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姜伯驹 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030178930

商品编码：29938529989

包装：平装

出版时间：2007-03-01

图书基本信息
图书名称	数学走进现代化学与生物
作者	姜伯驹
定价	17.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030178930
出版日期	2007-03-01
字数	50000
页码	170
版次	1
装帧	平装
开本
商品重量	0.182Kg

内容简介

本书共分两个部分：拓扑学中的手性和数学走进生物大分子序列。 　　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。 　　本书通俗易懂，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，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

目录

编辑推荐

文摘

序言

跨越学科的思维碰撞：一部探索现代科学前沿的导论 书名： 数学在现代化学与生物学中的应用与启示 作者： 领域内资深学者团队 出版社： 知识之桥出版社 --- 内容简介： 本书并非一本面向特定专业学生的教科书，而是一部旨在拓宽视野、激发跨学科思考的深度导论。它聚焦于一个核心议题：在二十一世纪，数学如何成为解构、建模和预测现代化学与生物学复杂系统的核心语言和工具？ 我们深入探讨了从分子尺度到生态系统层面的定量分析方法，展示了抽象的数学结构如何在具体的生命与物质科学难题中发挥决定性作用。 第一部分：化学反应的动力学与统计力学基石 在现代化学研究中，仅仅停留在定性描述已经远远不够。理解反应速率、平衡常数以及复杂催化过程的机制，必须依赖于严谨的数学框架。 第一章：微观世界的概率与涨落 本章从统计力学的基本假设出发，详细阐述了如何利用概率论来描述大量分子在特定温度和压力下的集体行为。我们分析了玻尔兹曼分布在理解化学势和相变过程中的基础地位。重点讨论了涨落现象——在纳米尺度化学反应中，随机性如何影响宏观可观测量的精确性，并引入了随机过程（如马尔可夫链）来模拟过渡态理论中的能量面穿越。 第二章：反应动力学的微分方程系统 化学反应的本质是一系列物质浓度的变化过程。本书系统地梳理了常微分方程（ODE）在描述均相反应动力学中的应用。我们不仅仅停留在零级、一级和二级反应的简单积分形式，而是深入探讨了耦合反应网络的解法。特别关注了非线性动力学在振荡反应（如Belousov-Zhabotinsky反应）中的作用，解释了极限环和分岔现象如何对应于化学系统的自组织行为。对于涉及空间因素的反应扩散问题，本书引入了偏微分方程（PDE），并简要介绍了有限差分法在求解这类复杂系统时的数值实现思路。 第三章：量子化学中的矩阵代数与线性变换 现代化学的基石——量子力学，其数学表述完全建立在线性代数之上。本章剖析了薛定谔方程的本质，并阐明了如何利用矩阵对角化来求解电子的能级和轨道。我们详细解释了哈密顿矩阵的构建过程，以及在计算化学中，变分法（如Hartree-Fock方法）如何通过迭代优化矩阵来逼近真实解。对于过渡金属配合物和有机分子，群论的应用被视为一种强大的分类和简化工具，本书通过具体的分子对称性实例，展示了如何利用不可约表示来简化能级计算。 第二部分：生物系统的复杂性与信息的量化 生物学是复杂的、非线性的、高度冗余的系统。数学工具在此领域的作用，在于将这种复杂性转化为可操作的模型和可预测的规律。 第四章：生物大分子的构象空间与优化算法 蛋白质折叠问题是计算生物学中的经典难题。本章将构象空间视为一个高维空间，讨论了如何利用拓扑学概念来描述和搜索这个空间。我们详细介绍了能量最小化算法（如梯度下降法、牛顿法）在寻找蛋白质稳定结构中的应用，并讨论了蒙特卡洛方法在模拟分子动力学模拟中的重要性，解释了如何通过Metropolis准则来有效探索能量势垒。 第五章：基因调控网络与系统生物学 细胞内的基因表达不是孤立的事件，而是一个由反馈和前馈环构成的复杂网络。本书将基因调控视为一个动态系统，利用微分方程（或在离散模型中利用布尔网络）来描述基因产物（mRNA和蛋白质）的浓度变化。重点分析了双稳态开关、振荡器等核心模块，并解释了如何利用相平面分析来定性理解这些网络的稳定性和功能。此外，本书还引入了随机过程来模拟低拷贝数基因表达时的“噪音”问题。 第六章：群体遗传学与进化动力学 在种群水平上，数学模型是理解进化的唯一途径。本章从费舍尔（Fisher）的基本方程开始，构建了描述等位基因频率随时间变化的数学模型。我们探讨了选择、突变和漂变（遗传漂变）这三种驱动进化的力量如何通过差分方程或连续近似进行量化。对于空间异质性环境下的种群动态，本书简要引入了基于个体的模型（Agent-Based Models）和反应扩散方程，以模拟物种的迁徙与竞争。 第七章：生物信息学中的信息论与图论 从DNA序列到蛋白质结构预测，生物信息学严重依赖于信息论和图论。本章阐述了香农熵如何被应用于衡量DNA序列的随机性或保守性。图论则被用来构建和分析分子网络，例如蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI）。我们分析了如何利用网络拓扑指标（如中心性、聚类系数）来识别网络中的关键节点（即“枢纽蛋白”），并讨论了这些指标在疾病机制研究中的潜在价值。 结论：量化思维的未来 本书的最终目标是培养读者将科学问题转化为数学问题的能力。我们总结了现代科学研究中，建模、模拟和数据分析三位一体的范式转变，并展望了随着计算能力的提升，更复杂的非线性、多尺度模型（如多尺度建模）将如何继续推动化学与生物学研究走向更精准的预测和更深刻的理解。它强调，数学并非是科学的附属工具，而是构建现代科学知识体系的必要结构。

