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　　「生命」是科技发展的原点、二十一世纪最吸引人投入的研究领域

　　生命科学是所有理科中最切身可感、令人惊叹的一门学问。用实证的科学方法打开生命之门，既大跨距探究数千万年来的生命起源、演化，涉足无数的生物与生态系，又穷极细微地推敲个别细胞、胞器、分子等生命运作原理和遗传讯息。其研究结果又往往唿应着人文精神，传达出各种生物独特的生命之美与不可或缺的重要性，而成为现代科技发展的基础和指标。

　　自从人类解开DNA分子结构后，生物学也从过去探寻生命起源、生理运作机制、生物分类及生态观察等，透过分子进入了另一个了解生命奥祕、甚至改变生命的领域，成为一门「生命科学」，囊括了一切攸关生命的研究。

　　生命科学不只是要了解生命，还希望提升总体生命的价值，例如，共存于地球的所有生物实际上相互依赖，永续发展的前提必须尊重生命、维持生物多样性；目前人类以牺牲环境换得文明进步，但若利用废弃物制成生质能源，就能降低对环境的伤害；透过基因改造，像是将胡萝卜素A置入稻米中、或是在农作物中殖入抗旱基因使其具有抗旱特性等，借以提升营养成分、解决粮食短缺的问题；又如透过储存脐带血来储备干细胞，以利在必要时供做医药治疗之用…等，这些都让生命科学不仅是一门实用科学，更标举着生命才是发展科技的根本原则。

　　《图解生命科学》一书涵盖了各项生命研究领域，从认识生命的基本单位细胞、个体生理结构、机制，遗传DNA如何延续生命特质、演化如何形成、改变了什么，以及生物互为供需的生态观、和生物科技带出的惊人成果等，以言简意赅的流畅叙述和生动有趣的图解，呈现出生命的种种不思议。

作者简介

李铭杰

　　国立台湾师范大学健康促进与卫生教育学系毕业，现为国立台湾大学职业医学与工业卫生所博士生，副修生物技术学程。并担任国立台湾大学科学人文跨科际人才培育计画，环境科学特约编辑。

