醫(yī)學(xué)物理學(xué)引言s一、什么是物理學(xué)？二、物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的密切關(guān)系三、如何學(xué)好物理學(xué)？四、課程安排（一）什么是物理學(xué)?1、物理學(xué)是關(guān)于自然界最基本形態(tài)的科學(xué)，它研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用，以及它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、物理學(xué)的誕生與發(fā)展（1）、物理學(xué)是在人類認(rèn)識(shí)和探求自然的過程中逐漸產(chǎn)生的。從唐代中國(guó)、古埃及到古埃及都有許多重要的發(fā)覺和成果。物理學(xué)真正成為一門科學(xué)，是從1687年牛頓（I.,1642-1727）發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》開始的。牛頓在《原理》中提出了熱學(xué)的三大定理和萬(wàn)有引力定律，對(duì)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)給出了精確的描述；完成了人類自然科學(xué)的大綜合。這部偉大專著的出版標(biāo)志著精典熱學(xué)體系的構(gòu)建。牛頓（1642-1727）（3）、十九世紀(jì)后期，包含熱學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等在內(nèi)的精典物理學(xué)才完善起了完整的理論體系。并直接造成了第一次工業(yè)革命(蒸汽機(jī))和第二次工業(yè)革命(電力)。（4）、廿世紀(jì)初普朗克（M.,1858-1947）等的量子理論,愛因斯坦（A.-1955）的相對(duì)論開創(chuàng)了近代物理學(xué)的新紀(jì)元，導(dǎo)致了第三次工業(yè)革命，并仍然影響到本世紀(jì)。
普朗克1858-1947）愛因斯坦1879-1955）3、物理學(xué)的研究對(duì)象物質(zhì)存在的基本形態(tài)就是運(yùn)動(dòng)。物理學(xué)的研究對(duì)象主要是：機(jī)械運(yùn)動(dòng)；分子運(yùn)動(dòng)；電磁（波）運(yùn)動(dòng)；原子與原子核內(nèi)粒子的運(yùn)動(dòng)等。因此囊擴(kuò)了所有的宏觀和微觀、生命和非生命物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。（二）物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的密切關(guān)系——（）醫(yī)學(xué)研究的中級(jí)、復(fù)雜的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)——生命現(xiàn)象，而這一運(yùn)動(dòng)形態(tài)又是以物理學(xué)和物理的運(yùn)動(dòng)形態(tài)為基礎(chǔ)。如呼吸、消化、血液循環(huán)、排泄等生理過程都和熱學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等密不可無(wú)論在宏觀層面，還是微觀（分子）層面的生物醫(yī)學(xué)的研究，均離不開物理學(xué)和數(shù)學(xué)技巧的幫助。（如電子顯微鏡技術(shù)、x射線衍射技術(shù)、CT技術(shù)、磁共振技術(shù)、熒光造影術(shù)、掃描隧洞顯微術(shù)、納米技術(shù)等等）。在近代物理學(xué)研究中形成的新思維，也促使了生命科學(xué)的發(fā)展，如耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、非線性動(dòng)力學(xué)（混沌）理論等。物理學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有著悠久的歷史伽利略（)將物理學(xué)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上的真正創(chuàng)立者:1、他推論出單擺周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系，并用于檢測(cè)人的心律2、他發(fā)明了測(cè)溫計(jì)，使“發(fā)燒”的模糊認(rèn)識(shí)有了定量描述3、他設(shè)計(jì)出了第一個(gè)現(xiàn)代意義上的顯微鏡伽利略）他除了是物理學(xué)家，還曾在紐約行醫(yī)研究動(dòng)脈血流中的脈動(dòng)；用衍射法測(cè)定出細(xì)胞和纖維的半徑；用光學(xué)知識(shí)研究了人眼的調(diào)節(jié)作用和近視；并和亥姆霍茲（）共同創(chuàng)辦了色盲的五色理論Young）（1773-1829亥姆霍茲（,德國(guó)）擔(dān)任過解剖學(xué)院士和生理學(xué)院士，最后（1871）任物理學(xué)院士。
