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出版者:The MIT Press

作者:Kitano, Hiroaki 编

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2001-10-15

价格:USD 12.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262112666

丛书系列:

图书标签:

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经典物理学的基石：从牛顿到爱因斯坦的百年演进 一部深入剖析经典物理学从诞生、发展到最终面临挑战的恢弘史诗。 本书旨在为读者提供一个全面而深刻的视角，审视自十七世纪科学革命以来，人类对物质世界基本规律的认识是如何一步步建立、完善，并最终促成二十世纪物理学革命的历程。我们不会探讨系统生物学的任何概念，而是将焦点完全集中于传统物理学理论的构建、实验验证及其对整个科学范式的深远影响。 第一部分：牛顿力学的胜利与宇宙的机械论图景 本部分将详细阐述艾萨克·牛顿爵士所建立的经典力学的宏伟框架，这是人类理性对自然界理解的第一个真正统一的理论体系。 1. 运动定律的构建： 我们将细致地分析牛顿三大运动定律——惯性定律、加速度定律（$F=ma$）和作用与反作用定律。这些定律如何从对伽利略实验的继承与发展中提炼出来，并构成描述宏观物体运动的基础。我们将探讨动量、角动量等基本守恒量的引入，及其在简化复杂运动分析中的核心作用。 2. 万有引力与宇宙的秩序： 核心内容将围绕牛顿万有引力定律展开。本书将回顾开普勒行星运动定律是如何被牛顿的理论完美解释和统一的，从而将地球上的物理学与天体运行的规律结合起来，形成了“普适性”的物理学观念。我们将深入分析潮汐现象的解释、对彗星轨道的预测，以及引力如何成为塑造早期宇宙图像的决定性力量。 3. 微积分的革命与动力学的数学基础： 经典物理学的飞跃离不开数学工具的同步发展。我们将探讨牛顿和莱布尼茨独立发展的微积分学如何成为描述瞬时变化率和积累效应的必要语言。从微分方程到积分求解，本书将展示微积分如何使物理学家能够精确地预测和描述系统的演化路径。 4. 刚体与流体力学初步： 在力学框架下，我们将扩展讨论物质的不同形态。刚体力学如何处理物体的形变与转动，以及欧拉和纳维-斯托克斯方程的早期尝试，如何为理解液体和气体的运动奠定了基础，尽管这些领域的精确描述在当时仍然面临巨大挑战。 第二部分：热力学与能量的视角转换 随着对物质内部行为的关注日益加深，经典物理学的范畴从宏观运动扩展到了能量、温度和不可逆性。 1. 热现象的理论化： 本部分将追溯从潜热理论到比热容研究的历程。我们将重点介绍拉瓦锡、道尔顿等早期化学家和物理学家如何试图将热视为一种物质（热质说），以及这些早期概念如何被实验逐步推翻。 2. 热力学第一定律：能量守恒的普遍性： 焦耳、迈耶和克耳文勋爵等人的贡献将被详尽阐述。能量的定义——内能、功和热量——如何被确立，以及热力学第一定律作为能量在不同形式间转换的普适性原则，如何超越了机械能的范畴，成为所有物理和化学过程的黄金法则。 3. 热力学第二定律与熵的引入： 这是对牛顿机械论图景的第一次重大哲学冲击。我们将详细分析卡诺循环的理想化模型，如何导向克劳修斯对热量单向流动的认识，并最终引出熵（Entropy）的概念。熵如何量化了过程的不可逆性，以及它预示着宇宙的“热寂”的可能性，为物理学引入了时间之箭的概念。 4. 统计力学的桥梁： 在经典物理学的黄昏，玻尔兹曼和吉布斯的工作至关重要。我们将探讨他们如何通过概率论和大量粒子集合的统计规律，试图从微观动力学（粒子运动）的角度来解释宏观的热力学现象（温度、压力、熵）。气体动理论的成功，为理解物质的统计本质提供了强大的理论工具。 第三部分：电磁学的统一与场的概念诞生 经典物理学的另一根支柱是电与磁现象的整合，这不仅统一了两种看似不相关的自然力，还彻底改变了我们对“实在”的理解。 1. 静电学与磁学的奠基： 库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的建立，描述了电荷和电流如何产生场。静电场的概念如何被抽象出来，以及磁极的类比性研究，标志着场论思维的初步形成。 2. 法拉第的实验洞察力： 本部分将颂扬迈克尔·法拉第的实验天才。他的磁感应实验如何揭示了电与磁之间的动态联系，以及“电场线”和“磁场线”等可视化工具如何帮助他构建了场的概念——即一种弥漫在空间中、不依赖于特定粒子的物理实在。 3. 麦克斯韦方程组的辉煌： 这是经典物理学最伟大的综合之一。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦如何将已知的电、磁、静电定律整合为一个简洁而优雅的四组偏微分方程。本书将重点分析位移电流概念的引入，以及由此推导出的电磁波的预测，包括其传播速度与光速的惊人吻合。 4. 光的波动性： 麦克斯韦理论的直接后果——电磁波本质上就是光——被赫兹的实验所证实。我们将回顾光的波动理论（惠更斯原理）在双缝实验等中的成功应用，以及它如何挑战了牛顿关于光是微粒的观点。 第四部分：经典物理学的边界与危机 在十九世纪末，物理学界普遍认为基础理论已经完成，只剩下解决一些“小修补”的工作。然而，这些看似微小的异常，却孕育了二十世纪的革命。 1. 经典力学在极限条件下的失败： 我们将探讨经典力学在处理高速运动时的局限性。水星近日点的进动等天文观测中出现的微小偏差，是经典理论无法用现有框架解释的明确信号。 2. 经典热力学的悖论： 黑体辐射问题是暴露经典理论核心缺陷的试金石。瑞利-金斯定律在短波长处预言的“紫外灾难”，清晰地表明了将能量视为连续可分的经典假设的错误。 3. 以太之谜与迈克尔逊-莫雷实验： 麦克斯韦电磁理论要求光速恒定，但这似乎与伽利略变换（经典力学的基石）相矛盾。本书将详细描述迈克尔逊-莫雷实验的精妙设计，以及他们零结果的深远影响——即对“光以太”这一假设的否定，动摇了绝对参考系的概念。 4. 催生新物理学的挑战： 最后的章节将总结这些未解之谜，它们共同指向一个结论：描述宏观低速世界的牛顿体系，在微观世界和高速世界中必然失效。这些危机并非对经典物理学的否定，而是指明了新的、更深层次规律的必要性——这些规律，最终将由量子力学和狭义相对论来阐释。 --- 本书旨在为读者提供一个严谨的历史和理论框架，理解人类智慧如何一步步建立起对宏观、经典世界的精确描述，以及支撑起整个现代工程学和经典科学的理论支柱。我们关注的是决定性的实验、精妙的数学推导以及理论之间的宏大综合。