高慧芸

　　国立台湾大学动物学研究所毕业，专长为神经生物学、动物生理学、与生理心理学。曾于教育部通识教育课程计画任职，关心科普新知、议题与推动。

林峻宇

　　国立成功大学生命科学研究所毕业，专长为分子生物医学与生理学。喜好科学实验、阅读与写作。

陈弘昕

　　国立台湾大学生命科学系毕业，现就读于国立台湾大学流行病学与预防医学研究所。擅长于族群遗传学与遗传流行病学。

傅珀莹

　　目前就读东吴大学微生物学研究所，论文研究领域为微生物遗传与细胞分子机制探讨。

林俸瑜

　　国立台湾大学森林环境暨资源学系毕业。热爱自然环境与野生动物，并致力于把自然环境的美好介绍给身边的人。

江君理

　　国立台湾师范大学生命科学系毕业，现读国立中兴大学食品科学研究所。热中生物教学与保健食品的发展。

刘思廷

　　国立台湾师范大学生命科学系毕业，具备中等教育学程教师证；热中于生物学及癌症学领域。

审订者简介

杨健志

　　．台湾大学生化科技学系副教授
　　．英国剑桥大学生化博士
　　主要研究范围为生物化学、蛋白质化学等。

好的，这是一本关于量子信息与计算的专业书籍的详细简介，完全不涉及《图解生命科学》的内容： --- 量子信息与计算：从基础理论到前沿应用 本书聚焦于21世纪最激动人心的交叉学科领域之一——量子信息科学。它旨在为物理学、计算机科学、电子工程以及数学等背景的读者提供一套全面、深入且严谨的理论框架与实践指导。本书不仅详细阐述了支撑量子计算和通信的底层物理原理，更将重点放在了如何将这些原理转化为可操作的计算模型和信息处理技术上。 第一部分：量子力学的基石与信息载体 本部分为后续复杂理论的奠基，通过严格的数学语言重新审视量子力学的核心概念，并将其与经典信息论的范式进行对比。 第一章：量子力学复习与信息论基础的融合 本章首先回顾了薛定谔方程、哈密顿量、以及狄拉克符号（Bra-Ket Notation）在描述多体系统中的应用。重点在于状态空间的概念，引入了希尔伯特空间（Hilbert Space）的严格定义及其维度对信息容量的影响。随后，详细讨论了经典信息论中的熵（Shannon Entropy）和互信息，并为引入量子熵（冯·诺依曼熵）做好铺垫。特别探讨了信息悖论在量子力学背景下的新解读。 第二章：量子比特（Qubit）与量子态的描述 量子比特是量子信息处理的基本单元。本章深入剖析了单比特量子态，利用布洛赫球（Bloch Sphere）直观地描绘了所有纯态和混合态的几何表示。随后，扩展到多比特系统，详细讨论了张量积（Tensor Product）在构建复合系统状态中的作用。本章的核心在于对量子纠缠（Quantum Entanglement）的首次引入，使用贝尔不等式（Bell Inequalities）来量化纠缠的程度，并区分了可分离态与纠缠态。 第三章：量子测量与演化 测量是量子信息处理中最具非经典性的环节。本章详细阐述了投影公设，解释了测量如何导致波函数塌缩，以及测量对系统信息含量的影响。引入了密度矩阵（Density Matrix）来描述混合态的演化和测量后系统的状态。在动力学方面，本章集中讨论了冯·诺依曼方程（Von Neumann Equation），并深入分析了幺正演化（Unitary Evolution）的性质，强调其可逆性是量子计算优于经典计算的关键前提之一。 第二部分：量子计算的核心算法与模型 本部分是全书的实践核心，从最基础的量子逻辑门集开始，逐步构建并分析著名的量子算法，同时探讨量子计算的模型结构。 第四章：量子逻辑门与量子电路 本章构建了量子计算的“积木”。首先详细介绍了单比特门，如泡利门（X, Y, Z）、Hadamard门，并分析了它们在布洛赫球上的几何操作。重点在于多比特门的构建，尤其是受控非门（CNOT）和Toffoli门，并证明了Hadamard门、T门和CNOT门足以构成通用量子门集。本章还引入了量子线路图的规范表示法，用于模拟和设计复杂的量子计算流程。 第五章：量子并行性与Shor算法 本章深入剖析了量子计算的强大之处——量子并行性（Quantum Parallelism）。通过对量子傅里叶变换（QFT）的详尽推导和分析，揭示了QFT如何在指数级加速因子时间内完成对周期性函数的分析。在此基础上，本书系统地推导了Shor大数分解算法的每一步，包括周期寻找子程序的实现，并讨论了其对现代密码体系（如RSA）的理论威胁。 第六章：搜索、模拟与Grover算法 与Shor算法的指数加速不同，本章关注Grover算法提供的二次加速。详细分析了Grover迭代器的几何意义，即如何通过高维空间中的反射操作，使得目标态的振幅以平方级的速度增长。此外，本章扩展讨论了量子模拟（Quantum Simulation）的基本框架，包括模拟哈密顿量演化（Trotterization方法）在材料科学和化学计算中的潜在应用。 第七章：量子计算模型与容错 本章超越了电路模型，探讨了其他重要的量子计算范式。量子退火（Quantum Annealing）被作为一种特殊的优化算法模型进行分析，并探讨了其与通用量子计算机的异同。更重要的是，本章将理论研究带入实践的挑战：量子误差与容错。详细介绍了量子噪声的类型（退相干、去相位），并深入剖析了如表面码（Surface Code）等主流的量子纠错码的原理、逻辑比特的编码方式以及所需的开销。 第三部分：量子通信与前沿研究方向 本部分关注量子信息在信息传输和安全领域的应用，并展望了当前研究的热点。 第八章：量子通信与量子密钥分发（QKD） 本章聚焦于信息安全。详细阐述了BB84协议和Ekert91协议的完整流程，并严格证明了其信息论安全性的基础来源于海森堡不确定性原理和不可克隆定理。引入了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的完整协议，将其作为在远距离传输量子态的基础机制进行剖析。 第九章：量子信息学的度量与复杂性理论 本章从更抽象的数学角度审视信息。详细定义了纠缠熵、纠缠见证（Entanglement Witnesses）等高级度量标准。在计算复杂性方面，本章将量子计算的强大能力置于复杂度理论的框架下，对比了BQP（有界概率量子时间）类与经典复杂度类P、NP的关系，探讨了量子计算在解决哪些问题上具备超越经典计算机的潜力。 第十章：未来展望：NISQ时代与超越 本书的最后一部分展望了当前实验物理的局限性——含噪声中等规模量子（NISQ）设备。讨论了适用于NISQ设备的变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）。最后，对量子引力、量子机器学习等跨学科研究领域进行了概览，提示读者量子信息学的研究仍在快速演进。 --- 目标读者： 本科高年级学生、研究生、科研人员及对高等物理和计算机交叉领域感兴趣的专业工程师。要求读者具备扎实的线性代数基础、微积分知识，以及一定的经典信息论背景。 本书特色： 结构严谨，从第一性原理出发，平衡了理论推导的深度与应用实例的广度，旨在培养读者利用量子力学语言解决信息学问题的能力。每章末尾均附有深入的习题与思考题，以巩固对关键概念的掌握。

