太極循環(huán)零維空間的哲學(xué)意義續(xù)議中醫(yī)學(xué)是復(fù)雜性科學(xué)中醫(yī)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)備研究之三

本文是關(guān)于中醫(yī)學(xué)信息屬性的討論性一系列文章之一，旨在討論復(fù)雜科學(xué)與中醫(yī)學(xué)的關(guān)系。1醫(yī)療實(shí)踐對醫(yī)學(xué)知識的一般理解:個性與差異當(dāng)前主流科學(xué)研究也是從忽略個性開始的。當(dāng)牛頓建立他的F=MA定律和愛因斯坦建立他的E=MC2方程時,我們?nèi)祟惻c石塊、木塊、衛(wèi)星、流星、隕石等毫無區(qū)別,統(tǒng)統(tǒng)被認(rèn)為僅有質(zhì)量而無其他任何屬性的“質(zhì)點(diǎn)”。體積、形狀、表面不光滑、比重分布不均衡等都統(tǒng)統(tǒng)被忽略不計。生物醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)需符合統(tǒng)計學(xué)規(guī)律,要求隨機(jī)抽取樣本。因?yàn)楦鶕?jù)統(tǒng)計學(xué)原理,足夠大的樣本具有代表性,能夠代表群體中的每一個成員。因此,只要達(dá)到要求,群體中形形色色的個性和差異統(tǒng)統(tǒng)可被認(rèn)為是無意義的,僅是噪音或擾動而已。因此當(dāng)今的醫(yī)學(xué)知識僅僅是表達(dá)一般性規(guī)律的知識,不包括個性。描述的是典型的、標(biāo)準(zhǔn)的生命世界。然而個性是絕對的,“世上沒有兩瓣相同的葉子”,熙熙攘攘的上海南京路上沒有兩張相同的面孔。醫(yī)學(xué)知識處理的對象是千變?nèi)f化的富有個性或體質(zhì)差異的病人(原型)。個性是復(fù)雜性的源泉?，F(xiàn)代生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)已開始關(guān)注人體的個性的形成機(jī)制,例如正在興起的關(guān)于機(jī)體對藥物的反應(yīng)、體內(nèi)藥物與藥物之間的交互作用和機(jī)體對疾病的易感性個性差異的遺傳學(xué)機(jī)制研究。如現(xiàn)代遺傳學(xué)重視基因的多態(tài)性與個性差異的關(guān)系,其中包括單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)。不同個體同一條染色體同一位點(diǎn)上單個堿基不同的現(xiàn)象稱為SNP。SNP是人類基因組DNA序列中最常見的變異形式。估計發(fā)生在基因的蛋白質(zhì)編碼區(qū)的SNP約有4萬個,這些SNP可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成時氨基酸“錯義”。SNP還可發(fā)生于基因的非編碼區(qū)而影響基因的調(diào)控?；蚪M中這些DNA序列的變異被稱為遺傳學(xué)上“個性是絕對的”的證據(jù)。2復(fù)雜性和不確定性也許只有純理性系統(tǒng)才有絕對的確定性,如數(shù)學(xué)體系中1+1=2。自然系統(tǒng)中不確定性是永恒的和絕對的,確定性是相對的。2.1不同對象、原型的歸類1965年美國數(shù)學(xué)家查德(LotfiAsskerZadeh,1921—)在其開創(chuàng)的Fuzzy數(shù)學(xué)中,提出了概念的不確定性:一個具體對象或原型的歸類,往往不能確定地說“是”或“否”。武斷地按某一標(biāo)準(zhǔn)歸類有時會導(dǎo)致物理上某種不合理性。查德由此引進(jìn)隸屬度概念,隸屬度就是一種不確定概念。普通邏輯學(xué)又告訴我們,由于概念建立依賴于思維的抽象過程,而抽象過程是“求同存異”,即忽略差異的過程。一個高度抽象內(nèi)涵極小的概念可以涵蓋很多實(shí)例,因此在把概念轉(zhuǎn)化為實(shí)例時會遇到一對多的不確定性。這是思維運(yùn)動規(guī)律與物理運(yùn)動規(guī)律沖突所導(dǎo)致的不確定性。2.2動力系統(tǒng)的不確定性(1)非決定性系統(tǒng)隨機(jī)系統(tǒng),如城市交通控制系統(tǒng)。(2)決定系統(tǒng)混沌系統(tǒng)雖然為決定性系統(tǒng),但由于其對初態(tài)高度敏感,其行為可表現(xiàn)擬隨機(jī)性,難以預(yù)測(下文有專門介紹)。2.3機(jī)體的內(nèi)容分析生物物種在漫長的生死搏斗的進(jìn)程中,發(fā)展了一種冗余戰(zhàn)略。無論是物質(zhì)流(脂肪庫、血庫)、能量流、信息流、結(jié)構(gòu)構(gòu)建、時空分劃與各種通道(如側(cè)枝旁支)、生理機(jī)制種類均有相當(dāng)?shù)膬?