帶微積分的物理學/緒論/面向生物學家的
生物體是物理世界的一部分。生物學科學在許多方面依賴於物理學和化學。當黑猩猩使用眼睛時，光子與視網膜中的分子相互作用，從而觸發細胞內的化學反應。光誘導的化學變化導致離子跨細胞膜移動以及電訊號沿著從眼睛進入大腦的軸突傳播。對於視覺，大多數動物主要依賴於來自最近恆星的地球的光線。我們眼睛中的感光色素已經透過進化過程被選擇，以有效地與陽光中占主導地位的那些顏色的光相互作用。
果樹可以捕獲光子的能量，並將該能量轉化為儲存在糖分子中的化學能。當黑猩猩進食時，食物分子作為細胞內能量來源，用於諸如跨細胞膜泵送離子之類的目的。這些泵送的離子使得神經元的電訊號成為可能，使黑猩猩能夠有意識地感知到它所看到的東西。地球上的大多數生命都依賴於太陽內部的聚變反應將物質轉化為能量。
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鐵等原子對於我們細胞的正常功能是必需的，它們是在數十億年前恆星內部的核反應中產生的。許多強大的生物學研究工具依賴於依賴物理學家工作的技術。掃描雷射顯微鏡使我們能夠利用光子等某些粒子可以密集地包裝在同一物理空間中的物理事實來探測細胞的結構。腦部掃描技術依賴於原子核的衰變或原子的磁性。物理學和生物學之間沒有真正的界限；一些科學家在生物物理學等混合領域工作。專門研究生物學或物理學通常很方便，但最終，生物學和物理學的結果必須一致。
作為生物學專業的學生，您知道人類對生命的理解在有記錄的歷史中發生了戲劇性的變化，並且仍在繼續變化。直到最近，人們才能用 DNA 分子中的突變來理解生物進化。在生命研究史上，從生物物種是固定形式的想法到目前將生物體視為動態進化形式的觀點，發生了重大的概念性重新定位。同樣，物理學也經歷了這種概念革命。我們現在知道，當能量和質量之間發生轉化時，能量守恆和質量守恆並不成立。然而，在生物學中，在許多情況下，仍然可以使用能量守恆和質量守恆等概念。在第一部分中，我們將從這些基本的物理概念開始探索物理學。