评分☆☆☆☆☆

這本《圖解生命科學》，一打開，我的眼睛就亮了！這不是我之前看過的那種死氣沉沉、只有文字堆砌的教科書，它根本就是一本視覺的饗宴，一本能讓最害怕生物課的我也會忍不住一頁頁翻下去的魔法書。想想看，我們平常在課堂上學的，是不是常常覺得抽象難懂？DNA是什麼樣子？細胞膜怎麼運作？蛋白質怎麼摺疊？這些問題，單純用文字描述，很容易讓人腦袋打結。但這本書厲害就厲害在，它用精緻、清晰、而且非常貼近真實的圖解，把這些複雜的概念一次拆解開來。 從微觀的分子層面，到宏觀的生態系統，它都做到了。你以為DNA只是一條雙螺旋鍊？書裡會讓你看到它的化學結構，甚至它如何複製、如何轉錄成RNA，這個過程的動畫感十足，彷彿你就站在分子世界裡親眼見證。然後，它會帶你進入細胞，你會驚訝於細胞裡居然有這麼多的小器官，每個器官都有專門的任務，像是能量工廠粒線體，還有訊息處理中心細胞核。更別提那些令人驚嘆的免疫系統，白血球如何偵測、追擊、消滅病原體，每一個環節都被圖解得一清二楚，讓我覺得以前在生物課本上看到的那些扁平圖示，根本無法與之相比。 我尤其喜歡它處理演化論的部分。演化聽起來很遙遠，但書裡透過清晰的演化樹狀圖，展示了物種之間的親緣關係，以及適者生存的原理是如何發生的。看到不同時代的化石證據，再結合基因學的解釋，整個演化歷程就變得生動起來。還有，關於植物的介紹，也不再是枯燥的分類表，而是深入到光合作用的細節，植物如何吸收水分和養分，甚至是它們如何開花結果，這些過程的圖解，讓我對植物的世界有了全新的認識。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我本來以為這本《圖解生命科學》會是一本跟學校課本差不多，需要死記硬背的書。但是，當我翻開第一頁，我就知道我錯了。這本書就像是一位耐心的老師，把複雜的概念，用最生動、最形象的方式呈現在我眼前。我不需要去死記硬背那些艱澀的術語，只需要跟著書裡的圖解，就能一步步理解。 我特別欣賞書裡對於生態學的介紹。以前我只知道森林、草原、海洋，但這本書，它深入到食物鏈、食物網的構成，以及不同物種之間是如何相互依存、相互影響的。它透過精美的圖表，展示了能量如何在生態系統中流動，物種的數量是如何維持平衡的。我彷彿能看到一幅幅生機勃勃的自然畫卷，感受到生命的奇妙聯結。 而且，它對於生物多樣性的介紹，也讓我印象深刻。書裡列舉了許多令人驚嘆的動植物，它們獨特的生存方式，它們為了適應環境所演化出的奇特構造，都讓我嘆為觀止。透過這些圖解，我對地球上生命的豐富程度有了更深的體會，也更加意識到保護生物多樣性的重要性。這本書，讓我對自然產生了更深的敬畏和熱愛。

