纳尔逊的《生物物理学》
世界上第一本全面体现Bio2010精神的教科书，是2004年出版的美国宾州大学教授纳尔逊(P. Nelson)所著的《生物物理学：能量、信息、生命》(Biological Physics：energy，information，life)。
该书已由中科院理论物理研究所生物物理研究组的研究生译成中文，并由上海科学技术出版社于2006年12月出版发行。
完全不同于传统生物物理学中物理学的“工具性”从属地位，即利用物理学工具如荧光、核磁共振、电子显微镜等研究特定的生物学问题，本书坚持将生命系统视为特殊物理系统的立场，强调从物理学基本原理出发理解生命现象甚至预言新的生命现象(如作者撰写第9章的目的)，从而凸显了物理学研究(如纳米尺度物理学)在21世纪生命科学中的主导地位。因此，书中每章开篇都提出了一个生物学问题，同时给出了与之关联的物理学思想。带着这些问题和思想来学习每一章，读者就会发现很多奇妙的生命现象的确可以得到定量描述，并遵循物理学的普遍规律(有时甚至能激励对新原理的探索)。这正如阅读从开普勒行星运动论到牛顿万有引力论的升华过程，给人们带来一股认识真理的快感。
时至今日，生物学已经涵盖极广：从分子水平(如DNA、蛋白质、磷酯)到细胞水平，从它们的个体结构与功能(如细胞与生物膜的自组装、大脑和整个生物体)到整个生物圈，几乎无所不包。在纳尔逊的这本书面世之前，人们很难发现一本能对生物学大千世界进行简单而统一介绍的教科书。要将微观、介观、宏观乃至整个地球生物圈的生命系统用基本的物理原理联结起来，绝不是轻而易举的事情!而纳尔逊的书做到了这一点。不难想象，在对众多学科浩繁的文献进行全面梳理并提炼出统一的理论框架的浩大工程中，作者付出了怎样的心血，此番苦心孤诣堪与诺贝尔物理学奖得主德热纳(P. G. de Gennes)在20世纪70年代写作《液晶物理学》(The Physics of Liquid Crystals)与《高分子聚合物物理的标度性概念》(Scaling Concepts in Polymer Physics)两本巨著的劳苦功高相比拟。德热纳把几十年来广泛分布于文献中的液晶、高分子的研究成果梳理升华为统一的理论，靠的是他所掌握的刻画软物质的最基本概念——序参数和标度律；纳尔逊则是基于他对统计物理学的深刻理解，完成了对生物物理学的统一叙述。这一点可从书中“致指导教师”一节了解。
该书每章都从能量、有序等基本概念出发，逐渐建立起理解生物体各种有序现象的热力学与统计力学基础。如第一章从能量、有序、熵及耗散等简单描述出发，引导到一个内涵深刻的事实：生命仿佛热机，各种有序性均源于流经生命系统的能量流，而后者由太阳、地球及地外太空之间的温度差造成。并由此引出了切中当代生物学研究核心的重大问题：生物体如何在不同层次上从能量流中攫取有序性？前一观察事实点出了整本书所遵循的统一物理原理(这常常是生命科学的学生所缺乏的)，对后一问题的探究则使读者充分领会到生物学致力于细节研究的必要性和独特品位(物理学的学生对“品味细节”往往感到不适应)。因此，第二章就带领学生(尤其是缺乏生物学背景的物理系学生)走一趟轻松的细胞世界之旅，见识各种类型的生物有序性，并掌握细胞分子家族的结构及词汇。接下来的5个章节则兼顾了生物系学生掌握统计物理概念的需求，由浅入深地介绍了概率、无规行走、扩散、摩擦、耗散、自由能、熵力等概念。这些概念虽为具有物理背景的学生所熟知，但它们在生物学研究中的应用以及结合实例的深入讨论，却能使两方面的学生都感到惊奇和兴奋，因为即使是学过统计物理的学生，他们多半也从未体验过统计物理各个分散的概念可以如此引人入胜地、有机地体现在同一个系统中。
本书最后5个章节则真刀真枪地深入到生物学前沿领域，包括生物分子自组织及协同变构、酶及生物分子马达、嵌膜分子泵和神经冲动。特别值得一提的是，第十章对热涨落环境中纳米机器独特工作机制(如布朗棘轮)的生动描述，绝好地体现了当代生物物理学的主流之一单分子生物物理学与纳米科学之间的深刻联系。面对这些涉及纯生物学领域的纵深课题如分子马达和离子通道，没有一点生物学背景的物理系学生可能会望而却步。但学习、阅读纳尔逊这本书却能使读者产生乐而忘返、恨不能一口气读完的感觉。
纳尔逊用对话的方式代替枯燥的说教和乏味的推导，许多过程他都要求读者亲自参与。例如，许多关键结论通常并不罗列在正文中，而是要求读者动手做完专门设计的思考题才能得到答案。每章的故事都是由一些简单实例、学科发展简史开始，而后逐步推进到前沿研究课题。特别令读者感叹的是，基本上所有图例、习题都不含人造数据，而是直接取材于真实的实验事例。除了思考题，各章末还留有引人深思的家庭作业。这些习题由易到难、循序渐进。特别是每章若干小节及习题旁标注的“T”记号，是提供给研究生以上的读者较深入的拓展内容和习题。根据附带引用的研究文献，学习这些进阶教程、练习这些进阶习题，可使资深的读者直接进入相应的研究领域。一句话，本书英文版虽于3年前发行，但书中论及的诸多课题至今仍是世界范围内生物物理学研究的热点。对今天的学生来说，这样一个飞速发展的领域的确提供了大量通向重大发现的机遇!