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这本书的出版，无疑为所有对生命科学怀有好奇心的人们提供了一个极佳的学习平台。我是一名生物学专业的学生，在学习过程中，常常会遇到一些“为什么”的问题，而这些问题往往指向了更宏观、更复杂的系统层面。比如，一个简单的细胞信号传导过程，为什么会有如此精巧的反馈和前馈机制？这些机制的出现，究竟是为了什么？是为了提高信号传递的精确度，还是为了响应环境的变化？这类问题，仅仅依靠传统的生物学知识是难以完全解答的。而“Foundations of Systems Biology”这本书，正是试图从系统性的角度来解答这些疑问。我尤其关注书中关于“网络”的章节，生物体内的各种分子，如蛋白质、RNA、DNA，它们之间的相互作用形成了一个错综复杂的网络。理解这个网络的结构和动力学，对于理解生命活动至关重要。我希望书中能够详细介绍如何构建和分析这些生物网络，比如各种图论方法、网络模块的识别等等。同时，我也对书中关于“稳态”和“适应性”的讨论充满期待。生命系统如何在不断变化的环境中保持相对稳定，又如何在必要时进行调整和进化，这些都是系统生物学研究的核心问题。我希望这本书能够为我提供一个清晰的框架，让我能够系统地理解这些生命现象背后的原理。从封面的设计来看，这本书的编排一定非常用心，应该会包含大量的图表和流程图，这对于我这样一个视觉型学习者来说，是极大的福音。

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作为一名长期关注科学前沿的读者，我对“Foundations of Systems Biology”这本书寄予了厚望，希望它能为我揭示这个充满活力的学科的本质。我理解系统生物学不仅仅是对单个生物分子的研究，更是对它们之间复杂相互作用所形成的网络的深刻洞察。因此，我对书中关于“网络结构”和“网络动力学”的章节尤为关注。我希望书中能够清晰地解释如何描述和分析生物网络，比如节点的度、路径长度、聚类系数等网络拓扑学指标，以及这些指标如何反映网络的组织方式和功能特性。同时，我也对书中关于“信号转导”的讨论充满兴趣。信号分子如何在细胞内传递信息，如何激活下游的效应分子，并最终导致细胞的响应，这是一个复杂而精妙的过程。我希望书中能够通过生动的案例，比如激素信号、生长因子信号等，来阐释这些信号转导通路的设计原理和工作机制。我相信，这本书的阅读体验将是丰富且充满启发的，它将帮助我建立一个更宏观、更全面的生命观。

