Перша проблема — термодинамічні основи життя. Відмінність живого організму від тіл неживої природи складається у винятково високій упорядкованості організму, подібного в цьому змісті "аперіодичному кристалу", до здатності цієї упорядкованості підтримувати себе і робити упорядковані явища. Мова йде про саморегуляцію і самовідтворення організмів і кліток. Шредингер пояснив цю особливість тим, що організм — відкрита система, що існує в нерівновагому стані завдяки потоку ентропії в зовнішнє середовище. Організми безупинно створюють "порядок з порядку", "витягають упорядкованість з навколишнього середовища" у виді "добре упорядкованого стану матерії в харчових продуктах". Шредингер відповідає на запитання про причину макроскопичності, многоатомності організму. У системі, що складається з малого числа атомів, флуктуації повинні знищувати упорядкованість. Саме завдяки многоатомності організм існує відповідно до законів термодинаміки.
Друга проблема — молекулярні основи життя. Шредингер аргументує матеріалістичне представлення про молекулярну природу генів і ставить питання про структуру речовини спадковості і причинах його стійкого відтворення в ряді поколінь. Відповіді на ці питання дала молекулярна біологія, виникнення якої було у великому ступені стимульовано книгою Шредингера.
Третя проблема — квантовомеханічні закономірності, чітко виражені в радіобиологічних явищах. Обговорюючи праці Тимофеева-Ресовского, Дельбрюка й ін., Шредингер відзначає відповідність біологічних процесів законам квантової фізики.
Книга Шредингера дуже важлива, тому що в ній не тільки показана відсутність протиріч між фізикою і біологією, але і написані шляхи розвитку біофізики, реалізовані надалі.
Ельзасер (1958) протиставляв фізику біології. Запас інформації, що міститься у вихідній зародковій клітці, зиготі, значно менше, ніж у дорослому багатоклітинному організмі. Зростання обсягу інформації, з погляду Ельзасера, фізично нез'ясовно — це специфічна для живих систем "біотонна" закономірність.
Вигнер (1971) вважав, що саморепродукція біологічних молекул і організмів суперечить квантовій механіці. Імовірність існування станів, що саморепродукуються, практично дорівнює нулю.
У важливій роботі Ейгена (1973), присвяченій самоорганізації й еволюції біологічних макромолекул, переконливо аргументується теза про достатність сучасної фізики для пояснення біологічних явищ.
Живий організм являє собою відкриту, саморегульовану і гетерогенну систему, що самовідтворюється, найважливішими функціональними речовинами якої служать біополімери - білки і нуклеїнові кислоти. Така система підлягає комплексному фізичному і хімічному дослідженню. Її пізнання повинне спиратися на розкриття фізичних особливостей життя — на фізичний розгляд розвитку організму, його нерівновагі, упорядкованості, системності.
Біофізика є фізика живих організмів. Термодинамічний і теоретико-інформаційний аналіз явищ життя зняв удавані протиріччя між фізикою і біологією. Не можна не погодитися з Ейгеном, коли він затверджує, що сучасна фізика в принципі достатня для пояснення явищ життя для обґрунтування біології. Таке обґрунтування вимагає введення нових понять (наприклад, поняття селективної цінності інформації), але не побудови принципово нової фізики. Нова фізика, скажемо, квантова механіка чи теорія відносності, виникала в результаті встановлення границь застосовності раніше прийнятих представлень. У біології ми поки не зустрічаємося з такими границями для фізики.
Біофізичне дослідження починається з постановки фізичної проблеми, формулюємої на основі загальних законів фізики й атомно-молекулярних (тобто квантовомеханічних) представлень. Шлях біофізики йде через феноменологію (насамперед через термодинаміку і теорію інформації), до атомно-молекулярного дослідження живого тіла. Живе тіло принципове макроскопично, складається з дуже великого числа атомів, молекул, ланок полімерних ланцюгів, що володіють тією чи іншою мірою незалежними ступенями волі. Упорядкованість біологічної системи і її здатність до розвитку не могли б існувати, якби система була мікроскопічної і, виходить, підданою дуже великим флуктуаціям.
Біологічна проблема може зважуватися засобами фізики (скажемо, за допомогою електронного мікроскопа), але від цього дослідження ще не стає біофізичним. І, навпроти, фізична задача може зважуватися біологічними засобами. Так, постановка проблеми генетичного коду — відповідності між послідовністю амінокислотних залишків у білковому ланцюзі і послідовністю нуклеотидів у ДНК — є постановка фізичної задачі, заснована на фізико-хімічній гіпотезі про існування коду. Рішення цієї фізичної задачі було, однак, отримано за допомогою чисто біологічних і хімічних методів.
