細(xì)胞運動原理

內(nèi)容概要

運動的問題是自然界的基本問題.幾百年來,自然科學(xué)研究過程中各種物理運動的規(guī)律.已經(jīng)知道在宏觀世界中,物體的低速運動服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律;物體的高速運動服從狹義相對論規(guī)律;在微觀世界中,物體的運動服從量子力學(xué)規(guī)律.這些都是無生命的物體的運動.有生命的物體運動情況又是怎樣的呢?生命的基本單位是細(xì)胞,在細(xì)胞世界中,物體的運動服從什么樣的規(guī)律呢?本書的內(nèi)容就是探討這個重要的問題.
細(xì)胞是生物有機體的基本單位.在活細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行著復(fù)雜而有序的生命活動,其中有許多與細(xì)胞生命活動密切相關(guān)的運動過程,如細(xì)胞膜內(nèi)外的物質(zhì)運輸、細(xì)胞膜的上蛋白質(zhì)的運動、細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)轉(zhuǎn)運、細(xì)胞核內(nèi)外的物質(zhì)運輸?shù)鹊?這些運動過程對于細(xì)胞的代謝活動都至關(guān)重要,又如真核細(xì)胞的有絲分裂是生命遺傳的基本過程,具有重要的生物學(xué)意義.
活細(xì)胞的生命活動過程是通過內(nèi)部各種生物化學(xué)反應(yīng)和各種物理運動,以及它們的相互耦聯(lián)而實現(xiàn)的.迄今為止,對活細(xì)胞內(nèi)部的生物化學(xué)的反應(yīng)現(xiàn)象和規(guī)律，已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，但是對活細(xì)胞內(nèi)部的物理運動的現(xiàn)象和規(guī)律卻研究得很少。為了彌補這一缺陷，我們做了一些工作，本書在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地討論活細(xì)胞內(nèi)部的物理運動。
對生命活動的研究正日益向定量化的方向發(fā)展.在我們的工作中嘗試用物理學(xué)的觀點來討論活細(xì)胞內(nèi)部的各種運動過程,引入一些參數(shù)來描述活細(xì)胞內(nèi)運動的性質(zhì),并且討論這些物理過程中可能存在的定量公式.本書討論的活細(xì)胞內(nèi)部的物理運動,主要指亞細(xì)胞水平的各種運動過程,不涉及細(xì)胞的整體運動.
本書的各章內(nèi)容如下:第一章討論細(xì)胞內(nèi)部的運動定律,第二章討論細(xì)胞膜的特性和細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的運動,第三章討論細(xì)胞骨架的特性和基于細(xì)胞骨架的細(xì)胞內(nèi)部通訊.第四章和第五章將細(xì)胞內(nèi)部運動定律應(yīng)用于討論細(xì)胞內(nèi)部各種具體的運動,其中第四章討論細(xì)胞器運動、胞漿轉(zhuǎn)動和細(xì)胞頂端生長，第五章討論真核細(xì)胞的有絲分裂，每六章討論活細(xì)胞內(nèi)部分子漲落及其導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)部運動漲落。

