生物世界的數學遊戲

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出版者:天下文化
作者:中都華
出品人:
页数:0
译者:蔡信行
出版时间:2000年12月30日
价格:NT$ 380
装帧:
isbn号码:9789576217852
丛书系列:
图书标签:
  • 科普
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  • 数学
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  • 探索发现
  • 儿童科普
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具体描述

本書要談的是數字與大自然的完美結合,以及生命中呈現的數學秩序。

花瓣的數目為什麼常是特定幾種?鳥為何成群結隊?駱駝走路時四隻腳的先後順序是什麼模式?神仙魚的美麗條紋、向日葵的交錯螺線……,除了DNA,生物世界裡到底還暗藏了什麼玄機。

《探秘生命的方程:数学在生物学中的奇妙之旅》 生命,这个宏伟而神秘的宇宙现象,从微观的细胞运作到宏观的生态系统演化,无不蕴含着精妙的数学规律。本书并非一本枯燥的数学教科书,也不是一本纯粹的生物学研究报告,它是一场引人入胜的探索之旅,将带领读者穿越数学的逻辑之网,深入理解生命世界的运作机制,发掘隐藏在生物现象背后的数学之美。 我们常常惊叹于生物体的精巧设计,比如斐波那契螺旋在向日葵花盘上的完美排列,黄金分割比在鹦鹉螺壳中的优雅生长,这些自然界的“巧合”并非随机,而是遵循着深刻的数学原理。本书将从最基础的几何形状与比例开始,揭示它们如何塑造了植物的生长模式、动物的身体结构,甚至病毒的形态。你将了解到,为什么某些螺旋角度如此常见,以及它们如何优化空间利用和资源获取。 更进一步,我们将深入探讨概率与统计学在生物学中的强大应用。从基因突变的频率预测,到种群数量的动态模型,再到疾病传播的风险评估,概率和统计学是理解这些生命过程不可或缺的工具。你会发现,即使在看似混沌的遗传变异中,也存在着可预测的概率分布;在生态系统的复杂互动中,统计模型能够帮助我们揭示物种数量变化的规律,甚至预测未来趋势。本书将通过生动具体的案例,让你领略统计学如何赋予我们洞察生命系统变化的能力。 微分方程,这个在物理学中扮演重要角色的数学工具,在生物学领域同样大放异彩。从细胞内物质的化学反应速率,到种群数量的增长与衰退,再到神经网络的信息传递,许多生命过程都可以用微分方程来精确描述和预测。本书将介绍如何将生物学的过程转化为数学模型,例如,通过简单的微分方程理解细菌的指数增长,或者通过更复杂的模型模拟药物在体内的代谢过程。你将体会到,数学模型如何成为我们理解和操控生命过程的有力武器。 网络科学,一个相对新兴却异常强大的数学分支,为我们理解生物系统的连接性提供了全新的视角。从基因调控网络,到蛋白质相互作用网络,再到复杂的食物链和社交网络,生物世界本质上是一个由无数节点和连接组成的庞大网络。本书将运用图论、复杂网络分析等数学工具,解析这些网络的结构特征、动态演化以及功能意义。你将了解到,关键节点的识别如何帮助我们理解疾病的传播路径,或者如何优化基因工程的设计;理解网络的鲁棒性,也让我们更深刻地认识生命系统应对外部干扰的能力。 此外,本书还将触及混沌理论和分形几何在生物学中的应用。看似杂乱无章的生物现象,例如湍流、心脏搏动、大脑活动,有时可能隐藏着意想不到的有序模式。混沌理论能够帮助我们理解这些系统的敏感性和非线性行为,而分形几何则能精确描述那些在不同尺度上展现相似结构的生物形态,如海岸线的曲折、血管系统的分支、肺泡的表面积。你将看到,数学不仅仅是描绘静态结构,更能捕捉生命系统动态变化和复杂形态的内在规律。 本书的写作风格力求通俗易懂,避免冗长的数学推导,而是侧重于数学概念如何与生物学问题相结合,以及这些结合所带来的洞察。通过大量引人入胜的生物学案例,例如鸟类的迁徙路线优化、细菌的群体感应通讯、免疫系统的响应机制、大脑神经网络的信息编码等等,本书将把抽象的数学概念具象化,让读者在理解生物奥秘的同时,也体会到数学的优雅与力量。 无论你是对生物学充满好奇的爱好者,还是希望拓展研究视野的学生,亦或是对数学应用感兴趣的专业人士,《探秘生命的方程:数学在生物学中的奇妙之旅》都将为你打开一扇新的窗户。它将证明,数学不仅仅是抽象的符号和公式,更是理解生命、探索生命、甚至改造生命的强大语言。在这场穿越数学与生命的旅程中,你将发现,生命的律动,本身就是一曲最动听的数学交响乐。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这是一本让我重新认识数学和生物学的“启蒙之书”。我一直对生物界的奇妙现象充满好奇,但常常因为缺乏科学的工具而感到无力。直到我读了《生物世界的數學遊戲》,我才找到了连接我好奇心与科学知识的桥梁。这本书的魅力在于,它不是那种堆砌公式、枯燥乏味的教科书,而更像是一系列引人入胜的“猜谜游戏”,引导读者自己去发现其中的数学规律。书中关于动物行为的数学模型,例如“觅食模型”和“繁殖策略”,让我理解了动物行为背后的理性选择。作者引入了“决策理论”和“进化稳定策略”等数学概念,来解释动物是如何在各种限制条件下做出最优选择的。我特别喜欢书中关于“生物进化”的数学模拟。它展示了基因频率如何在代际之间传递,以及自然选择如何影响种群的基因组成。通过这些模拟,我看到了进化是一个充满概率和随机性的过程,但背后却遵循着严格的数学规律。这本书还探讨了“生物地理学”中的数学模型,例如物种分布的模式,以及岛屿上的物种形成过程,都可以用数学来解释。作者用生动的例子,比如“马尔可夫链”来描述物种在不同生境的迁移概率,让这些抽象的概念变得易于理解。这本书让我看到了数学的强大力量,也让我对生命的演化过程有了更深的敬畏。