Постановці фізичної проблеми завжди передує велика робота в області біології, фізіології, біохімії, цитології і т.д. Біофізика — велике поприще нових великих відкриттів, рішень справжніх загадок природи. Може показатися, що до якої би біологічної проблеми ні звернувся фізик, він порівняно швидко прийде до такого відкриття, тому що міць його ідей і методів дуже велика. Однак щира ситуація виявляється іншою. Складність біологічних об'єктів і явищ утрудняє формулювання фізичної задачі. Постановка такої задачі можлива лише після глибокого біологічного дослідження.
Отже, робота в області біофізики жадає від дослідника дуже серйозних зусиль. На перехресті наук це неминуче. Біофізик — це фізик, що володіє широкою біологічною ерудицією і разом з тим здатний поставити і вирішити фізичну задачу. Біологічна ерудиція має на увазі не тільки знання спеціальних областей біології, що безпосередньо відносяться до теми роботи, скажемо, молекулярній біології чи фізіології. Не знає біології той, хто далекий живій природі, не знаком із зоологією і ботанікою. Саме знання цих основ біології (а фізики іноді відносяться до них зі зневагою) формує біологічний світогляд, без якого побудова справжньої біофізики неможлива.
Кінцеві цілі біології і біофізики єдині — вони складаються в пізнанні сутності життєвих явищ. Єдині і прикладні задачі в медицині і фармакології, у сільському господарстві і техніці. Але, будучи частиною фізики, біофізика не повинна розглядатися як допоміжна біологічна дисципліна. Підкреслимо ще раз, що застосування методів фізики і математики до рішення біологічних проблем ще не означає біофізичного дослідження. Без математичного апарата взагалі неможливо ніяке точне знання. Сучасний зоолог прибігає до витончених математичних прийомів при вивченні динаміки популяцій, але від цього він не стає ні математиком, ні, тим більше, біофізиком.
Істотні не методи, але фізичні, фізико-математичні ідеї, постановка і рішення фізичних задач,
Сучасну біофізику розділяють на три області - молекулярну біофізику, біофізику клітки, біофізику складних систем. Хоча цей розподіл умовно, сьогодні воно доцільно.
Молекулярна біофізика - область перекривання молекулярної фізики і молекулярної біології. Це — молекулярна фізика біологічних процесів, біологічно функціональних молекул.
Молекулярна фізика і молекулярна біофізика вирішують три групи задач. Вони досліджують будівлю молекул, їхні рівноважні взаємини і властивості і кінетику їхніх взаємодій і перетворень. Дослідження будівлі виробляється за допомогою ряду фізичних методів.
Теорія будівлі електронної оболонки молекули і явищ їм обумовлених, квантова механіка, квантова хімія. Уся хімія — явище хімічного зв'язку, перетворення зв'язків у реакціях підкоряється квантовомеханічним закономірностям. У біофізиці квантова механіка грає ту ж роль, що в хімії і фізиці молекул — вона є основою розуміння структури молекул, природи їхніх взаємодій, їх електронних (наприклад, спектральних) властивостей. Однак у багатьох випадках проблеми, зв'язані з електронними властивостями молекул, можуть зважуватися і за допомогою напівемпіричної класичної теорії, що зокрема застосовує так називану валентно-оптичну схему.
Істотна особливість основних біологічно-функціональних речовин — їх макромолекулярність. Білки і нуклеїнові кислоти — великі молекули, біополімери. Тому молекулярна біофізика є переважно макромолекулярна біофізика чи фізика біополімерів. У ній широко застосовуються методи теоретичної й експериментальної фізики, раніше розроблені для вивчення макромолекул небіологічного походження.
Неможливо провести границю між молекулярною біофізикою і біофізичною хімією, так само як не можна провести границю між молекулярною фізикою і фізичною хімією. Класифікація областей знання має завжди історичний і не строго визначений характер. Молекулярна фізика і відповідні розділи фізичної хімії розрізняються не стільки об'єктами і змістом досліджень, скільки ідейними підходами, обумовленими до деякої міри відповідними традиціями.
У тих випадках, коли біофізика вивчає біомолекули in vitro, застосовні представлення рівноважної термодинаміки, і в цьому змісті дослідження денатурації білка не відрізняється від дослідження будь-якого фізико-хімічного процесу в живій системі. Експериментальне вивчення і теоретичні розрахунки рівноваги мають дуже важливе значення і для відкритої живої системи, даючи опорну інформацію, без якої не можна обійтися. Так, вивчення редуплікації ДНК in vitro, реалізованої в досвідах Корнберга, необхідно для розуміння подвоєння ДНК у клітках, що поділяються, що є відкритими системами. Кількісні характеристики рівноваги, знайдені in vitro, істотні і для пояснення властивостей відповідних систем in vivo.
Ті ж розуміння справедливі для кінетичних досліджень. Уся кінетика ферментативних процесів, вивчена In vitro, і в цьому відношенні не відрізняється від кінетики будь-яких інших хімічних реакцій, є основою для дослідження цих процесів в організмі.