评分☆☆☆☆☆

收到《正版现货 数学走进现代化学与生物 科学出版社》，我怀着一种探索未知的好奇心。我并不是科班出身的数学或科学专业人士，但我对科学的宏大叙事和其中的内在逻辑一直充满兴趣。这本书的名字让我觉得它可能是一扇窗户，让我得以一窥现代科学研究的“幕后”。我希望它能用一种非常“故事化”的方式，介绍数学如何在解决化学和生物领域的重大问题中发挥作用。比如，可以讲述某个伟大的数学家如何因为一个化学难题而冥思苦想，或者某个重要的生物发现背后隐藏着怎样的数学智慧。我不需要过于深入的公式推导，更期待看到那些能够启发思维、点燃想象力的内容。例如，如果书中能描绘出数学如何帮助我们理解宇宙的化学构成，或者如何揭示生命起源的奥秘，那将是非常引人入胜的。我希望这本书的语言风格能够轻松活泼，引人入胜，即使是对于没有相关背景的读者，也能感受到数学与科学结合的魅力。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《正版现货 数学走进现代化学与生物 科学出版社》，我的第一印象是它非常“实在”。封面设计简洁明了，直接点出了书名和出版社，没有花哨的装饰，这让我觉得内容应该会比较扎实。我购买这本书主要是因为我目前在做一个化学方面的研究项目，遇到了一些需要用数学工具来分析数据的瓶颈。我一直听说数学在现代科学研究中扮演着越来越重要的角色，但总觉得系统地学习相关的数学知识有些困难。这本书的出现，恰好提供了一个很好的契机。我期望它能帮助我理解诸如统计学、线性代数、微分方程等数学分支在化学反应动力学、分子结构分析、药物设计等方面的具体应用。我尤其关注的是书中有没有介绍一些常用的数学软件（如MATLAB, R, Python等）在这些领域的应用范例，因为实际操作对提升研究效率至关重要。如果书中能够提供一些详细的算法解释和代码示例，那将是对我研究工作极大的帮助。我希望这本书的讲解能够有条理、有逻辑，循序渐进，而不是简单地罗列公式。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《正版现货 数学走进现代化学与生物 科学出版社》的书，迫不及待地翻阅起来。第一感觉是印刷质量相当不错，纸张厚实，排版清晰，字体大小适中，阅读起来眼睛不会感到疲劳。我本身对数学在其他学科的应用一直充满好奇，尤其是在化学和生物这两个我非常感兴趣的领域。这本书的名字就直接点出了核心主题，让我对接下来的内容充满了期待。我希望这本书能够深入浅出地讲解数学概念如何被应用于解决化学和生物学中的实际问题，而不是停留在枯燥的公式推导。理想中的内容应该包含一些具体的案例分析，比如如何利用微积分来描述化学反应速率，如何用概率论来解释基因的遗传规律，或者如何用图论来分析生物网络。我希望作者能够用通俗易懂的语言，配以生动形象的图示，让那些对数学理论不那么精通的读者也能理解其中的精髓。如果书中能提供一些互动式的练习题，帮助读者巩固所学知识，那就更完美了。总而言之，这本书的出现，让我看到了跨学科学习的巨大潜力，也希望它能成为我打开数学与科学大门的一把钥匙。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《正版现货 数学 जवळ入现代化学与生物 科学出版社》，我立刻被其严谨的学术风格所吸引。作为一名生物信息学领域的学生，我深切体会到数学工具对于分析海量生物数据的重要性。近年来，随着基因组学、蛋白质组学等技术的飞速发展，如何从复杂的数据中提取有意义的信息，已经成为制约学科发展的关键。我希望这本书能够深入探讨诸如图论在构建生物分子相互作用网络中的应用，统计学在基因表达数据分析中的重要作用，以及机器学习算法在预测蛋白质结构、疾病诊断等方面的潜力。我特别希望书中能包含一些经典的算法模型和最新的研究进展，为我提供更广阔的学术视野。此外，如果书中能够对数学模型在生物系统建模中的原理进行详细阐述，例如如何用微分方程描述细胞生长动力学，或者如何用概率模型模拟种群进化，那将非常有价值。我对这本书抱有很高的期望，希望它能成为我攻克学术难关、提升研究能力的有力武器。

评分☆☆☆☆☆

购得《正版现货 数学走进现代化学与生物 科学出版社》一书，我最关注的便是其在教学上的可及性。作为一名高中数学老师，我一直致力于将数学知识与实际生活和学科应用相结合，以激发学生的学习兴趣。然而，要将高深的数学理论与化学、生物学这些相对“感性”的学科联系起来，并非易事。我希望这本书能够为我提供丰富的教学素材和灵感。我期待书中能够提供一些简明扼要的数学概念讲解，以及它们在化学反应机理、分子结构可视化、遗传多样性分析等生物学现象中的趣味应用。最好是能够有学生可以动手操作的实验设计，比如利用数学模型来模拟简单的化学反应过程，或者用统计学方法分析身边的生物现象。如果书中能配有精彩的图解和动画演示的链接，那将极大地提高教学效果。我希望这本书能帮助我的学生们理解，数学并非高高在上、遥不可及，而是无处不在，并且是理解和探索科学世界的强大工具。