、富?；騻溥x方案,使機(jī)體有足夠的包容性或容錯性應(yīng)付各種不測情況。力求“以相對少變應(yīng)相對多變”,“以不變應(yīng)萬變”。所以外環(huán)境的變化與內(nèi)環(huán)境變化往往不呈現(xiàn)為線性關(guān)系,一般內(nèi)環(huán)境相對少變,外環(huán)境相對多變,產(chǎn)生與常規(guī)邏輯的沖突。2.4體系統(tǒng)的遠(yuǎn)景設(shè)計科學(xué)家指出,三個運(yùn)動著的相互作用的物系如太陽-地球-月亮三體系統(tǒng),即使精確地知道它們的初態(tài)(初速度、初位置等),也無法預(yù)測其遙遠(yuǎn)將來的位置和速度。能預(yù)測任何決定性系統(tǒng)未來狀態(tài)的所謂“拉普拉斯妖”并不存在。2.5對傳播方向的測量,粒子被測粒子由一個波1927年德國科學(xué)家威納·海森堡(WernerKarlHeisenberg,1901—1976)發(fā)現(xiàn)了一種觀測能力的基本局限性,即一種“觀測無奈”:為了預(yù)言一個粒子的未來的位置和速度,必需精確地測量其當(dāng)前的速度和位置。我們常常用光照射這顆粒子并通過反射光獲得粒子的位置。但相關(guān)的物理規(guī)律告訴我們測定粒子的位置的精確程度不能超過光相鄰兩個波峰之間的距離(波長)。為了更精確地測出粒子的位置,我們必須用波長更短的光來測量。但當(dāng)光量子照到被測粒子上時,二者可發(fā)生相互作用(擾動),以一種不可預(yù)見的方式改變粒子的動量。光量子波長越短,位置測得越準(zhǔn),光量子能量越大,擾動越大,動量的不確定性越大。換言之,位置測量越準(zhǔn),動量測量越不準(zhǔn)。反之亦然?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)時間與能量也服從不確定關(guān)系:微觀粒子存在于某一狀態(tài)時間越短,這種狀態(tài)的能量的確定程度越差。3重新認(rèn)識新的語言學(xué)特征劉式達(dá)教授在為C·格里博格,J.A.約克著的《混沌——對科學(xué)和社會的沖擊》一書所寫的序言中指出:從牛頓1680年在倫敦皇家學(xué)會發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》算起,物理學(xué)已經(jīng)歷了300年。在這300年中,物理學(xué)已經(jīng)完成了幾次革命:①以伽利略、牛頓為代表的17世紀(jì)物質(zhì)、力和運(yùn)動的研究;②本世紀(jì)量子力學(xué)、相對論和放射性的發(fā)現(xiàn);③混沌和分形的發(fā)現(xiàn)使我們進(jìn)入復(fù)雜物理學(xué)階段,復(fù)雜物理學(xué)以生命科學(xué)、地球與環(huán)境科學(xué)等為主要標(biāo)志。傳統(tǒng)的物理學(xué)為確定論所統(tǒng)治,以法國科學(xué)家拉普拉斯的名言為代表:只要知道初條件,我就可以決定未來的一切。物理學(xué)的發(fā)展一次又一次地給確定論以沖擊。首次沖擊是分子運(yùn)動論,對大量分子的運(yùn)動,不可能用經(jīng)典力學(xué)描述每個分子運(yùn)動的動力學(xué),眾多的分子動力學(xué)匯總即可發(fā)生質(zhì)的突變,轉(zhuǎn)化成必須用統(tǒng)計方法描述的熱力學(xué)參量。而混沌的發(fā)現(xiàn)給確定論以最猛烈的沖擊,它顯示確定系統(tǒng)同樣可以出現(xiàn)類似隨機(jī)的現(xiàn)象,表明絕對確定論和典型隨機(jī)論之間存在著一種貌似隨機(jī)實(shí)為確定的事物。很多像天氣、地震等現(xiàn)象看起來是隨機(jī)的、無規(guī)律的,但卻遵循決定性方程的動力學(xué)。4遠(yuǎn)期氣象可預(yù)測1963年美國氣象學(xué)家E.N.Lorenz在分析氣象預(yù)報模型時指出遠(yuǎn)期氣象是不可預(yù)測的。人們開始認(rèn)識到一種混沌原理,即使決定系統(tǒng)其未來行為也可能是不確定的。4.1對混沌規(guī)律認(rèn)識的困難目前對混沌的認(rèn)識和研究還處于初步階段,尚沒有公認(rèn)的嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義?？茖W(xué)家僅僅從不同的角度描述混沌的行為和規(guī)律,并且難免產(chǎn)生自相矛盾。按確定性的大小可分出三類動力系統(tǒng)。(1)確定動力系統(tǒng)初始態(tài)、中間軌跡、終末態(tài)都是確定的,其行為可以預(yù)測,如鐘表等機(jī)械系統(tǒng)、電腦系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。