评分☆☆☆☆☆

身為一個對生命科學一直有點卻步的讀者，我必須說，《圖解生命科學》這本書，絕對是我的「救星」！它沒有嚇人的術語，也沒有冗長的理論，就是用最直接、最美觀的圖解，把你帶進生命的奇妙世界。我本來以為會是那種看幾頁就想睡覺的書，結果我竟然一口氣就讀了好多！ 最讓我著迷的，是關於人體免疫系統的介紹。我以前只知道感冒了要吃藥，但免疫系統到底是怎麼工作的？它又是怎麼對抗病毒的？這本書，用非常清晰的圖解，一步步展示了白血球、抗體等免疫細胞的作戰過程。我彷彿能看到它們在血液裡巡邏，偵測到敵人，然後展開一場場激烈的戰鬥。這個過程太震撼了，也讓我對自己的身體有了更深的了解和感激。 此外，書裡關於細胞的細節，像是細胞膜的通透性，離子通道的運作，都讓我驚嘆不已。我從來不知道，這麼小的細胞裡，竟然有這麼複雜的機制在運作。透過精緻的圖解，我能看到各種分子是如何進出細胞，細胞又是如何維持內部的平衡。這本書，真的讓我感覺到，生命科學是如此的迷人，如此的充滿智慧。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一直以為生命科學就是那種唸起來會讓人頭昏腦脹的科目，每次翻開課本，看到密密麻麻的文字，就只想趕快闔上。但這本《圖解生命科學》完全打破了我的刻板印象！它的排版設計非常舒服，每個主題都分門別類，而且最重要的是，它用了大量的插畫和圖表，把那些原本抽象難懂的原理，變得像是故事一樣，我一口氣就能讀好幾頁，而且還能理解！ 舉例來說，書裡講到人體的消化系統，我以前只知道有個胃、有個腸子，食物進去會變成什麼，我一點概念都沒有。但這本書，它把食物從嘴巴進去，經過食道、胃、小腸、大腸，最後如何被吸收、如何被排出，整個過程的圖解，有如一部微觀的旅程，我甚至能想像那些食物在體內被分解、被利用的樣子。而且，它還會解釋不同營養素在身體裡的功用，像是碳水化合物、蛋白質、脂肪，它們是如何影響我們的身體機能，這些都有圖解輔助，非常容易吸收。 更讓我驚喜的是，它對於遺傳學的解釋。DNA、基因、染色體，這些名詞以前聽起來就很繞口，但書裡透過簡單易懂的圖示，把遺傳物質是如何傳遞，基因是如何控制我們的特徵，都說得明明白白。我還看到了關於基因突變的介紹，以及一些遺傳疾病的例子，這些都讓人印象深刻。總之，這本書讓我覺得，生命科學不再是遙不可及的學問，而是充滿趣味和生活化的知識。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對生命科學的印象，就是課本上那些密密麻麻的文字和偶爾出現的黑白插圖，每次看到都覺得頭昏眼花。但這本《圖解生命科學》，完全顛覆了我對這類書籍的想像！它就像一本充滿故事的繪本，但故事的主角是我們身體裡的分子，是我們周遭的生物，是整個地球的生命演化。我從來沒有想過，學習生命科學可以這麼有趣，這麼有成就感！ 最讓我印象深刻的是，書裡講解細胞分裂的過程。以前我只知道細胞會分裂，但具體是怎麼分裂的，它中間經歷了哪些階段，我總是記不住。這本書用了非常精美的動態圖解，把細胞核裡的染色體如何複製、如何排列、然後細胞如何缢裂成兩個新的細胞，這個整個過程，就像是觀看一部微觀的動畫電影，每一個步驟都清晰可見，我甚至能感受到細胞生命的活力。 還有，關於微生物的部分，我也覺得非常精彩。以前我對細菌、病毒的認識，都停留在它們會讓人致病的印象。但這本書，它展示了它們的多樣性，也解釋了它們在生態系統中的重要作用，甚至還有益生菌對我們身體健康的益處。那些形態各異的微生物，在圖解的描繪下，也變得不再可怕，反而充滿了科學的魅力。這本書，讓我覺得生命科學不再是枯燥的學術，而是充滿了生活化的智慧。

