miniatura|La cinesina utilitza la dinàmica de dominis proteics a nanoescala per caminar al llarg d'un microtúbul. La biofísica o física biològica és una branca de la biologia i de la física, una branca interdisciplinària, que estudia els fenòmens físics relacionats amb els sistemes biològics, entre molècules, a les cèl·lules, als organismes pluricel·lulars o dins d'un ecosistema.
Actualment la recerca en biofísica tracta un ventall de problemes biològics que no comparteixen un factor identificador únic ni es poden aplegar sota una definició clara i concisa. Això és conseqüència de l'aparició relativament recent de la biofísica com a disciplina científica. Els problemes tractats van des de la comparació de seqüències o el plegament de proteïnes a les xarxes neuronals. En els darrers anys la biofísica també ha inclòs problemes de bioenginyeria i nanotecnologia, com el disseny i la connexió d'extremitats mecàniques i de nanomàquines per regular funcions biològiques.
A nivell purament molecular interessen a la biofísica l’estat físic de les molècules (enzims, vitamines, àcids nucleics, etc) i l’estructura espacial d’aquestes, sovint molt important funcionalment, i també els bescanvis energètics entre molècules. A nivell cel·lular l’objecte principal de la biofísica és també l’estructura espacial (alternació de capes de proteïnes i lípids a les membranes, disposició de les cadenes respiratòries als mitocondris), els mecanismes d’obtenció d’energia, els bescanvis energètics amb l’exterior i els mecanismes d’autoregulació. Passa semblantment a nivells dels organismes pluricel·lulars, en els quals, però, els mecanismes d’autoregulació prenen molta més importància, com també els bescanvis de matèria i energia amb l’exterior. A nivell de l'ecosistema, l’interès de la biofísica se centra sobretot entorn de les condicions físiques del medi i de les aportacions i de les pèrdues de matèria i d’energia que experimenta.
El matemàtic i estadístic britànic Karl Pearson (1857-1936), famós pel seu coeficient de correlació, va encunyar per primera vegada el terme bio-physics ‘biofísica’ el 1892 al seu llibre The Grammar of Science.
Branques de la biofísica La Unió Internacional de Biofísica Pura i Aplicada (IUPAB) sistematitza la biofísica en diverses categories fonamentals: la biofísica molecular, la bioenergètica, la biofísica de la cèl·lula i de l'organisme, la biofísica de les radiacions, la biofísica ambiental, la mecànica biofísica, la biomatemàtica i, de manera preeminent, les tècniques biofísiques i l'ensenyament de la biofísica. Cadascuna d'aquestes categories comprèn diverses subcategories, essent la biofísica de la cèl·lula i de l'organisme l'àrea de major complexitat. Aquest àmbit s'encarrega d'examinar l'ultraestructura cel·lular, el transport a través de les membranes, la conducció i transmissió nervioses, els mecanismes de la biofísica sensorial, els processos de contracció i els mecanismes de regulació homeostàtica. D'altra banda, l'àrea de la biomatemàtica inclou la biocibernètica com una branca especialitzada. La biofísica molecular se centra principalment en els aspectes biofísics de l'estructura i la funció de proteïnes, àcids nucleics, polisacàrids i lípids, mentre que la bioenergètica s'ocupa de la fotosíntesi i dels aspectes termodinàmics dels sistemes vius. Dins d'aquesta classificació, les tècniques biofísiques ocupen un lloc d'especial rellevància. Moltes d'aquestes metodologies han transcendit l'àmbit del laboratori per integrar-se en la praxi quotidiana, especialment en la medicina. Aquest és el cas de les tècniques no invasives i incruentes (mancades d'efectes nocius per a l'organisme) adaptades per a l'anàlisi in vivo, com ara les tècniques de ressonància magnètica nuclear. Alguns d'aquests mètodes han esdevingut tan comuns i accessibles per a investigadors sense una formació específica en física que, sovint, ja no es consideren estrictament biofísics.