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这是一本能够让你在不知不觉中爱上数学和生物学的书。我通常对纯粹的数学书籍感到畏惧,因为它们常常充斥着抽象的概念和复杂的公式。然而,《生物世界的數學遊戲》却完全打破了我的这种刻板印象。作者以一种极其巧妙的方式,将数学的游戏性与生物学探索的趣味性完美结合。书中对“蚁群算法”的介绍,让我惊叹不已。蚂蚁在寻找食物时,是如何通过释放信息素来形成最优路径的?书中用“优化算法”和“随机搜索”等数学概念,清晰地解释了这一过程。这不仅让我对蚂蚁的智慧赞叹不已,也看到了数学在解决复杂问题上的强大能力。此外,书中还深入探讨了“生物趋同进化”的数学原理。为什么不同的物种,在相似的环境下会演化出相似的形态和功能?书中通过“形态学”和“统计分析”,解释了这种现象背后可能存在的数学约束和优化压力。我特别喜欢书中关于“生物力学”的分析,例如鸟类飞行中的空气动力学,鱼类在水中游动的流体力学,都离不开数学的支持。作者用生动的图示和案例,将这些复杂的物理学原理,用数学语言进行了优雅的阐释。这本书让我看到了,数学不仅仅是冰冷的数字和符号,更是描述生命之美的语言。它让我对生命有了更深刻的理解,也让我对数学的魅力有了更深的体会。