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这本书的标题“Foundations of Systems Biology”就充满了吸引力，暗示着它将为读者打下坚实的基础，引领我们进入这个迷人的学科。我是一名对生物学充满热情的业余爱好者，常常在阅读科学新闻时，接触到“系统生物学”这个词，但对其理解一直停留在模糊的层面。我希望这本书能够系统地梳理系统生物学的基本概念、核心理论和研究方法。尤其让我感兴趣的是，书中是否能够解释“涌现性”这一概念在生物学中的应用，即生命系统如何从简单的组分中涌现出复杂的行为和功能。此外，我对书中关于“反馈回路”的讨论也充满期待，这类机制在生命系统中无处不在，例如基因表达的调控、代谢途径的平衡等等。我希望书中能够用清晰的图示和生动的语言，解释这些反馈回路是如何工作的，以及它们在维持生命稳定性和适应性方面所起到的关键作用。我也希望书中能够介绍一些系统生物学领域的经典研究成果，这些成果不仅能够展示该领域的魅力，更能为我们提供学习的范例。我期望这本书能够帮助我建立一个清晰的知识框架，让我能够更好地理解生命科学的最新进展，并能更深入地思考生命本身的奥秘。

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我是一位对跨学科研究充满热情的读者，而“Foundations of Systems Biology”这本书正是连接生物学、数学、计算机科学等多个领域的重要桥梁。我希望这本书能够清晰地阐释系统生物学的跨学科性质，并介绍不同学科的方法如何应用于生物学研究。我特别关注书中对“数据分析”在系统生物学中的作用的讲解。现代生物学研究产生了海量的数据，如何从这些复杂的数据中提取有用的信息，构建出有意义的生物模型，是系统生物学面临的重要挑战。我希望书中能够介绍一些常用的数据分析技术，比如降维、聚类、分类等，并解释它们在生物学研究中的具体应用。此外，我也对书中关于“进化”和“适应”的讨论充满期待。生命系统是如何通过长期的进化过程，形成如此复杂而精妙的结构和功能，又如何能够适应不断变化的环境。我希望书中能够提供一些理论框架和模型，帮助我理解这些进化和适应的机制。

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这本书的装帧和封面设计就足够吸引人，那种沉稳而又略带前沿的风格，让人一眼就能感受到它内在的深度和严谨。拿到手后，更是迫不及待地翻阅，虽然我并非系统生物学领域的资深研究者，但对于科学的探索和知识的渴求一直驱动着我。我对这本书的期望很高，希望它能为我揭示这个复杂且充满魅力的学科的基石，让我能够理解生命系统是如何运作的，那些看似微不足道的分子如何协同作用，编织出生命活动的壮丽图景。从目录上看，涵盖的范围非常广阔，从理论基础到具体的模型构建，再到前沿的应用，都触及了。我特别期待书中能够深入浅出地讲解那些核心的概念，比如网络的动力学、信号转导的机制、基因调控的回路等等。我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能够通过大量的图示和案例分析，让抽象的概念变得生动具体。毕竟，对于一个初学者来说，理解那些数学模型和计算方法可能会有一定的门槛，但如果作者能够巧妙地引导，将复杂的原理用通俗易懂的语言阐释清楚，并且辅以直观的视觉辅助，那么这本书的价值将是不可估量的。我希望这本书能够激发我对生命科学更深层次的思考，让我能够跳出孤立的基因或蛋白质层面，去审视整个生命系统作为一个整体的智慧。我对它寄予厚望，希望它能成为我探索系统生物学奥秘的一扇重要窗口。

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这本书的书名“Foundations of Systems Biology”本身就极具吸引力，预示着它将为读者提供一个坚实的基础，去探索生命系统这个复杂而迷人的领域。我是一名对生命科学充满好奇心的非专业读者，常常被那些能够解释生命现象背后普遍规律的学科所吸引。系统生物学正是这样一门学科，它试图从整体的、动态的、网络的视角来理解生命。我希望这本书能够用清晰易懂的语言，解释系统生物学中的核心概念，比如“反馈”、“前馈”、“稳态”、“鲁棒性”等等。我尤其期待书中能够通过一些生动的案例，来阐释这些概念在实际生物学问题中的应用。例如，细胞如何维持其内部环境的稳定，如何应对外界的干扰，又如何做出精确的响应。我希望这本书能够帮助我建立一个更宏观的生命观，让我不再仅仅关注单个基因或蛋白质的功能，而是能够理解它们是如何协同作用，构成一个有机的整体。这本书的阅读过程，必将是一次充满惊喜和启发的探索之旅。