Història miniatura|Lluerna. L'aparició de la biofísica com a branca de la ciència precedeix cronològicament la compartimentació de les ciències naturals en disciplines estantes. En aquest sentit, la bioluminescència ha d'ésser considerada un dels fenòmens més primigenis de l'escrutini biofísic, atès que l'emissió de llum per part dels organismes vius ha esperonat, des de temps immemorials, la curiositat dels filòsofs de la natura. Tal vegada, la recerca científica pionera sobre la luminescència animal fou la d'Athanasius Kircher (1602-1680), erudit jesuïta alemany del , qui consagrà dos capítols del seu tractat Ars Magna Lucis et Umbrae a l'estudi d'aquest fenomen. En el decurs de les seves observacions de caràcter més rigorós, Kircher trobà l'avinentesa per a refutar, per fal·laç, la noció segons la qual un extracte obtingut de les lluernes podria emprar-se per a la il·luminació domèstica. El vincle entre l'electricitat i la biologia esdevingué objecte de tempteig especulatiu durant el i de recerca palesament intensiva al llarg de les centúries i . El físic anglès Isaac Newton (1642-1727), en la seva obra cabdal Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), ja postulà l'existència d'un «esperit certament subtilíssim que amera tots els cossos grollers i hi roman ocult», i sostingué que: «Tota sensació és suscitada, i els membres dels cossos animals es mouen sota l'imperi de la voluntat; a saber, per mitjà de les vibracions d'aquest esperit, propagat mútuament al llarg dels filaments sòlids dels nervis, des dels òrgans externs dels sentits fins al cervell, i des del cervell fins als músculs».
L'eclecticisme científic i la gènesi de l'electrofisiologia miniatura|Experiment de Galvani. Era característica de la unitat de la ciència que imperava en aquells temps la confluència d'avenços assolits, sovint, per catedràtics de física captivats pels fenòmens biològics o per professors d'anatomia, disciplina que subsumia la fisiologia. En aquest sentit, l'abat Giovanni B. Beccaria (1716-1781), titular de la càtedra de física a Torí i principal exponent de l'estudi de l'electricitat a la península itàlica de mitjan , dugué a terme experimentacions pioneres sobre l'estimulació elèctrica de les fibres musculars. Paral·lelament, el metge suís Albrecht von Haller (1798-1777), prestigiós professor d'anatomia i cirurgia a Göttingen, teoritzà sobre el denominat «fluid nerviós» i aventurà la hipòtesi de si la «matèria elèctrica» i els «esperits animals» compartien una mateixa naturalesa. miniatura|Luigi Galvani. L'any 1786, el metge bolonyès Luigi Galvani (1737-1798) realitzà un experiment cabdal que donà llum a aquesta controvèrsia. Un dia Galvani es trobava experimentant amb una màquina elèctrica en companyia d'uns amics quan, atzarosament, un d'ells tocà amb la punta d'un bisturí els nervis crurals d'una granota escorxada que havia d'ésser cuinada. En produir-se la contracció sobtada i imprevista dels músculs de les extremitats del batraci, l'esposa de Galvani s'adonà que l'esdeveniment coincidia amb la producció d'una guspira en la màquina elèctrica, intuint-hi una correlació sincrònica. Encara que el relat del mateix Galvani diferia lleugerament en els detalls, l'experiment fou verificat i repetit, establint els prolegòmens d'una llarga disputa intel·lectual: d'una banda, els partidaris de Galvani, defensors que el corrent generat pel mateix animal causava la contracció; de l'altra, els seguidors del físic llombard Alessandro Volta (1745-1827), qui asseverava que la pota de la granota actuava merament com un detector de diferències infinitesimals de potencial elèctric d'origen extern. Els defensors de Galvani executaren un experiment lliure de fonts elèctriques externes, provant així que el corrent d'origen orgànic podia, efectivament, induir la contracció muscular. Tanmateix, la possibilitat de provocar aquest estímul mitjançant el contacte amb metalls menà Volta a les investigacions que culminaren el 1800 amb la invenció de la bateria elèctrica. La transcendència d'aquest invent fou de tal magnitud que eclipsà les recerques de Galvani, provocant que l'estudi del potencial elèctric en els animals restés bandejat del focus acadèmic fins a l'any 1827.
