ما هي الفيزياء الحيوية و أهدافها و موضوع دراستها ؟
الفيزياء الحيوية هي التخصص الذي يتعامل مع دراسة علم الأحياء من وجهة نظر الفيزياء (ومن هنا جاء اسمها المشترك). تعني هذه الطبيعة المزدوجة أو المزدوجة أنه لا يمكن تحديد ما إذا كان فرعًا من فروع الفيزياء قريبًا من علم الأحياء ، أو فرعًا من علم الأحياء قريب من الفيزياء.
على أي حال ، فهو يجمع بين الروح النظرية للفيزياء وإمكانية الحصول على نتائج تجريبية يمكن التحقق منها ، وهو أمر شائع في علم الأحياء.
الفيزياء الحيوية ، بهذا المعنى ، هي واحدة من أولى التخصصات العلمية التي تجمع بين مناهج مختلفة للعلوم الأولية ، وهو اتجاه متزايد في العالم العلمي المعاصر. النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق هذا التخصص تهم كل من علم الأحياء والفيزياء التطبيقية.
إنه تخصص شاب ، على الأقل في الاعتراف الرسمي به ، لأن مجالات دراسته تسبق مفهوم العلم ذاته. كانت أول دراسة فيزيائية حيوية مناسبة في القرن السابع عشر ، عندما نُشرت دراسات العالم اليسوعي الألماني أثناسيوس كيرشر (1601-1680) عن التلألؤ الحيوي الحيواني كجزء من عمله ” Ars Magna Lucis et Umbrae “.
موضوع دراسة الفيزياء الحيوية
يمكن تعريف موضوع دراسة الفيزياء الحيوية على أنه المجال المادي للحياة أو تطبيق الفيزياء على الكائنات الحية . إلى حد كبير ، يعتبر موضوع دراسته من المنظور المادي للميكانيكا الكلاسيكية ، أي ميكانيكا نيوتن.
إنه ينطوي على استكشاف الظواهر الشائعة في عالم الفيزياء ، مثل الكهرباء والضوء والمغناطيسية ، من بين أمور أخرى ، ولكنها مرتبطة بعالم الأحياء: الكهرباء الحيوية ، والتلألؤ الحيوي ، والمغناطيسية الحيوية ، إلخ.
أهداف الفيزياء الحيوية
تسعى الفيزياء الحيوية إلى مجموعة متنوعة من الأهداف ، مثل:
- فهم جسم الإنسان والكائنات الحية الأخرى من حيث الأنظمة الفيزيائية التي تتمتع بمتغيرات قابلة للقياس الكمي مثل الطاقة الداخلية والإنتروبيا وما إلى ذلك.
- ترجم إلى لغة الفيزياء (أي وصف بمصطلحاتها) بعض الظواهر المعينة للحياة المعقدة ، خاصة تلك التي تتضمن طاقات أساسية : الكهرباء ، والمغناطيسية ، والجاذبية ، إلخ.
- تطبيق جميع المعارف السابقة على حل مشكلات معينة ، مثل تصنيع الأطراف الاصطناعية ، واختراع علاجات وأدوات تشخيص جديدة ، أو مواد جديدة مستوحاة من الحياة نفسها.
- تطبيق نهج متعدد التخصصات للفيزياء والبيولوجيا ، من أجل تجاوز قيود مجال معين باستخدام أدوات ومعرفة أخرى.
فروع الفيزياء الحيوية
المجالات الرئيسية لدراسة الفيزيا ء الحيو ية ، كل منها يفتتح فرعًا معينًا من الاهتمام ، هي كما يلي:
- الميكانيكا الحيوية. هذه هي دراسة عمليات جسم الإنسان ، وفهمها على أنها تطبيق قوى داخلية وخارجية عليها ، مما يسمح لنا بالتفكير فيها من حيث كفاءة الطاقة ، والميكانيكا التشريحية ، وما إلى ذلك ، وهو أمر مفيد بدوره لتصنيع الأطراف الصناعية.
- الصوتيات الحيوية. كما يشير اسمه ، فإنه يقترح التحقيق في إنتاج الصوت في الحيوانات ، بما في ذلك الإنسان . يتراوح هذا من سلوك الموجات الصوتية إلى الجهاز العصبي الفسيولوجي للأذن.
- المحركات الخلوية. إنه نظام يفهم حركات الكائنات الحية على أنها عملية تحويل الطاقة ( الكيميائية ، عادة) إلى عمل ، وبالتالي القدرة على تقليدها (لإنشاء آلات نانوية ، على سبيل المثال).
- ديناميات البروتين. هذه هي دراسة حركات وطي البروتينات والتركيبات الجزيئية الأخرى ، وفقًا لتركيباتها أو وظائفها أو تركيباتها ، مع تطبيق قوانين الفيزياء عليها.
- التواصل الجزيئي. بشكل أساسي ، يتعلق الأمر بتبادل المعلومات على المستوى الخلوي ، سواء بين خلايا نفس الكائن الحي ، أو بين الكائنات أحادية الخلية ، باستخدام مبادئ نظامية يمكن فهمها جيدًا من وجهة نظر فيزيائية.
أهمية الفيزياء الحيوية
الأمر الأكثر إثارة للاهتمام حول منظور الفيزيا ء الحيوية هو أنه يعيد التفكير أو يعيد تأطير الحدود بين عالم المادة ( غير العضوية ) وعالم الحياة ( العضوية )
حيث يتأثر كلاهما بنفس القوى الأساسية للفيزياء. وبهذه الطريقة ، فإنه يوفر فهمًا أوليًا لماهية الحياة وما يميز الكائنات الحية عن المادة الجامدة التي تحيط بها.
من ناحية أخرى ، تسمح الفيزيا ء الحيوية بمقاربة المشكلات البيولوجية من منظور مختلف
مما يستفيد من عناصر الفيزياء ، كما يحدث مع تطبيق الأشعة الكهرومغناطيسية في فحص الخلايا
أو الرنين النووي المغناطيسي لدراسة أنسجة الكائنات الحية دون الحاجة إلى إتلافها أو كسرها.
يجب أنت تكون مسجل الدخول لتضيف تعليقاً.