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这本书的标题“Foundations of Systems Biology”就传递出一种权威和全面的信息，让我对它充满了期待。我一直认为，理解生命离不开对其系统性的把握，而系统生物学正是实现这一目标的关键学科。我希望这本书能够为我系统地梳理系统生物学的发展历程、核心思想和主要研究方向。我特别期待书中关于“基因调控网络”的深入讲解。基因之间复杂的相互作用，构成了生命活动的“控制中心”，理解这些网络的结构和动力学，对于我们理解细胞的分化、发育以及疾病的发生至关重要。我希望书中能够介绍构建和分析基因调控网络的常用方法，比如ChIP-seq、RNA-seq等实验技术，以及各种计算模型，如布尔网络、贝叶斯网络等。同时，我也对书中关于“能量代谢网络”的讨论充满兴趣。生命活动的进行需要能量的供给，而能量的产生、转化和利用，也构成了一个复杂的网络。我希望书中能够通过清晰的图示和生动的案例，帮助我理解这些代谢网络的稳态维持和动态响应。

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作为一名对科学研究有着浓厚兴趣的非专业读者，我总是被那些能够解释复杂现象的学科所吸引。系统生物学，这个相对较新的领域，正是其中之一。它试图以一种全局的、跨学科的视角来理解生命。“Foundations of Systems Biology”这本书，从书名上就传递出一种扎实、权威的感觉，让我相信它能够为我提供一个系统生物学入门的坚实基础。我希望书中能够详细解释“系统”这个概念在生物学中的具体含义，它不仅仅是指一个简单的集合，更强调了各组成部分之间的相互作用、反馈机制以及 emergent properties，也就是整体大于部分之和的现象。我特别期待书中能够通过一些经典的案例，比如噬菌体生命周期、细胞周期调控等，来生动地阐释系统生物学的研究方法和思维方式。这些案例不仅能够帮助我理解抽象的概念，更能让我体会到系统生物学在解决实际生物学问题中的强大威力。我也对书中可能涉及到的数学建模和计算模拟部分感到好奇，虽然我不是数学专业出身，但我相信如果书中能够用通俗易懂的语言解释这些工具的原理和应用，甚至可以提供一些简单的例子，那么我将能够从中获益匪浅。我希望这本书能够拓宽我的视野，让我不再仅仅停留在对单个基因或蛋白质功能的认知上，而是能够将它们置于整个生命系统的宏观背景下进行理解。

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我是一名对科学出版物要求极高的读者，对于“Foundations of Systems Biology”这本书，我首先从它的内容深度和广度入手进行评估。我希望这本书不仅仅是停留在对基本概念的介绍，而是能够深入到该领域的最新研究进展和前沿理论。我特别关注书中对“计算工具”在系统生物学研究中的应用的阐述。我理解现代系统生物学离不开强大的计算能力和先进的算法，但作为非专业人士，我希望书中能够以一种易于理解的方式，介绍这些计算工具的基本原理和实际应用，比如如何利用高通量数据进行生物网络的推断，如何通过模拟来预测系统的行为等等。此外，我也对书中关于“自组织”和“自适应”的讨论充满期待。生命系统如何能够在没有外部指令的情况下，通过局部相互作用形成有序的结构和功能，又如何能够根据环境的变化而调整自身的行为，这些都是系统生物学研究中的重要议题。我希望书中能够提供清晰的解释和丰富的实例，帮助我理解这些复杂的现象。

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这本书的作者阵容和出版机构本身就给我带来了极高的期待。当我拿到这本书的时候，首先映入眼帘的是它精美的排版和清晰的图示，这让我对深入阅读充满了信心。我尤其关注书中对于“模型”在系统生物学中的作用的阐述。我理解系统生物学离不开对生命过程进行建模，但如何构建有效的生物模型，如何验证模型的准确性，以及模型能够为我们提供哪些新的见解，这些都是我非常感兴趣的。我希望书中能够介绍不同类型的生物模型，比如基于方程的模型、基于规则的模型等等，并解释它们各自的优缺点以及适用的场景。此外，我也对书中关于“扰动”和“响应”的讨论非常期待。生命系统是如何应对各种内外在的扰动，并能够恢复到稳态，或者做出相应的适应性改变。理解这些机制，对于我们理解疾病的发生发展，以及开发新的治疗策略都至关重要。我希望书中能够通过具体的例子，比如药物的代谢、免疫系统的响应等，来深入浅出地讲解这些概念。这本书无疑为我提供了一个探索系统生物学前沿的绝佳机会，我期待着它能够带我进入一个全新的科学世界。

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