揭示了眼的聚焦機(jī)理，并繼Young以后系統(tǒng)論述了色盲的五色理論。1、發(fā)明了晶體鏡用以研究眼珠晶體的變化。2、發(fā)明了眼底鏡并用以觀察視網(wǎng)3、研究了觸覺機(jī)理并發(fā)明了亥姆霍茲共鳴器。4、第一個(gè)測(cè)定了神經(jīng)脈沖的傳播速率并確定為30m/s。5、證明了胸肌收縮釋放的熱是植物熱的重要來(lái)源。（1821-1894（W.K.）在吳爾滋堡（）大學(xué)物理研究所發(fā)覺X射線（在碘化銀膠卷上成像），次年即應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上開創(chuàng)了人體無(wú)創(chuàng)檢查（透視）的先河。因此于1901年獲得了首屆Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)。：關(guān)于一種新的射線（）1895年發(fā)表在《沃爾茲堡化學(xué)-醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)季刊》倫琴（1835-1923）倫琴為他父親戴有戒（G.N.）和美國(guó)物理學(xué)家科馬克（A.M.），將計(jì)算機(jī)技術(shù)與Ｘ線相結(jié)合，發(fā)明了Ｘ射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（,CT）重建技術(shù)。共享了1979年生理學(xué)與醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。1963年日本物理學(xué)家科馬克(A.M.）發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對(duì)Ｘ線的透過率有所不同，提出了用投影數(shù)據(jù)重建圖象的物理方式（1924——1998）1972年日本工程師豪斯菲爾德（G.）研制成第一臺(tái)腹部X-CT，在臨床上使用并獲得清晰的確診影像（1919成像原理成像原理CT—薄層掃描長(zhǎng)度0.5mmCT掃描圖象（3）基于壓電晶體管效應(yīng)的超聲波發(fā)生裝臵，早在1880年已由物理學(xué)家發(fā)明，在第一、二次世界大戰(zhàn)中超聲在水下偵測(cè)方面發(fā)揮了巨大的作用。
1958真正商品化的醫(yī)用超聲診斷儀出現(xiàn)。3-D（4）1973年物理學(xué)家勞特布爾（P.C.和曼斯菲爾德（P.）研制出臨床使用的磁共振成像儀（MRI，ging）。該儀器除了提供了人體解剖圖象（特別是軟組織的圖象），而且提供了人體特色部位的生理與代謝信30年后獲2003年生理學(xué)與醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。保羅勞特伯爾(-)彼得曼斯菲爾(-)MRI)（5）正電子發(fā)射斷層成像（,PET病變放射治療（7）高頻電刀主機(jī)單極飲血分離電極圖9.21單/雙極高頻飲血整機(jī)圖其它化學(xué)治療儀電磁治療儀激光治療儀微波治療儀超聲治療儀1943年創(chuàng)建量子力學(xué)的理論大師薛定鍔發(fā)表了《生命是哪些—活細(xì)胞的物理觀》首次提出了基因中富含遺傳密碼的推測(cè)。該書是當(dāng)代分子生物學(xué)的發(fā)端，在生物界被譽(yù)為“分子生物學(xué)上的《湯姆叔叔的小屋》”。)因構(gòu)建描述電子和其他亞原子粒子的運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)多項(xiàng)式，發(fā)展了量子力學(xué),曾獲得1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
1943年《生命是哪些—活細(xì)胞的物理觀》預(yù)言了遺傳密碼的存在，被公認(rèn)為分子生物學(xué)的開端和宣言。（1887—1961）物理學(xué)家威爾金斯和弗蘭克林通過X射線衍射研究DNA分子的結(jié)構(gòu)威爾金斯拍攝的DNA分子的X射線衍射相片，照片顯示DNA分子是螺旋體結(jié)構(gòu).(1916—)(1920-1958)弗蘭克林于1952年5月獲得的一張清晰的DNA分子的X光衍射相片；由此推斷DNA分子呈螺旋狀，而且認(rèn)識(shí)到是雙鏈同軸排列；定量測(cè)定DNA螺旋體的半徑為1.0nm，螺距為3.4nm。物理學(xué)家克里克（F.Crick）與生物學(xué)家沃森）利用X射線衍射技術(shù)首次發(fā)覺了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1953沃森（J.