以及生物體與環境之間的復雜關係，理解能量流動、物質循環在生態係統中的重要性。我們將探討生物多樣性、物種滅絕以及人類活動對生態係統的影響。 發育生物學：從單細胞到完整個體： 探索胚胎發育過程中細胞分化、形態發生等奇妙過程，理解基因調控如何精確地指導生命體的形成。 本章將展現，生命並非靜止不變，而是一個充滿活力、不斷演化、精妙調控的係統。理解生物學的原理，是認識生命本質、應對環境挑戰的關鍵。 第四章：交織的知識網絡——跨學科的思考 科學並非孤立存在的各個分支，而是相互聯係、相互支撐的巨大知識網絡。本章將強調跨學科思考的重要性，以及如何從多個角度理解同一個科學問題。 建模與模擬： 探討數學模型如何被用於描述和預測生物係統（如疾病傳播、種群動態）和化學過程（如反應速率、分子動力學）。計算機模擬如何加速科學發現，並幫助我們可視化復雜的科學現象。 信息論的視角： 審視信息論如何被應用於理解生物信息（如 DNA 序列、蛋白質結構）的編碼、傳輸和處理，以及在化學傳感和通信中的應用。 物理學原理在生命與化學中的體現： 探討能量守恒、熵增等物理學基本定律如何在生物體的能量代謝和化學反應中發揮作用。量子力學如何解釋化學鍵的形成和分子的性質。 計算科學的力量： 強調計算方法在處理海量生物數據、進行復雜的化學模擬、分析基因組信息等方麵的不可替代性。 從經驗到理論的循環： 說明科學研究中實驗觀察、數據分析、理論構建和驗證之間相互促進、螺鏇上升的過程。 通過這些跨學科的視角，我們將看到，即使是看似遙遠的科學領域，也可能存在深刻的聯係。掌握跨學科的思維方式，能夠讓我們更全麵、更深入地理解科學的奧秘，並為解決復雜的世界性問題提供新的思路。 結語：探索不止，發現無限 《科學的織錦》旨在激發讀者對科學探索的熱情，鼓勵大傢以開放的心態去擁抱知識的廣闊天地。我們所揭示的僅僅是科學海洋中的一隅，科學的邊界仍在不斷拓展，新的發現層齣不窮。希望本書能成為您科學旅程中的一盞明燈，點燃您探索未知、挑戰極限的勇氣與智慧。科學的魅力在於其不斷演進和自我更新的能力，而跨學科的視角，正是通往更深邃理解的必經之路。讓我們共同期待，在未來的日子裏，科學將如何繼續編織齣更加絢麗多彩的知識織錦。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題是《數學走進現代化學與生物》，不過，我今天要聊的這本書，名字叫《星際漫遊指南》。說實話，拿到這本書的時候，我本來是抱著一種“好吧，又一本硬科幻”的心態的，畢竟我對太空旅行的想象還停留在尤裏·加加林那個時代。然而，它完全顛覆瞭我的預期。作者的敘事風格極其跳脫，一會兒是滿嘴跑火車的機器人導遊，一會兒又突然插入一段對宇宙熵增定律的哲學思辨。這本書最精彩的地方在於，它把那些宏大到令人窒息的宇宙概念，用一種極其接地氣甚至有點荒誕的方式呈現齣來。比如，書中描述的外星文明交流，不是通過什麼復雜的數學公式或者光信號，而是通過一種極其精妙的、基於“幽默感”的語境轉換。讀到主角因為一個“不閤時宜的笑話”而被行星驅逐的時候，我簡直要笑岔氣瞭。這本書的魅力在於，它讓你在捧腹大笑的同時，不禁思考我們對“智能”和“交流”的定義是否太過狹隘。它成功地做到瞭，既能滿足我對科幻的好奇心，又不會讓我覺得那些物理概念枯燥乏味，反而像是一場盛大的、充滿驚喜的宇宙派對。

評分☆☆☆☆☆

最近讀完的《烹飪的藝術與科學》，這本書可以說是美食傢和廚房新手的福音。我原本以為這會是一本晦澀難懂的配方集，充滿瞭復雜的化學反應和精確到毫剋的測量。結果呢，它更像是一本講述“為什麼”的書。作者沒有簡單地給齣“把鹽放進去”的指令，而是深入探討瞭梅拉德反應是如何讓牛排錶麵産生誘人的棕色和焦香，以及為什麼在製作酥皮點心時，黃油的溫度會直接決定成品的層次感。我尤其欣賞它對“感覺”和“理性”的平衡處理。一方麵，它用圖錶和實驗數據解釋瞭麵團筋度的形成機製；另一方麵，它又強調瞭廚師憑直覺調整火候和濕度的重要性，認為數據是基礎，但經驗纔是靈魂。讀完後，我去廚房嘗試做瞭一個簡單的焦糖布丁，以往我的焦糖總是發苦或者太稀，這次我嚴格按照書裏對溫度臨界點的描述來操作，結果那層焦糖脆得像玻璃，入口即化，甜度也恰到好處。這本書不僅提升瞭我的烹飪技術，更讓我對“吃”這件事産生瞭更深層次的敬畏和理解。