评分☆☆☆☆☆

從來沒有一本關於科學的書，能像這本《圖解生命科學》一樣，讓我感覺到如此的「身臨其境」。它不是那種冰冷的學術報告，也不是那種堆砌名詞的教科書，它更像是一位經驗豐富的導遊，帶著我深入探索生命的奧秘。我以前總覺得，生物學的內容離我太遙遠，好像只跟醫生、科學家有關，但這本書，它把最核心的概念，用最直觀的方式呈現出來。 我特別喜歡它在介紹人體生理學的部分。像是心臟的跳動，血液如何在血管裡流動，氧氣和二氧化碳是如何在肺部交換，這些細節，通過精密的解剖圖和動態的流程圖，都變得栩栩如生。我甚至能感覺到自己身體裡的血液在循環，肺部在呼吸。而且，它還解釋了不同器官之間的協調作用，像是腎臟如何過濾血液，肝臟如何代謝毒素，這些複雜的系統，在圖解的輔助下，變得不再令人畏懼。 另外，書裡關於神經系統的介紹也讓我大開眼界。從神經元是如何傳遞電訊號，到大腦是如何處理各種感官訊息，再到我們如何學習、記憶、產生情緒，這些過程都被巧妙地圖解出來。我看到了腦科學的魅力，也更加理解了我們自身行為的生物學基礎。這本書讓我感覺，生命科學不再只是書本上的文字，而是與我們每個人的生活息息相關，而且，透過這些圖解，我能更深刻地認識自己，以及這個充滿奇妙的生命世界。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本《圖解生命科學》的時候，心情有點忐忑，因為我對生命科學的印象，就是枯燥乏味，滿滿的專業術語。但打開書的那一刻，我的擔憂就消失了。這本書的圖解，實在是太棒了！它就像是一位專業的藝術家，用最細膩的筆觸，為我們描繪出生命的畫卷。 我最喜歡的部分，是關於神經傳導的介紹。以前我只知道大腦很重要，但神經信號是怎麼在身體裡傳遞的？神經元又是如何工作的？這本書，它用非常精美的圖解，一步步展示了神經衝動是如何產生的，是如何在神經纖維上傳播，以及是如何在突觸處傳遞到下一個神經元的。我彷彿能親身感受到，那些微小的電信號，是如何在我的身體裡穿梭，讓我能夠思考、行動。 還有，書裡對於細胞器的功能介紹，也讓我大開眼界。粒線體如何產生能量，內質網和高爾基體如何參與蛋白質的合成和運輸，這些都用非常直觀的圖解呈現出來。我感覺，我好像進入了一個微觀的工廠，看到了各種精密的機器，在有條不紊地工作。這本書，讓我對生命的複雜和精妙，有了前所未有的認識。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，學習生命科學，就是要背誦大量的名詞和定義，但這本《圖解生命科學》，徹底改變了我的想法。它不只是在告訴你「是什麼」，更在告訴你「為什麼」和「怎麼樣」。它的圖解，就像是打開了生命的另一扇窗戶，讓你能從更直觀的角度去理解。 尤其是在介紹植物的繁殖方式時，我以前總覺得很單調，就是開花結果。但這本書，它深入到花粉如何傳播，受精的過程，種子是如何形成的，甚至植物如何利用不同的方式來散播種子。那些圖解，讓我對植物的生命力有了全新的認識，也對大自然的神奇感到驚嘆。 還有，關於真菌的介紹，也讓我耳目一新。我以前只知道香菇、蘑菇，但這本書，它展示了真菌的種類之多，它們在生態系統中的重要作用，像是分解者，也包括一些對人類有益的真菌。那些圖解，讓我看到了一個我從未深入了解的地下世界，一個充滿生命力的微觀生態。這本書，讓我對生命有了更廣闊的視野。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《圖解生命科學》的時候，我真的沒抱太大期望，畢竟生命科學對我來說，一直都是個很遙遠、很難懂的領域。但沒想到，它完全超出了我的預期！這本書的圖解，真的太厲害了！它把那些原本腦袋裡一團漿糊的概念，瞬間變得清晰起來。 我最喜歡的部分是關於遺傳物質的講解。DNA的結構，它的功能，基因的傳遞，以前我總覺得很抽象，但這本書用非常生動的圖解，把這些過程都具體化了。你不是在讀文字，你是在看一個過程，一個生命誕生的秘密，一個家族的傳承。甚至連基因突變，它都能用圖解說明，讓你知道這是如何發生的，以及它可能帶來的後果。 而且，書裡還探討了許多有趣的生物現象，像是動物的遷徙，鳥類如何導航，昆蟲的變態，這些我都覺得非常神奇。透過精美的插圖，我好像親眼見證了這些生命奇蹟的發生。這本書，讓我對生命充滿了好奇，也讓我更加珍惜身邊的每一個生命。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得，科學書就是要給專業人士看的，對於我這種普通讀者來說，生命科學簡直像天書一樣。但這本《圖解生命科學》，完全打破了我的這個想法。它就像是一扇神奇的窗戶，讓我能夠窺探到生命最深處的奧秘，而且，一點也不會感到吃力。 我尤其喜歡書裡關於蛋白質的講解。以前我只知道蛋白質是身體需要的營養，但它具體有什麼作用？又是怎麼在身體裡工作的？這本書，它用非常精美的圖解，展示了蛋白質的三維結構，以及它們是如何通過摺疊來實現各種功能的。我看到了酵素是如何催化化學反應，結構蛋白是如何支撐細胞，運輸蛋白又是如何運送物質。這些都讓我感到非常震撼，也對蛋白質的複雜和重要性有了全新的認識。 而且，書裡還探討了許多關於基因和疾病的聯繫。像是遺傳疾病是如何發生的，基因療法有哪些潛在的可能性。這些內容，雖然聽起來有點嚴肅，但透過清晰的圖解，我能更容易地理解其中的科學原理。這本書，讓我感覺到，生命科學不僅僅是學術研究，更是與我們的健康和未來息息相關。