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我一直相信,真正的知识是能够触类旁通的,而《生物世界的數學遊戲》正是这样一本能够连接不同学科、激发跨界思考的书。它不仅仅是关于生物学和数学的结合,更是一种全新的理解世界的方式。书中对“生物节律”的数学解析,让我对昼夜节律、季节性变化等现象有了更深刻的认识。作者引入了“傅里叶分析”等工具,来描述这些周期性现象的数学模型,让我惊叹于生命内部的规律性。此外,书中还深入探讨了“群体动力学”在生物学中的应用,例如鱼群的协同运动,鸟群的集体飞行,都充满了数学上的“同步”和“协调”的规律。作者用生动的例子,比如物理学中的“耦合振子”模型,来类比这些生物现象,让非专业读者也能轻松理解。我特别欣赏书中对“生态系统稳定性”的数学分析。它解释了为什么有些生态系统更加脆弱,而有些则更加稳健。这背后涉及“反馈机制”、“阈值效应”等数学概念,让我看到了生态系统内部的复杂相互作用。这本书还有一个非常吸引人的地方,就是它鼓励读者用数学的眼光去观察生活。书中列举了许多生活中的例子,比如花瓣的数量、果实的生长比例,都可能与数学规律有关。它让我觉得,数学无处不在,等待我们去发现。这本书让我看到了数学的广度和深度,也让我对生命的精妙设计有了更深的敬畏。

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《生物世界的數學遊戲》这本书,可以说是近年来我读过的最能激发我思考的科普读物了。它不仅仅是关于数学和生物的简单结合,更是一种思维方式的启迪。作者以极其生动形象的笔触,将那些抽象的数学概念,比如“混沌理论”、“非线性动力学”,巧妙地融入到对生物现象的解读之中。我之前对“蝴蝶效应”的概念有所耳闻,但书中通过分析蝴蝶翅膀扇动引发远处天气变化的数学模型,让我更加直观地理解了这种微小扰动可能带来的巨大影响,以及这种混沌系统中的预测难度。书中关于“进化博弈论”的讨论,更是让我大开眼界。它解释了为何在自然界中,有些生物会选择合作,有些会选择竞争,而有些则会选择欺骗。这些行为的背后,竟然可以用数学模型来分析其长期演化的稳定性。我尤其欣赏书中关于“复杂网络”在生物学中的应用。例如,蛋白质之间的相互作用,或者神经网络的连接方式,都可以用图论来描述,而这些网络的结构特征,往往与系统的功能息息相关。作者通过生动的例子,比如社交网络中的节点连接,来类比生物体内的复杂关系,让非专业读者也能轻松理解。这本书还有一个独特的之处,就是它鼓励读者去“玩”数学,去“实验”数学。书中提供了一些简单的数学工具和数据集,引导读者尝试自己去构建模型,去验证理论。这种参与式的阅读体验,让我感觉自己不再是被动的信息接收者,而是积极的探索者。它让我重新认识到,数学并非只是用来计算的,更是用来描述和理解世界的语言。这本书让我对生命有了更深层次的敬畏,也对数学在理解生命奥秘方面的力量有了更深刻的认识。

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这是一本真正能颠覆你对生物学和数学认知的书。我一直以为生物学是关于观察、分类和实验的学科,而数学则是严谨的逻辑和计算。然而,《生物世界的數學遊戲》却将它们完美地融合在一起,展现出一种全新的视角。书中以大量的实例,例如蝴蝶翅膀上的对称性、蜂巢的六边形结构、甚至是细胞分裂的速率,都一一对应着特定的数学原理。读到蜂巢的部分,我简直惊呆了!为什么是六边形?原来是因为在同等周长下,六边形能围出最大的面积,并且在结构上是最稳定的,同时还能最大限度地节省建筑材料。这背后蕴含的数学优化思想,在自然界中随处可见。书中还探讨了生物体的“分形”特征,比如蕨类植物的叶片,每一片小叶子都模仿着整片叶子的形态,这种自我相似性在海浪的边缘、树枝的分叉中也比比皆是。作者用清晰易懂的语言,解释了如何通过迭代函数来描述这些自然界的“分形艺术”。更让我着迷的是,书中还深入分析了生物进化中的“策略”问题,例如在资源有限的环境下,生物体是如何通过“博弈论”来选择最优的生存和繁殖策略的。这让我明白了,那些为了争夺配偶而进行的“打斗”,或者为了寻找食物而进行的“合作”,背后都有着深刻的数学逻辑。我特别欣赏作者在解释复杂数学概念时,总是能巧妙地运用生物学上的类比,让原本晦涩的公式变得生动有趣。这本书就像一位博学的向导,带领我在广阔的生物世界中,发现隐藏在表象之下的数学脉络。我曾经以为我了解生命,但读完这本书,我才发现,我只是瞥见了冰山一角。

