생물물리학

생물물리학은 주로 전기(신경에서)나 물리학적인 힘(근육에서)과 같은 물리적인 요인에 의존하는 생물학적 기능, 빛·소리·이온화방사선(예를 들면 X선)과 같은 물리적 요인과 생물과의 상호작용 및 이동운동(헤엄치는 것, 날아다니는 것)·항해·의사소통 등과 같은 생물과 환경과의 상호작용 등에 대해 다룬다.

생물물리학에서는 방법과 기계의 사용이 매우 중요하다. 예를 들어 분자생물물리학에서는 X선 회절(回折)과 초원심분리기를 이용한 침전기술로 생산성을 높여왔고, 이로써 동식물에서 볼 수 있는 거대분자의 구조와 성질을 상세히 설명할 수 있었다. 또 전자현미경과 핵자기공명(核磁氣共鳴)의 도움으로 세포막과 염색체의 기본 구성요소들의 분자구조와 결합상태를 알아낼 수 있었다.

18세기 루이지 갈바니가 생체전기를 발견한 이래로 물리학자들과 생리학자들은 전류의 생물학적 효과에 대해 잘 알게 되었고, 신경에 의한 정보전달과 근수축에서 전기자극이 하는 역할과 관련된 생물물리학에 대해 많은 연구를 해왔으며, 근수축으로 생성되는 힘에 대해서도 연구를 해왔다.

감각에 대한 생물물리학적 연구는 시각과 청각 분야에서 큰 발전을 이루었다. 생물물리학자들은 식물이 빛을 이용하는 것에 대해 연구했는데, 이는 광합성 작용이 비록 나중에는 화학적 단계를 통해 진행되지만 물리적인 상호작용으로 시작하기 때문이다. 가시광선의 효과에 대한 연구를 확대하여 자외선의 효과에 대한 연구도 했다.

이온화방사선을 이용하도록 적응된 생물은 없지만, 이들은 우주선(宇宙線)이나 우라늄·라듐으로부터 자연적으로 생기는 방사선의 형태로 끊임없이 생물체에 영향을 끼친다. 핵무기, X선 기계, 원자로(原子爐), 추적자로 사용하는 동위원소 등 인공적인 방사선원(源)의 발달로 방사능의 생물물리학적 영향에 대한 연구가 보다 광범위하게 발전되어왔고, 전파·레이더파 같은 저(低)에너지 전자기 복사와 레이저에서 나오는 강력한 적외선·가시광선의 생물학적인 영향에 대해서도 연구해왔다.

이동운동은 보다 복잡한 생물물리학적인 문제를 제기한다. 새가 날아다니고 어류가 헤엄쳐 다니는 데에는 각각 복잡한 공기역학과 유체역학이 고려되어야 한다. 사람과 동물의 이동운동을 수학적으로 표현하기는 매우 힘들다.

또 동물이 이동하는 데에는 항공술도 필요한데, 이는 박쥐가 초음파공학을 이용하는 것에서부터 몇몇 어류가 사용하는 저주파수의 레이더, 비둘기가 사용하는 자기장, 벌이 이용하는 태양광선의 편광(偏光)에 이르기까지 예상하지 못했던 생물물리학적 양상을 나타낸다.