在这样的短文里，并不能描述目前整个生物物理学的状态特征，只能局限于同解决实际问题有关的几个主要方面。

二十世纪后半期，出现了新的术语——生物技术学。生物技术学属于生物科学的部分，其中包括生物物理学，主要解决技术问题，改善工业生产工艺。这里有几个例子。

在把化学能转变为机械能的所有方法中，生命系统最有效：在室温、低压和较高效率的条件下，转化率超过30%。生物系统与现有的技术系统不同，具有较高的“小型化”水平、较高的能量集中、较低的摩擦系数和较大的可靠性。

例如，在技术系统中，气体介质中电场和磁场目前能造成的能量密度分别为10²焦耳/米³和10⁶焦耳/米³。在生物系统中，固相和电介质溶液界面上形成的双层电层间的能量密度通常为10^{7 ~} 10⁸焦耳/米³。除此之外，一种有效的“润滑油”——电排斥的带电分子层也得到了应用。生物系统的可靠性取决于工作元件的自我修复和系统复制。人的心脏是台化学机电泵，一生中的收缩要超过10⁹次；同时，最可靠的机械泵，转换次数也不能保证超过10⁷次，即只有百分之一还不到。

制造新型机械化学发动机的可能性已被实验所证明。这种发动机的工作原理是，两种具有不同机械性质的聚合物间的平衡，随着介质化学势的变化而发生移动。这样，聚合物就时而处于松弛状态，时而处于压缩状态。

如果说以前的研究者所走的路，主要是沿着在技术上再现生命系统所服从的原理前进，那么，今天的研究者已创造了复杂系统。在这些系统中，一部分用金属制作，另一部分则用生物元件组成。

科学家开始尝试，创造采用神经系统特有元件的计算机。准备为计算机加上以生物学为基础的传送器和以肌肉收缩的分子机制为基础的执行装置。

全世界对生物微型装置产生兴趣并不是偶然的。生物来源的材料价廉，采用微生物和动物细胞连续培养法，实际上能得到的数量是无限的。生物装置具有广谱转换能量的特点，从化学能、机械能、光能到电能，都可转换。在许多情况下，转换过程是可逆的。在不同的系统中，还能使用同样的传送器解决各不相同的问题。

由于分子生物学的成就，这样的传送器能根据预定的性质设计，具有选择性反应和高灵敏度。这些优点及其他许多长处，使生物系统具有同技术系统竞争的能力，在某些参数上，还优于技术系统。

有前途的应用之一，是制造微型生物传送器。这种传送器中的工作物体是蛋白质结晶。在不同的方向上，蛋白质结晶的弹性是不同的。研究这一“构件”（研究的结果是能把它看作铰接构件），能揭示组成构件的元件的性质。例如，苏联科学院生物物理学研究所测量了蛋白质溶菌酶在分子中的铰接刚度，还研究了决定这一刚度的因素。研究的方法是通用的，对蛋白质分子形状的微小变化都很敏感。记录这些变化，就能制订不同的生物传送器方案，用来测定溶液中物质的浓度。

不谈细节，我们来看一下另一个研究成果。在结合反应产物时，蛋白酶变性的显示能力，能作为制造微型传送器或发动机、浓缩器、触发器等的基础。

微型传送器的另一方向是利用生物发光，即在细胞中依靠专门的酶使还原物质氧化，同时放出光量子。根据这一反应中发光强度的变化，能够测定参加反应的许多物质的浓度变化。生物发光法的灵敏度很高，例如，在浓度变化10^-19时都能记录到。

发展存贮器和制造“有感觉的机器人”，是把活性生物膜用作工作物体的一个新阶段。这样，就出现了得到存贮光学信息的无银光载体的可能。

在动物界中，有许多光色素。在进化过程中，这些光色素适应了同光的相互作用。其中占有特殊位置的是视紫质——一种感光物质。视紫质是人和动物的视网膜细胞的组成部分。视紫质在吸收光量子后改变颜色，在黑暗中又恢复原来的颜色。许多光合成细菌（光养型）的外膜中含有大量视紫质，例如，紫红嗜盐菌就含有大量视紫质。盐生盐杆菌在蛋白质的参与下，可以把光能转变为膜电位的电化学能。细菌细胞的视紫质（它被称为细菌视紫质），在溶液中和在薄膜中，无论是在潮湿的薄膜中，还是在完全脱水的薄膜中，都能可逆地作用。加热到100°C时，视紫质也不会丧失自己的作用性质，对许多化学试剂和强电场的作用也是稳定的。

苏联科学院生物物理学研究所发现，脱水的细菌视紫质能“停留”在光化学环节的一定阶段上，保存着在它上面记录的映像。这就出现了一种想法，把它作为照相材料。1978年，以细菌视紫质为基础，制成了照相胶片；1982年，经过几个研究组的共同努力，使照相胶片得到改进，制造出了参数优于彩色照片的光记录材料，这在今天的世界上是有名的。

生物色素材料的高分辨能力与能迅速记录和擦去光学信息的激光技术相结合，就可能制造出容量大而小巧的存贮器。视紫质分子是个球形体（更确切地说，是个旋转椭球面）。这样的球形体易于结晶，形成栅距为40?左右的膜。每个视紫质分子在同光量子相互作用时，就会发生分解而改变颜色。用生物照相材料制成的唱片大小的盘上，就能记录一座大型图书馆中所有书包含的信息。这些研究，成了把生物来源的色素络合物用于技术目标的开端。