，）和克里克（F.Crick，）在堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的基礎(chǔ)上， 構(gòu)建了DNA分子雙旋結(jié)構(gòu)模型。 后,2003年人類基因組序完成。（1916 2003）（1928 分子生物學(xué)最偉大的成就——闡明了生物的多樣性與生命本質(zhì)的一致性 在分子水平的研究中發(fā)覺：生命（從單細(xì)胞生 物到人），無(wú)論其組成結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)、核酸、糖 等），還是遺傳性質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)（DNA、RNA）及 含義（遺傳密碼A-G-T-C）和流向（中心法則）以 及能量轉(zhuǎn)換機(jī)理等等，基本上都是相同的。
從而 使生物的多樣性與生命本質(zhì)的一致性在分子水平 上獲得了統(tǒng)一。 因?yàn)樗齻兏髯缘?kit基因都存在缺陷： 納米科學(xué)是研究千萬(wàn)分之一米（10-7 ）到10億分之一 米（10 -9 ）內(nèi)原子、分子和其他類型物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)變化的學(xué)問。 而在這一尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工的技術(shù) 被稱為納米技術(shù)。 1納米（nM）=10 國(guó)際上公認(rèn)為：0.1納米（nM）~100納米（nM）我國(guó)學(xué)者： 0.1納米（nM）~1000納米（nM） 在納米尺度空間，同一種元素或分子表現(xiàn)出 我們熟知的在兩個(gè)世界（以原子、分子為主體的 微觀世界物理學(xué)家誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了x射線的危害，人類活動(dòng)的宏觀世界。）特性迥異的： 光、電、磁、聲、力、化學(xué)與生物特點(diǎn)！有時(shí)候 多一個(gè)少一個(gè)原子其特點(diǎn)還會(huì)發(fā)生急遽的變化。 這就是納米尺度空間的魅力所在。 （1）、在藥物治療中的應(yīng)用(主動(dòng)靶點(diǎn)與 被動(dòng)靶點(diǎn)） 將抗生素制成納米顆粒， 與磁性納米顆粒結(jié) 合在一起，這些納米規(guī)格的顆粒可以自由地在血 管和人體組織內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。在人體外部加以導(dǎo)向， 使抗生素集中到重病的組織中，可成功地分離癌細(xì) 胞和正常細(xì)胞，在醫(yī)治骨髓癌的臨床實(shí)驗(yàn)上獲得 了成功。(Top-down vis -up) （2）、利用納米炸彈功擊生化戰(zhàn)劑 原子寬度0.2nM左右，在1nM的六面體顆粒中，總共能 排125個(gè)原子。
其中98個(gè)原子在六面體表面，僅有兩側(cè)受 到內(nèi)部原子的作用。因此非常開朗， 極易與外界的二氧化碳、 液體、固體發(fā)生反應(yīng)。 最近密執(zhí)根學(xué)院科技人員在日軍試驗(yàn)場(chǎng)演示，研制 的針對(duì)性極強(qiáng)的“納米炸彈”，殺死了富含致命生化武 器（炭疽）的孢子。此外還可殺害大腸桿菌、沙門氏菌 和李氏桿菌等。 （3）、在分子生物醫(yī)學(xué)中，用來(lái)攜帶DNA，進(jìn)行DNA基因缺陷醫(yī)治。 納米技術(shù)的首創(chuàng)者是過世物理學(xué)家物理學(xué)家誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了x射線的危害，諾貝爾獎(jiǎng)獲 得者理查德.費(fèi)曼（ ）！ (1918-1988)1959年，他在加州理工學(xué)院發(fā)表演講 《在頂部還有很大空間》(There's ):“從石器時(shí)代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片 的所有技術(shù)，都與一次性地切去（或融合）數(shù)以 億計(jì)的的原子， 以便把物質(zhì)作成有用的形態(tài)有 “為什么我們不可以從另外一個(gè)角度出發(fā)，從單個(gè)的分子甚至原子開始進(jìn)行組裝，以達(dá)到 我們的要求？” “至少依我看來(lái)，物理學(xué)的規(guī)律不排除一 個(gè)原子一個(gè)原子地制造物品的可能性。” 1981年羅雷爾（.h）和賓尼 （.G）發(fā)明了：掃描隧道顯微鏡 （STM-- ）， 能觀察原子和操縱原子，使費(fèi)曼預(yù)言的實(shí)現(xiàn)成 為可能。該成果獲得1986年諾貝爾獎(jiǎng)。 1990年IBM公司在加洲實(shí)驗(yàn)室借助STM在鎳 （Ni）表面將35個(gè)氙（Xe）原子排列成了： “IBM”三個(gè)字（3nM，低溫，真空）。使費(fèi)