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我一直是个对自然界充满好奇的人,但常常因为缺乏科学的工具而感到无力。直到我读了《生物世界的數學遊戲》,我才找到了连接我好奇心与科学知识的桥梁。这本书的魅力在于,它不是那种堆砌公式、枯燥乏味的教科书,而更像是一系列引人入胜的“猜谜游戏”,引导读者自己去发现其中的数学规律。书中关于动物迁徙的章节,让我印象深刻。我一直好奇,候鸟是如何知道方向的?书中解释了磁场导航的原理,并且引入了“随机游走”的模型来描述动物在探索环境时的行为。这种看似无序的运动,在数学上却有着独特的统计规律,可以用来预测它们的活动范围和觅食效率。我特别喜欢书中对“传染病传播”的数学模型进行的分析,例如SIR模型(易感者-感染者-康复者)。通过这个模型,我不仅理解了疾病是如何在人群中扩散的,还看到了数学如何帮助我们预测疫情的爆发趋势,并制定有效的防控措施。作者用通俗易懂的语言,解释了基本再生数(R0)的概念,以及它对疫情控制的重要性。这让我意识到,数学在公共卫生领域扮演着多么关键的角色。这本书还探讨了生物多样性的“熵”的概念,用物理学中的熵来类比生态系统的混乱程度和信息量。读到这里,我仿佛看到了一幅幅生动的画面:一个物种丰富的生态系统,就像一个信息量巨大、结构复杂的系统,而当物种数量减少时,信息量也在降低。这本书不仅仅是关于数学的,更是关于如何用数学的视角去理解生命的演化、生态的平衡以及人类与自然的关系。它教会了我一种全新的思考方式,让我能够更深入地洞察这个我们赖以生存的世界。

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这本书的名字虽然听起来像是一本趣味读物,但内容却远超我的想象。我原本以为会是一些简单的数学谜题,但读完之后,我才意识到这是一本深度探讨生物学现象背后数学原理的著作。作者以一种非常独特的方式,将看似无关的数学概念与生物学知识巧妙地联系起来。例如,书中对“基因组学”的数学解析,让我理解了DNA序列的重复模式、变异率,以及基因之间相互作用的统计学规律。我之前对基因变异的理解非常模糊,而书中通过概率模型和统计分析,清晰地展示了突变如何在物种进化中扮演重要角色。此外,书中还深入探讨了“生物信号传递”中的数学模型。例如,神经元之间的信号传递,以及细胞内部的信号通路,都可以用微分方程来描述。我惊叹于作者能够用如此简洁的数学工具,来解释如此复杂的生物过程。书中还涉及到“生物力学”的部分,分析了动物运动的效率、骨骼结构的强度,以及飞行和游泳的流体力学原理,这些都离不开数学的支撑。我印象特别深刻的是书中对“生态位”概念的数学建模。它解释了不同物种如何在同一环境中找到自己的生存空间,以及它们之间的竞争和共存关系,是如何通过数学上的“竞争排斥原理”和“资源分配”等模型来解释的。这本书让我意识到,数学不仅仅是工具,更是理解生命系统运作机制的钥匙。它让我看到了隐藏在生物体表象之下的精妙设计,以及驱动这一切的强大数学力量。