作者簡介

唐孝威，中國科學(xué)院院士，浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)腦與智能研究中心學(xué)術(shù)委員會主任。祖藉江蘇太倉，1931年10月生于江蘇省無錫市前西溪的一個書香世家。少年時期的啟蒙教師是他的祖父，我國著名教育家、曾在上海交通大學(xué)任校長14年的唐文治先生。1949年秋在上海南洋模范中學(xué)畢業(yè)，考入北京清華大學(xué)。1952年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系。先后在北京中國科學(xué)院近代物理研究所、北京二機部原子能研究所、蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合原子核研究所、青海核工業(yè)部九院、北京中國科學(xué)院高能物理研究所、德國漢堡電子同步加速器中心、瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心等單位工作?，F(xiàn)為浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，北京大學(xué)兼職教授，解放軍總醫(yī)院（301醫(yī)院）名譽教授。1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院數(shù)學(xué)物理學(xué)部委員（院士）。
20世紀(jì)50年代唐孝威進(jìn)行了核探測器研究及π介子實驗，他在實驗上觀察到鹵素管坪中振蕩的現(xiàn)象，并觀測低溴壓鹵素管輸出信號延遲的現(xiàn)象。他還參加了我國鈾礦的野外勘探。1956年至1959年在蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合原子核研究所，進(jìn)行電磁級聯(lián)簇射的實驗和質(zhì)子吸收負(fù)π介子反應(yīng)的實驗，他參加的小組率先研制成功可控制高壓脈沖供電計數(shù)器。
60年代初他轉(zhuǎn)到國防科研領(lǐng)域，進(jìn)行在研制我國第一顆原子彈和第一顆氫彈中所需的核測試工作，以及核探測器的研制工作。從60年代初至70年代，他領(lǐng)導(dǎo)的研究室在我國青海核基地艱苦創(chuàng)業(yè)，在原子彈中子點火、核試驗近區(qū)測試和氫彈原理實驗等方面進(jìn)行了大量的科學(xué)研究工作，是確證中子點火技術(shù)成功的第一人。在1966年突破氫彈技術(shù)時，他領(lǐng)導(dǎo)實驗組在核試驗現(xiàn)場進(jìn)行測試，是判斷并證實我國氫彈原理成功的第一人。
70年代中他參加中國“一星”工作，在北京進(jìn)行我國第一顆返回式人造地球衛(wèi)星艙內(nèi)空間輻射劑量的測量，為我國衛(wèi)星研制和應(yīng)用提供了有實際價值的實驗數(shù)據(jù)。
70年代末轉(zhuǎn)到高能物理領(lǐng)域，他率領(lǐng)中國實驗研究組，到德國漢堡電子同步加速器中心進(jìn)行高能物理實驗，參加了丁肇中教授領(lǐng)導(dǎo)的馬克杰組合作，進(jìn)行高能正負(fù)電子對撞實驗。他領(lǐng)導(dǎo)的中國組在實驗方案設(shè)計、實驗儀器制造、儀器安裝調(diào)整、實驗數(shù)據(jù)獲取、事例選擇、數(shù)據(jù)分析等方面，完成了大量的工作。1979年馬克杰合作組在實驗上發(fā)現(xiàn)傳遞強作用力的基本粒子——膠子，還精確測量e+ e-→μ+ μ-反應(yīng)的電荷不對稱性，檢驗電弱統(tǒng)一理論。
80年代初起到90年代末，他領(lǐng)導(dǎo)實驗組到瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心，參加萊潑高能正負(fù)電子對撞機上高能物理實驗的國際合作，進(jìn)行L3組合作實驗，為L3組在實驗上證實自然界存在三代中微子、精確測量Z0粒子與W±粒子的質(zhì)量和寬度、以及精確檢驗電弱統(tǒng)一理論作出了貢獻(xiàn)。
80年代末起，他逐步轉(zhuǎn)到生物學(xué)領(lǐng)域，開展物理學(xué)與生物學(xué)的交叉研究，他和合作者在實驗上觀測到活細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)顆粒的擬布朗運動現(xiàn)象和花粉管頂端的跳躍式生長現(xiàn)象。90年代他擔(dān)任國家自然科學(xué)基金重大項目“發(fā)展近場技術(shù)、研究生物大分子體系特征”的主持人。2001年他發(fā)表了《細(xì)胞運動原理》一書，并探討活細(xì)胞內(nèi)部運動的定律，闡述活細(xì)胞內(nèi)分子漲落的觀念。
90年代初轉(zhuǎn)到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，開展物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的交叉研究，主要進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的研究，并應(yīng)用于心臟疾病與腦疾病的診斷。90年代他擔(dān)任國家攀登計劃項目“核醫(yī)學(xué)和放射治療中先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)研究”的首席科學(xué)家。
