——漫谈《生物物理学：能量、信息、生命》
20世纪初，人们已经意识到，尽管从化学的角度看生物体仿佛一杯羹，但生物体却能做到羹无法完成的很多事情。薛定谔在《生命是什么》(1944年)中就提出了生物体如何从食物中创建秩序并做功这一难题。到20世纪中叶，DNA双螺旋结构的发现使人们明白，生命的奥秘可以通过研究大分子得以揭示，人类由此进入了历史上最具革命性和深远意义的分子生物学时代，并在此后长达50余年的时间里一直维持着知识爆炸式增长的态势。
在20世纪末的最后几年里，生命科学捷报频传：首先是1997年多莉羊的诞生，接着是2000年美英首脑同时宣布人类基因组草图问世。然而，面对旧世纪送给新千年的礼物——一部由30亿个碱基对写成的“天书”，人们感到局势逆转了。现在的问题是，关于生命现象的分子层次的信息太多了，生物学有被海量信息淹没之虞，当务之急是寻找一个新的工作框架，把描述性生物学积累起来的大量事实、海量数据组织起来，为此，定量生物学应运而生。加入这个队伍的不仅有生物学家、化学家、物理学家、数学家和工程师，甚至医生和企业家也被逐渐卷入。这支具有不同学科背景的研究大军挑战的是生命科学的通天塔，并且有望不再重蹈古巴比伦人的覆辙(按《旧约·创世纪》的传说，上帝因古巴比伦人狂妄而令他们各操不同的语言，从而无法建成通天塔)。
例如，单分子物理学技术已为生物学家广泛接受，并使人们对细胞的探索进入到前所未有的深度，不仅可对纳米尺度的DNA单分子进行快速测序，还可以对它们进行拉伸和扭转。这类截然不同于传统生物学的直接观测手段，将对标准生物学教科书中各种臆测的卡通式图像进行更为可信的检验。在学科界限日益模糊的大背景下，美国国家科学基金会(NSF)与国家卫生研究院(NIH)联手资助大学建立了多个跨学科的Bio-X中心，英国生物技术与生物科学基金会在2003年建立了以10年为期的重大研究计划——预测生物学。这个蓬勃发展的交叉学科正在成为大量学术会议、高质量学术期刊以及基金资助机构的主角。为培养能适应这种发展需求的具有全新知识结构的研究人员，首当其冲应革新大学生命科学相关的教学，使培养出来的跨学科学生能使用同一种语言去建造生命科学的通天塔。
“写给下一代的分子生物学家”
1998年，《细胞》出版一期生物分子机器研究的研究专辑，时任美国科学院院长、生物学家和生物学教育家的艾伯茨(B. Alberts)为该专辑撰写了题为《作为蛋白质机器集合体的细胞：写给下一代分子生物学家》的导言。他在文中明确指出，将细胞简单地视为化学反应器的传统观念正在被颠覆，取而代之的是将细胞当做大量单分子机器协调运转的集合体。这一图像使得生物学与物理学的人为界定失去了意义。为顺应这一发展趋势，新一代分子生物学家不可能再将物理学、数学等当做研究中的点缀，相反，这些知识将是他们在后基因组时代成功的核心因素。为此，他呼吁生物系反省传统的教学内容和方式，适当增加数学、物理学等其他学科的知识。这篇文章事实上也预示了后续事态的发展。
2000年10月，艾伯茨和NIH、霍华德·休斯医学研究所的官员共同倡议并发起了名为“培养21世纪的科学家：本科生的生物学教育”(Undergraduate biology education to prepare research scientists for the 21st century，简称Bio2010)的教育类咨询调研项目。美国科学院研究理事会承担了Bio2010的实施，组织了为期两年的系统研究，在2003年正式发表了长达200页的Bio2010报告，凝练了当今生命科学本科生必修的生物、化学、物理、数学与计算机科学以及工程科学的基本概念。Bio2010委员会主席是中国学生所熟悉的生物化学家、斯坦福大学的斯特里厄(L. Stryer)教授。
神经网络模型创立者、普林斯顿大学教授霍普菲尔德(J. Hopfield)是Bio2010物理与工程学分委会主席，他在《今日物理》(Physics Today)上撰文指出：Bio2010的迫切需要，是由于生物学正逐渐演变成越来越定量化、越来越与其他学科交叉的态势。他强调，定量化与物理学观点是理解蛋白质折叠、细菌化学趋化、神经冲动、细胞研究中的单分子荧光探测、生物演化、扫描电镜工作原理、蛋白质收缩发力、对称性破缺形成的斑图、由编码不同蛋白质的DNA序列构成的进化树、生化反应网络的侦测/放大/决策机制等一系列当代生命科学前沿课题所不可或缺的。因此，他认为普林斯顿大学生命科学系的学生都必修一门内容有所剪裁的物理课程。同时，他对现行物理学教程完全砍掉复杂系统相关的内容(这正是生命科学研究所需要的)而鲁莽地跳到麦克斯韦方程的做法深表不满。他呼吁传统的物理学课程应该从“性质”描述改造成为“功能”描述(生命体正是典型的功能系统)。当然，霍普菲尔德也指出，Bio2010报告本身并不足以完成这一使命，但各大学可以根据该报告的有关内容，调整与改造本科生教程以适应21世纪的需要。报告公布两年后，美国生物科学学会的初步调查表明，Bio2010在促进高校生物医学专业的教学改革方面已经取得了一定的实效。
作为呼应，美国科学院研究理事会也于近期建立了“凝聚态物质与材料物理学2010年前瞻”委员会(CMMP2010)，并发表了题为《凝聚态物质和材料的物理学：我们身边的科学》的中期报告，提出了8个挑战性的问题：(1)复杂现象如何从简单组分系统中涌现？(2)未来我们如何发电？(3)生命的物理学是什么样的？(4)远离平衡的系统会产生什么现象？为什么？(5)纳米世界有什么新现象？为什么？(6)如何拓展测量和预测的新领域？(7)如何变革信息时代？(8)如何启发和教授他人？细读这个中期报告，不难发现，除了问题(2)(探讨新能源)与问题(7)(聚焦于自旋电子学、DNA计算机、量子信息)外，其他6个问题都与Bio2010对生命科学的物理学变革的阐述遥相呼应。显然，21世纪生命科学与物理科学之间的融汇贯通已经势不可挡。