生命本质的探讨一直以来是学者们感兴趣的领域。生命体系的层次结构、功能和信息是非常复杂的,然而,生命的微观元素、运动规律,结构组织、生命特征等又存在惊人的一致性。正是各个系统层次的自组织使得复杂性和统一性这两种貌似相反的特性完美地统一在了一起,形成了生命这个多层次、多尺度、非线性、非平衡的开放复杂动力系统。到目前为止,尽管有很多学派给出了生命本质的定义和理论,但对生命系统本质的深入探讨还非常有待创新并完善,尤其是对当前生命数据信息的可操作性和应用性的定义和理论还没有出现。本论文首先提出了一个可用于描述生命系统中各个层次结构形成演化的新的动力学流动原理——最大流原理(一个远离平衡的开放复杂系统总是寻找一种优化过程使得系统在给定的约束或代价下所获得的广义流最大)。进而在此理论基础上发展了一种全新的处理生命数据信息的理论和应用方法。这样不仅从深层次的理论上揭示了生命系统本质的物理机理,而且对研究应用当今丰富的生命信息数据的数学方法有所启示。在最大流原理和应用方法的基础上,本文分别在分子和组织层次上对生命系统进行了理论和模拟研究。分子层次上,以典型的蛋白质分子为例,对蛋白质分子的分形结构及其分形结构的形成过程进行深入探讨;并对已有的分形维数数据加以应用,讨论了部分球蛋白质分子进化过程。组织层次上,以生物膜中微生物的生长演化为例,通过结构参量所反映的生长模式与阶段,探讨细胞组织生长演化的机理,并为生命工程研究提供理论指导,提出生命科学研究的新领域。本论文最后简要概括了用新物理原理展示生命本质的理论意义,提出了对生命科学研究的工程指导,给出了对生命本质的新定义。