Atès que, durant moltes dècades, la pota de granota fou l'instrument més sensible per a detectar diferències de potencial, l'acceptació definitiva de la capacitat dels teixits vius per a generar corrents hagué d'esperar el perfeccionament dels galvanòmetres. Emil du Bois-Reymond (1818-1897), professor de fisiologia a Berlín, assolí fites memorables en l'estudi del corrent muscular i el potencial dels nervis gràcies a un galvanòmetre de concepció pròpia que requeria més de cinc quilòmetres de filferro enrotllat en 24 000 espires. Alguns dels primers estudis de biofísica van ser realitzats a la dècada de 1840 per un grup conegut com l'escola de fisiòlegs de Berlín. Entre els seus membres hi havia pioners com Hermann von Helmholtz (1821-1894), Ernst Heinrich Weber (1795-1878), Carl F. W. Ludwig (1816-1895) i Johannes Peter Müller (1801-1858).
La biofísica del flux i la pressió osmòtica miniatura|Jean Antoine Nollet. La biofísica també troba els seus fonaments en les indagacions sobre els gradients de difusió i la pressió osmòtica, forces responsables del flux passiu de la matèria en els organismes vius. La pressió osmòtica fou descrita inicialment per l'abat Jean A. Nollet (1700-1770), professor de física experimental al Col·legi de Navarra de París. Les membranes semipermeables necessàries per a generar aquest flux de fluids procedien, originàriament, de fonts biològiques. L'any 1828, el científic francès René J. H. Dutrochet (1776-1847) afirmà: «Es desprèn d'aquests nous estudis que els fenòmens d'endòsmosi i exòsmosi, per mi descoberts, pertanyen a una nova classe de fenòmens físics l'influx potent dels quals en el fenomen vital ja no admet cap dubte».
Després de les primeres amidacions quantitatives de l'alemany Adolf Fick (1829-1901), aquest darrer enuncià el 1856 les lleis fonamentals que regeixen la difusió en la seva obra Die medizinische Physik («La física mèdica»), considerada el primer tractat formal de biofísica. Fick no derivà aquestes lleis de l'experimentació directa, sinó per analogia amb les lleis que governen el flux de la calor; posteriors proves de laboratori demostraren que l'analogia era quantitativament exacta.
L'amalgama de la física i la química: L'eclosió de la fisicoquímica miniatura|Jacobus H. van’t Hoff. La recerca física i la química confluïren definitivament en la fisicoquímica, disciplina que començà a estructurar-se amb l'aparició, l'any 1887, de la Zeitschrift für Physikalische Chemie, publicació seriada fundada pel químic neerlandès Jacobus H. van’t Hoff (1852-1911) i l'alemany Wilhelm Ostwald (1853-1932). El volum inaugural d'aquesta efemèride bibliogràfica aplega les contribucions dels fisicoquímics més cèlebres de l'època, entre els quals destaquen, ultra els fundadors, el químic francès François M. Raoult (1830-1901) i el suec Svante A. Arrhenius (1859-1927). L'interès primordial d'aquests químics pivotava entorn de les reaccions en dissolució, una qüestió de centralitat absoluta en la biologia, atès que el medi intern de tota cèl·lula viva és de naturalesa aquosa, i les reaccions químiques que sustenten la vida s'esdevenen, inexorablement, en el si de l'aigua. Van't Hoff posà un èmfasi especial en la transcendència de les lleis de l'osmosi, les quals havia delineat amb una claredat meridiana, per a l'economia i l'equilibri de tots els processos vitals. Així, establí la relació matemàtica entre la pressió osmòtica i la concentració de solut, estenent la llei dels gasos ideals a les dissolucions diluïdes. L'aplicació d'aquests principis físics a la cèl·lula permeté una comprensió quantitativa del transport de nutrients i de l'homeòstasi, consolidant així un dels pilars fonamentals de la biofísica moderna.
Què és la vida? miniatura|Erwin Schrödinger el 1933.