90年代中開始進(jìn)行腦科學(xué)的研究，他參加了“腦功能和腦重大疾病的基礎(chǔ)研究”項目中“腦高級功能的機制”課題的研究。2002年他發(fā)表了《腦功能原理》一書，在腦的系統(tǒng)水平上探討腦區(qū)激活與相互作用的定律。
2001年起在浙江大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)實驗組，開展神經(jīng)退行性疾病的分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)中若干問題的研究。并在浙江大學(xué)和同事們建立顆粒物質(zhì)實驗室，進(jìn)行顆粒物質(zhì)物理學(xué)的研究，推動我國交通流的理論和實驗研究，以及與一些自然災(zāi)害成因和防治有關(guān)的顆粒流運動規(guī)律的研究。他還指導(dǎo)研究生進(jìn)行珠心算的腦機制的實驗研究。
2001年起他在心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域中進(jìn)行情緒、夢、意識等心理活動的研究。提出情緒的數(shù)學(xué)公式；探討感知與情緒的相關(guān)性；分析夢中腦內(nèi)信息加工的特點，提出大統(tǒng)一心理學(xué)和認(rèn)知整合理論。
多年來他積極推動我國腦功能成像的工作，他還為開拓我國醫(yī)學(xué)物理學(xué)、分子影像學(xué)、神經(jīng)信息學(xué)和神經(jīng)教育學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域作過長期不懈的努力。他本人及與合作者在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文500多篇。學(xué)術(shù)專著（包括合著）有：《粒子物理實驗方法》，《正負(fù)電子物理》，《細(xì)胞運動原理》，《核醫(yī)學(xué)和放射治療技術(shù)》，《腦功能成像》，《腦功能原理》，《意識論——意識問題的自然科學(xué)研究》，《夢的本質(zhì)——兼評弗洛依德理論》，《統(tǒng)一框架下的心理學(xué)與認(rèn)知理論》，《腦與心智》，《心智的無意識活動》，《心智的定量研究》，《粒子·空間·細(xì)胞·大腦》，《物理·生理·心理·病理》，《腦科學(xué)導(dǎo)論》，《分子影像學(xué)導(dǎo)論》，《認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論》等。還著（包括合著）有《正負(fù)電子對撞實驗》，《同步輻射及其應(yīng)用》，《探索自然的對話》，《醫(yī)林奇葩》，《探尋反物質(zhì)的蹤跡》、《分子影像與單分子檢測技術(shù)》等書。還合譯《狂熱的追求》一書。（呂豐）
主要工作：
1.在國防基地參加我國第一顆原子彈和第一顆氫彈的研制和試驗工作。進(jìn)行中子點火實驗，原子彈爆炸測試和氫彈原理實驗。
2.我國第一顆返回式人造地球衛(wèi)星艙內(nèi)空間輻射劑量測量工作。
3.核探測器研究：包括鹵素管、強流管、高壓脈沖供電計數(shù)器、中子探測器、電磁量能器和鈾強子量能器等，還提出基于掃描探針顯微技術(shù)的超高分辨率核徑跡探測原理。
4.物理學(xué)多個領(lǐng)域的實驗研究：包括非加速器粒子物理、相對論性原子核物理、團簇物理和等離子體物理等實驗。
5.領(lǐng)導(dǎo)中國組參加德國電子同步加速器中心馬克杰組合作，該合作組在實驗上發(fā)現(xiàn)傳遞強作用力的基本粒子—膠子
6.領(lǐng)導(dǎo)實驗組參加歐洲核子研究中心L3組合作，該合作組在實驗上證實自然界存在三代中微子。
7.領(lǐng)導(dǎo)實驗組參加阿爾法磁譜儀國際合作，在空間探尋反物質(zhì)與暗物質(zhì)。
8.物理學(xué)與生物學(xué)的交叉研究：測量細(xì)胞器運動，總結(jié)細(xì)胞內(nèi)部運動定律，提出活細(xì)胞內(nèi)分子漲落的觀念，研究有絲分裂的機制；還從事發(fā)展近場技術(shù)、研究生物大分子體系特征等。
9.物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的交叉研究：進(jìn)行核醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究，并應(yīng)用于腦疾病的診斷。
10.腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的研究：進(jìn)行工作記憶的心理學(xué)實驗以及感知、運動、語言的腦功能成像實驗；運用物理學(xué)觀點在腦的系統(tǒng)水平上探討腦功能原理；還提出統(tǒng)一框架下的心理學(xué)與認(rèn)知理論。

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