带微积分的物理学/绪论/面向生物学家的
生物体是物理世界的一部分。生物学科学在许多方面依赖于物理学和化学。当黑猩猩使用眼睛时，光子与视网膜中的分子相互作用，从而触发细胞内的化学反应。光诱导的化学变化导致离子跨细胞膜移动以及电信号沿着从眼睛进入大脑的轴突传播。对于视觉，大多数动物主要依赖于来自最近恒星的地球的光线。我们眼睛中的感光色素已经通过进化过程被选择，以有效地与阳光中占主导地位的那些颜色的光相互作用。
果树可以捕获光子的能量，并将该能量转化为储存在糖分子中的化学能。当黑猩猩进食时，食物分子作为细胞内能量来源，用于诸如跨细胞膜泵送离子之类的目的。这些泵送的离子使得神经元的电信号成为可能，使黑猩猩能够有意识地感知到它所看到的东西。地球上的大多数生命都依赖于太阳内部的聚变反应将物质转化为能量。
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铁等原子对于我们细胞的正常功能是必需的，它们是在数十亿年前恒星内部的核反应中产生的。许多强大的生物学研究工具依赖于依赖物理学家工作的技术。扫描激光显微镜使我们能够利用光子等某些粒子可以密集地包装在同一物理空间中的物理事实来探测细胞的结构。脑部扫描技术依赖于原子核的衰变或原子的磁性。物理学和生物学之间没有真正的界限；一些科学家在生物物理学等混合领域工作。专门研究生物学或物理学通常很方便，但最终，生物学和物理学的结果必须一致。
作为生物学专业的学生，您知道人类对生命的理解在有记录的历史中发生了戏剧性的变化，并且仍在继续变化。直到最近，人们才能用 DNA 分子中的突变来理解生物进化。在生命研究史上，从生物物种是固定形式的想法到目前将生物体视为动态进化形式的观点，发生了重大的概念性重新定位。同样，物理学也经历了这种概念革命。我们现在知道，当能量和质量之间发生转化时，能量守恒和质量守恒并不成立。然而，在生物学中，在许多情况下，仍然可以使用能量守恒和质量守恒等概念。在第一部分中，我们将从这些基本的物理概念开始探索物理学。