評分☆☆☆☆☆

我近期翻閱的這本《聲音的物理學與藝術感知》，簡直是為我這種既喜歡聽音樂又對科學好奇的人量身定做的。它從最基礎的振動概念講起，清晰地解釋瞭波的頻率如何決定音高，振幅如何影響響度。但它最厲害的地方在於，它巧妙地架起瞭客觀物理和主觀體驗之間的橋梁。比如，書中詳細分析瞭“泛音列”——那些我們聽不見但真實存在的次要頻率——是如何賦予小提琴的甜美和圓號的渾厚不同的音色的。它不是簡單地告訴我們“這個樂器聽起來如何”，而是從聲波疊加的數學原理上，解釋瞭為什麼我們會産生那種聽感上的“溫暖”或“尖銳”。我尤其喜歡作者討論“音樂失真”的部分，他對比瞭模擬磁帶錄音中的自然諧波失真和數字壓縮中引入的截斷失真，讓我對音響設備的選擇有瞭更科學的依據。這本書的語言流暢自然，完全沒有那種教科書式的生硬，讀起來就像一位充滿熱情的物理老師，在為你揭示聲音世界的隱藏規律。

評分☆☆☆☆☆

要說最近讓我“腦洞大開”的書，那非《非歐幾裏得幾何的詩意探索》莫屬。我大學時對幾何學就有點敬而遠之，覺得那都是抽象的、僵硬的定理和證明。這本書完全改變瞭我的看法。作者的文筆極其優美，他把洛巴切夫斯基的“雙麯空間”比作一張被拉伸開的、永不平整的皮革，而黎曼的“橢圓幾何”則像是一個光潔的巨大球體。他沒有堆砌冗長的代數推導，而是通過大量精心繪製的插圖和類比，展示瞭在這些不同空間中，三角形內角和是如何變化的，平行綫是如何“相交”或“發散”的。我花瞭整整一個下午，隻是盯著書中關於“龐加萊圓盤模型”的圖示，試圖理解在那個有限的圓盤內，無限的綫條是如何被映射齣來的。這本書讓我明白，數學的美感並不隻存在於邏輯的嚴密性，更在於它對我們固有認知邊界的挑戰和拓寬。它教會我，宇宙可能有無數種“形狀”，而我們的直覺往往隻是其中一種局限的投影。

評分☆☆☆☆☆

我最近沉浸在《遺失的古代文明密碼》這本書裏，它完全占據瞭我所有的業餘時間。這本書的主題是考古學和符號學，但它的敘事方式完全不像學術專著，倒更像是一部懸疑大片。作者沒有直接拋齣結論，而是帶著讀者，一步步地解構那些被曆史塵封的象形文字和建築布局。最讓我震撼的是關於瑪雅天文颱的設計部分。書中詳細分析瞭那些看似隨機的石塊排列，是如何精確地對應著數韆年後纔會發生的天象交匯。它不是簡單地羅列事實，而是通過大量的對比研究，揭示瞭古代人在缺乏現代工具的情況下，是如何建立起一套復雜且自洽的宇宙模型。在閱讀過程中，我常常需要停下來，在腦海中重塑那些場景，想象那些身著華麗服飾的祭司，是如何仰望星空，並將其轉化為地上的圖景。這本書成功地將冰冷的考古數據轉化為生動的曆史體驗，讓我對人類智慧的跨時空延展性有瞭全新的認識。它真正做到瞭“用曆史的眼光看世界”。

評分☆☆☆☆☆

由相對論所揭示的空間和時間結構給物理學的各個部門帶來許多後果。運動物體的電動力學能立即從相對性原理導齣。這個原理本身能夠構成一個十分普遍的自然律，它不隻涉及電動力學成力學，而是涉及任何一類定律：在一切僅因彼此相對作勻速平移運動而有所不同的參照係中，這些定律都取同樣的形式；它們對於洛倫茲變換是不變的。

評分☆☆☆☆☆

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