这里再谈谈制造生物计算装置的前景。神经脉冲沿神经纤维、神经索传播的速度为每秒20米左右，兴奋脉冲的持续时间为3毫秒左右，其后延续一段不响应的“尾巴”（不作用、暂息时间），比脉冲本身长一倍多，即神经元“计算机”的每次脉冲程长约10毫秒（0.01秒）。神经元网络中计算装置的作用速度是较低的，每秒钟的运算不超过100次。另一方面，目前已有计算机用的微处理机每秒能完成10⁶级的运算，有希望制造出工作效率为每秒10⁹次的电子计算机。根据预测，到2000年，电子计算机的运算速度为每秒10¹²次。

然而，如果转向生物计算机组织的分子水平，在生物装置面前，技术系统的优点就显得不重要了。

我们生活在非线性的世界中，而数理机组首先用于记录线性过程或接近平衡状态的非线性过程。我将用例子来说明这个观点。

假设我们要研究由大量相互作用的不同微粒组成的系统。由于一种微粒同另一种微粒碰撞，出现了具有新质量的微粒。在系统的研究过程中，就像要弄清系统将向何处发展一样，也需要弄清，什么样的参数能加速系统向希望的方向发展，什么样的参数会延缓这一发展，是否会在系统中造成不希望的发展等。解决这些问题的方法在于，依靠电子计算机，对每组微粒运动方程中的偏导数进行直接数量积分。不过，由于在微粒数量很大时要花费很多时间，就不可能进行这样的计算。另一方面，在科学和技术上，经常要求解这样的问题。例如，热核合成时在收集器中保持稠密等离子区的问题，结晶结构的形成，化学过程动力学，生物群体的进化，等等。

克服困难的方法之一，是把不连续的计算程序变为使用活性生物膜计算装置的波动式计算程序，或变为有组织的专门自动波化学反应。这里要指出，在一定的条件下，蛋白质和酶组成的结晶式膜能成为自动波传播的活性介质。

什么是自动波呢？这种波依靠分布在介质中的能量而在活性介质中保持自己的性质不发生变化。换句话说，自动波的特征是周期、波长只取决于介质的局部性质。波的振幅由介质中贮备的能量决定。

每个蛋白质分子、膜的每个基本细胞，就是介质的活性元件，它能处于某几个稳定状态。如果波以0.1毫米/秒这样的速度在这些介质中运动的话，那么，在线性情况下，换算成不连续计算程序，就得到每秒钟运算10⁶次。每平方厘米膜含有10¹²以上活性元件，平面波沿这样的膜移动时，每秒钟就能进行10¹²次转换。

活性介质的例子有别洛乌索夫 – 扎博京斯基的薄层振动反应。这个反应本身能作为模拟计算机对抛物线型微分方程描述的非线性系统进行研究。在这个反应中，产生的点有不同结构，这就告诉研究者，非线性过程将会向何处发展和怎样发展，并显示指定类型方程的直观解。

最后一点是特别重要的，因为正是这样的方程才适应物理的、化学的和生物学的系统中发生的多次过程：热的传递，燃烧，表面催化剂的工作，流行病的传播，大脑、心脏中兴奋波的传导等。

总而言之，在这里，自动波在活性介质中的传播是确定的，与介质的性质无关。这就使化学活性介质中显示的规律性能概括种类广泛的现象。反之，对其他对象经验地观察到的规律也能用化学介质来检验。今天，已经发现了50多种与别洛乌索夫 – 扎博京斯基反应类似的自动波反应和化学反应，其中有一部分是显色反应和荧光反应，这就能把它们作为模拟计算装置进行直接观察和研究。

从生物材料中产生的微型技术它迈出了第一步。但是，到了一定的时候，就不会再有人感到惊奇了。过了10~15年，就像今天的微型技术装置一样，它也会成为控制工艺过程和研究过程的普及元件。

再讲一个生物物理研究的实际应用，就是高氟化烃的利用。氟是强氧化剂，不过它的腐蚀性是能被制服的，就是要使它的共价键被其他元素饱和，例如被碳元素饱和。如果在有机化合物中氢被氟完全取代，那就得到高氟化烃。这些物质具有有趣的性质，其中最受生物物理学家欢迎的，是它们的惰性及溶解大量气体的能力：在标准大气压时，能溶解50%体积的氧，溶解190%体积的二氧化碳。在这些物质的基础上，能提供与传统不同的方法，培养体外细胞，保持用于体外移植的器官的生命活动。氟以寓氟化轻为基础，还成功地制成了专门的乳胶体，这种乳胶体能完成血液的主要功能之方便地结合氧（在这种情况中，是简单地溶解氧，而不是化学联结），把氧输送到各种组织和器官，在那里放出氧气。

1984年，苏联药品委员会批准在某些医院中根据特别的指标使用国产代血浆，这种血浆以高氟化烃为基础，由生物物理学家与化学家、医学家合作研制。

现在已经看到，“人造血液”对输血者来说有一系列优点：不存在与血型、亚血型不相容及免疫冲突有关的何题；消除了传染病毒性肝炎和感染其他疾病的危险；“人造血液”能长期在血管中循环而始终保持气体输送功能；能组织大批量生产。

这里只举了现代生物物理学应用研究的几个例子，单是从这例子中就能明显地感受到，生物物理学在解决实用问题方面的潜力是多么大，它的应用范围是多么广。

[《Наука И Жизнь》（俄），1984年10期]