نمایی از رابطه زیست شناسی و ریاضی: از سده هفدهم تا بیست و یکم

در این مقاله به طور مختصر به نقش ریاضی در مطالعات زیست شناسی می‍پردازیم. به طور معمول مفاهیمی مانند شمارش، اندازه گیری، و محاسبات آماری در زیست شناسی به کرات مورد استفاده قرار می گیرند. ولی این همه کاری نیست که ریاضی برای زیست شناسی انجام می ‍دهد و یا می تواند انجام دهد. پرسش اصلی در این بحث، نقش تفکر ریاضی در مطالعات زیست شناسی است. اساس چنین تفکری مشخص کننده جزییات فنی وارد شده از ریاضی به زیست شناسی است. در این خصوص به سه دوره مهم در زمینه تعامل ریاضی با زیست شناسی پرداخته می ‍شود. دوره نخست سده‌های هفدهم تا نوزدهم است. در این دوره ابهامات زیادی در خصوص رابطه ریاضیدانان با زیست شناسی وجود دارد. بررسی های این مقاله، با نشان دادن این که این دوره غنی از ریاضیدانانی است با سودای زیست شناسی/پزشکی و یا موثر بر زیست شناسی/پزشکی، اندکی از این ابهامات می‌کاهد. دوره دوم سده بیستم است، که رسما از سال هزارو دویست و نودونه هجری خورشیدی با ظهور عنوان ریاضیات زیستی (biomathematics) آغاز می ‍شود. این دوره سرشار از تلاش های بسیار در زمینه ریاضیات زیستی با تحولاتی شگرف است. دستاوردهای ریاضی محور این دوره در حوزه زیست شناسی/پزشکی با هیچ روش صرفا زیست شناسانه مرسوم قابل دریافت نبوده است. تحول گرایی در روزهای پایانی این دوره به اوج می ‍رسد و مفهوم ریاضیات زیستی به مفهوم زیست شناسی ریاضی وار (mathematical biology) تطور می ‍یابد. دوره سوم از سال های ابتدایی سده بیست و یکم آغاز می ‍شود و در مسیر تطور به ابهامی جدید می ‍نجامد. آیا ریاضیدانان کسانی خواهند بود که اهداف زیست شناسی را تحقق می بخشند. آیا زیست شناسی به روش مرسوم، که همچنان تداوم دارد، منسوخ خواهد شد. امیدها و بیم ها در خصوص مهارتهای ریاضی زیست شناسان و مهارتهای زیست شناسی ریاضیدانان چه خواهد شد. سر رشته کار در دست که خواهد بود، ریاضیدنان و یا زیست شناسان؟ این مقاله برآن است که آغاز دوره سوم در سده بیست و یکم را بررسی کند و برای آن پیشنهاداتی ارائه کند. تحولات نشان می‍دهند که نسل جدیدی از زیست شناسان ریاضیدان جایگزین ریاضیدانان علاقه مند به زیست شناسی خواهند شد. این افراد که، هسته اصلی فعالیت شان از زیست شناسی آغاز می شود، به وسیله ریاضیدانان آموزش خواهند دید. حدود نه برابر محتوای زیست شناسی مرسوم، در آثار آنها محتوای ریاضی وجود خواهد داشت. در آینده ای نزدیک تشخیص اینکه این افراد زیست شناس هستند و یا ریاضیدان در یک نگاه بسیار دشوار خواهد بود همانگونه که در سده نوزدهم و بیستم تشخیص ریاضیدان از فیزیکدان امری آسان نبوده است. پس از این دوره، باید منتظر دورانی باشیم که در آن ریاضیاتی مختص زیست شناسی ابداع شود که حاصل آن فناوری های زیستی اعجاب انگیزی خواهد بود که از حد تصور زیست-ریاضیدانان بجا مانده از دوره دوم خارج است. مقیاس های زمانی دوره سوم و دوران پس از آن، بسیار وابسته به نظام آموزش ریاضی برای زیست شناسان جوان است.

A veiw of relation between Biology and Mathematics: From 17th to 21th Century

< p >The role of mathematics in biological studies is briefly discussed within the time frame of 17th to 21st centuries. The considered time line is partitioned into a number of sections within each a special scheme of two fields interactions is observed. Biological consideration within the serious work of mathematicians and serious consideration of mathematics within the work of biologists are employed to map various interval of interactions. Such interactions were (and yet are) constructive. These lead to the new interdisciplinary field of mathematical biology in 20th century. This paper will draw the picture of future modern biologists. It is claimed in this paper that, very soon, it will be impossible to meet a biologist who is not a sort of mathematician and there will be many mathematicians who works on biology. The relations between biology and mathematics will be similar to the relations between mechanics and mathematics. It is argued that, the time comes for building classical mathematical theories for biological concepts/problems. Some examples are given; specifically, the work of Shahshahani metric is addressed as an example towards such classical theories.