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《生物世界的數學遊戲》这本书,绝对是一本值得反复阅读的经典之作。它不是那种看完就忘的书,而是能在你脑海中留下深刻烙印,并改变你看待世界的方式。我之前对生物学的一些概念,比如“生物钟”或者“群体行为”,总觉得有些神秘,难以捉摸。但这本书通过引入“周期函数”和“协同作用”等数学概念,将这些现象背后的规律揭示得淋漓尽致。书中关于“生物入侵”的章节,让我印象特别深刻。它不仅描述了外来物种如何破坏本地生态系统,更重要的是,它引入了“扩散模型”和“种群增长模型”,来分析入侵物种的扩散速度和对本地物种的影响。这让我看到了数学在生态保护中的实际应用价值。我特别喜欢书中对“自然选择”的数学解释。它不是简单地描述“物竞天择”,而是通过“适应度函数”和“遗传算法”等数学工具,量化地解释了哪些性状更有利于生物体的生存和繁殖。这让我对达尔文的进化论有了更深层次的理解。书中还探讨了“生物多样性指数”的计算方法,以及这些指数如何反映生态系统的健康状况。通过这些数学工具,我才真正理解了生物多样性为何如此重要。这本书的作者是一位真正的“跨界大师”,他将深奥的数学原理,用最生动、最贴近生活的方式呈现出来,让每一个读者都能从中获得启发。它让我看到了数学的无限可能,也让我对生命的复杂与美妙有了更深的感悟。

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这本书的名字虽然叫《生物世界的數學遊戲》,但读完之后,我才真正体会到,这不仅仅是一本关于数学的游戏集,更是一次对生命奥秘的深度探索。作者用一种极其巧妙的方式,将那些原本可能显得枯燥乏味的数学概念,融入到我们身边最熟悉的生物现象之中。比如,在描述植物的生长模式时,书中详细解析了斐波那契数列如何体现在向日葵的花盘、松果的鳞片排列,以及某些花朵的花瓣数量上。我之前从未想过,那些看似随意的自然生长,背后竟然隐藏着如此精妙的数学规律。书中还探讨了生物繁殖中的概率问题,例如基因的遗传和变异,就像一场精心设计的骰子游戏,每一个后代都可能因为组合的不同而展现出独特的特征。这让我重新审视了“偶然”与“必然”之间的界限,原来很多我们认为的“运气”,其实是数学规律在起作用。更令人惊叹的是,书中还触及了生态系统中的动态平衡,如何通过数学模型来理解捕食者与猎物数量的变化,以及群体遗传的演化过程。作者的笔触细腻而充满激情,他不仅解释了“是什么”,更深入地探讨了“为什么”,让我在享受数学“游戏”的同时,也对生物界的生存智慧有了更深刻的理解。我尤其喜欢书中关于“生命线”的讨论,虽然不是医学上的生命线,而是指生物在特定环境下的生存概率,以及种群数量的动态变化。通过图表和案例,我看到了数学模型如何帮助科学家预测物种的灭绝风险,或者评估某个保护措施的有效性。这让我意识到,数学不仅仅是抽象的符号和公式,更是理解和改造世界的强大工具。这本书的阅读体验是层层递进的,初读时你会惊叹于数学的奇妙,细读时你会感叹于生命的智慧,而反复品味时,则会发现更多隐藏在字里行间的哲思。

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《生物世界的數學遊戲》这本书,彻底颠覆了我之前对生物学和数学的认知。我一直认为生物学是关于观察和实验的,而数学是关于抽象推理的。然而,这本书却用一种前所未有的方式,将两者巧妙地融合在一起,展现出一种全新的科学魅力。书中对“基因调控网络”的数学解析,让我印象深刻。它解释了基因之间是如何相互作用,形成复杂的调控网络,以及这些网络如何影响细胞的行为和分化。作者引入了“布尔网络”和“微分方程”等数学工具,来描述这些过程,让我惊叹于生命内部的精密计算。此外,书中还深入探讨了“免疫系统”的数学模型。例如,病毒在体内的复制和传播,以及免疫细胞如何识别和清除病原体,都可以用数学模型来描述。我特别喜欢书中对“自适应免疫”的数学分析,它解释了免疫系统如何通过学习和记忆来应对新的病原体。这本书还有一个非常独特之处,就是它鼓励读者用数学的思维去探索生物学问题。书中提供了一些简单的数学工具和数据集,引导读者尝试自己去构建模型,去验证理论。这种参与式的阅读体验,让我感觉自己不再是被动的信息接收者,而是积极的探索者。它让我看到了数学的实用价值,也让我对生命的奥秘有了更深的感悟。

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