ฟิสิกส์เชิงชีววิทยา (Biological Physics)และชีวฟิสิกส์ (Biophysics) ซึ่งแม้จะเป็นที่ยอมรับกันว่าเป็นแขนงวิชาย่อยๆ ทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็นับได้ว่ามีอายุน้อยมากเมื่อเทียบกับสาขาวิชาหลักๆ ของวิทยาศาสตร์

ผู้เขียน: ศ.ดร. วิรุฬห์ สายคณิต และ ปิยพล อนุพุทธางกูร

บทนำ

      คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา นับเป็น 4 สาขาหลักของวิทยาศาสตร์ ซึ่งต่อมาได้แตกแขนงออกเป็นศาสตร์ต่างๆ มากมาย อาทิ จุลชีววิทยา พันธุศาสตร์ ชีวเคมี วัสดุศาสตร์ เป็นต้น ถ้าสังเกตให้ดีจะพบว่าศาสตร์แขนงใหม่ที่ถือกำเนิดขึ้นมา มักเป็นศาสตร์ลูกผสมระหว่าง คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ และเคมี หรือ เคมี และชีววิทยา เป็นส่วนมาก ส่วนศาสตร์ที่เกิดจากการผสมผสานระหว่าง คณิตศาสตร์และชีววิทยา หรือ ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา มีน้อยมาก และจำกัดอยู่เพียงในวงการแคบๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟิสิกส์เชิงชีววิทยา (Biological Physics)และชีวฟิสิกส์ (Biophysics) ซึ่งแม้จะเป็นที่ยอมรับกันว่าเป็นแขนงวิชาย่อยๆ ทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็นับได้ว่ามีอายุน้อยมากเมื่อเทียบกับสาขาวิชาหลักๆ ของวิทยาศาสตร์ที่ได้กล่าวมาแล้ว

ฟิสิกส์เชิงชีววิทยาและชีวฟิสิกส์

      ฟิสิกส์เชิงชีววิทยา เป็นศาสตร์ลูกผสมแขนงหนึ่งที่ดึงเอาฟิสิกส์ที่น่าสนใจ ได้แก่ ปรากฏการณ์ ความคิดรวบยอด และกฎต่างๆ จากชีวระบบ โดยที่ชีวระบบจะถูกมองเสมือนว่า เป็นระบบทางกายภาพระบบหนึ่ง [4-5] ศาสตร์นี้ถือกำเนิดขึ้นจากการที่นักฟิสิกส์กลุ่มหนึ่งมีความคิดว่า การศึกษาทางจุลภาค คือการค้นหาองค์ประกอบย่อยๆ ของอะตอม เช่น quark หรือการศึกษาทางมหภาค คือ การศึกษาจักรวาล เป็นการลงทุนที่มหาศาล เนื่องจากต้องอาศัยเครื่องเร่งอนุภาค หรือกล้องโทรทรรศน์ที่มีราคาสูง แต่ผลที่ได้จากการศึกษามีน้อย และต้องอาศัยการลงทุนที่มหาศาล ในขณะที่สิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นสิ่งที่ใกล้ตัว และเกี่ยวข้องโดยตรงกับมนุษย์ กลับไม่ได้รับความสนใจเท่าที่ควร กอปรกับได้มีการค้นพบโครงสร้างของกรดนิวคลีอิค (nucleic acid) ประเภท deoxyribonucleic acid หรือ DNA ในปี ค.ศ. 1953 โดย James Watson และ Francis Crick โดยอาศัยวิธีการทางฟิสิกส์ คือ การเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ (x-ray diffraction) ซึ่งความสำเร็จนี้เทียบได้กับการค้นพบอะตอมของไฮโดรเจนทีเดียว นี้เป็นจุดเริ่มต้นให้นักฟิสิกส์เริ่มหันมาให้ความสนใจชีววิทยา

      อันที่จริงฟิสิกส์เชิงชีววิทยาถือกำเนิดมานานมากแล้ว แต่ที่ยังไม่เป็นที่รู้จักกัน เนื่องจากมีผู้ให้ความสนใจน้อย คล้ายๆ กันกับที่วิชาชีวฟิสิกส์ประสบอยู่เช่นกัน ทั้งสองสาขาวิชาต่างก็เป็นสหสาขาวิชา (interdisciplinary science) เนื่องจากต้องอาศัยองค์ความรู้ในหลายสาขาวิชา เช่น คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา และชีวเคมี เป็นต้น ในการศึกษา พจนานุกรมศัพท์ชีววิทยาของ McGraw Hill ซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1986 ได้ให้คำนิยามของชีวฟิสิกส์ไว้ว่า "ชีวฟิสิกส์เป็นศาสตร์ลูกผสมซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการและแนวคิดของฟิสิกส์และเคมี ในการศึกษาและอธิบายโครงสร้างของสิ่งมีชีวิต และกลไกของกระบวนการของสิ่งมีชีวิต" หรือกล่าวอีกแง่หนึ่งก็คือ เป็นสิ่งที่นักฟิสิกส์กระทำต่อชีววิทยา ซึ่งจากคำนิยามจะเห็นว่าศาสตร์ทั้งสองนี้แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงการจะระบุให้ชัดเจนลงไปว่าหัวข้อใดหัวข้อหนึ่งเป็นของสาขาใดสาขาหนึ่งนั้นทำได้ยาก เนื่องจากศาสตร์ทั้งสองมีส่วนเหลื่อมล้ำกันอยู่ ทำนองเดียวกันกับที่เป็นอยู่ในวิชาฟิสิกส์และเคมี