多是人類智能的產(chǎn)物。(2)群體或概率的確定對初值極端敏感,中間軌跡不可知,結(jié)果不確定,或只具群體或概率確定。如某路口交通事故發(fā)生率,某種疾病的死亡率(很多情況下我們無法確定某個患者是否一定死亡)。(3)軌道穩(wěn)定性的表現(xiàn)混沌運(yùn)動不是隨機(jī)運(yùn)動,而是一種擬隨機(jī)運(yùn)動,是決定性系統(tǒng)的行為和豐富內(nèi)涵的表現(xiàn)。我們可以用以下特征描述混沌系統(tǒng):①對初態(tài)敏感。②中間軌道復(fù)雜、多變、發(fā)散、相鄰軌道呈指數(shù)分離和局部軌道不穩(wěn)定,但可以用某些變量加以描述。③最終結(jié)果收斂到一個確定域值內(nèi)(奇異吸引子)。④從所有可能的初態(tài)出發(fā)形成的軌線族稱為流,流的“源頭”即初態(tài)集合稱為吸引盆或吸引域,最終“流”入吸引子(結(jié)果集合)。⑤混沌只出現(xiàn)在非線性系統(tǒng)中,而非線性系統(tǒng)的研究和開發(fā)是未來科學(xué)的主要領(lǐng)域。⑥與混沌有關(guān)的吸引子稱為奇異吸引子(與平凡吸引子比較而言)。奇異吸引子的主要特征有:奇異引子為有限區(qū)域,從它的吸引域內(nèi)任一點(diǎn)出發(fā)的軌線都?xì)w宿到該奇異吸引子,終點(diǎn)的總和填滿該區(qū)域,表現(xiàn)了它的穩(wěn)定性;吸引子空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有時可具有無窮自相似結(jié)構(gòu)(多重分形)。4.2注意混合系統(tǒng)的參數(shù)可用混沌系統(tǒng)的吸引盆、流和吸引子的非線性特性如維數(shù)、密度、測度、概率及相互關(guān)系來描述混沌系統(tǒng)。5創(chuàng)建動態(tài)循環(huán)結(jié)構(gòu)科學(xué)的新體系天才的數(shù)學(xué)家、微分學(xué)的創(chuàng)始人之一萊布尼茨曾說過他的二元律的思路受啟發(fā)于古代中國伏羲氏的陰陽學(xué)說?，F(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)把二元律用激發(fā)器的二態(tài)體現(xiàn)出來,開創(chuàng)了令人眩目的現(xiàn)代計算機(jī)文明。然而計算機(jī)再“聰明”也不等于生命系統(tǒng)。萊布尼茨也并未窮盡太極圖之哲學(xué)涵義。據(jù)筆者所見,太極圖所闡發(fā)的不僅是陰陽二元問題,太極圖中陰陽二色形不是機(jī)械的二分,而呈相互首尾相接之勢,寓周而復(fù)始之意,是一種太極二元循環(huán)動力系統(tǒng)。我們知道古希臘哲學(xué)和歐幾里得空間源于被稱為零維空間的“點(diǎn)”,由點(diǎn)生線,由線生面,由面生體。而“點(diǎn)”為無高、無長、無寬的概念,因此它實(shí)際上不能作為一個物理“存在”,只能作為“純理性存在”。由此哲學(xué)基礎(chǔ)上創(chuàng)建了現(xiàn)代科學(xué)體系的結(jié)構(gòu)科學(xué)。中國古代科學(xué)源于太極陰陽二性,太極二元循環(huán)動力系統(tǒng)是一種動態(tài)循環(huán)零維空間,與靜態(tài)“點(diǎn)”零維空間有本質(zhì)區(qū)別,是西方科學(xué)與中國古代科學(xué)的哲學(xué)“分水嶺”。循環(huán)動態(tài)“零”維空間的深刻的哲學(xué)和科學(xué)意義至今遠(yuǎn)未為人們所真正認(rèn)識,可以說動態(tài)循環(huán)零維空間是生命系統(tǒng)得以存在的一種基本空間,無論是形形式式的反饋(如下丘腦-垂體-靶器官反饋)、周期(如月經(jīng)周期、細(xì)胞周期)和循環(huán)(如血循環(huán))機(jī)制,還是諸如類球形結(jié)構(gòu)(細(xì)胞、器官、人體)、螺旋結(jié)構(gòu)(如DNA雙螺旋)都遵循了這一空間原則。①“點(diǎn)”零維空間是一個靜止概念,而動態(tài)循環(huán)零維空間保證了物質(zhì)、能量、信息的運(yùn)動性,保證機(jī)體為一個可演化發(fā)展的耗散系統(tǒng);②循環(huán)動態(tài)零維保證了穩(wěn)定性,為把在演化過程中系統(tǒng)獲得的新信息加以固化并形成組織和結(jié)構(gòu)提供了哲學(xué)基礎(chǔ),因此動態(tài)循環(huán)零維是結(jié)構(gòu)形成的重要原理,由此可創(chuàng)建動態(tài)循環(huán)結(jié)構(gòu)科學(xué)的新體系;③顯然無須如非零維空間需冒“無窮延伸”之險,也符合趙南元教授提出的事物發(fā)展的一個基本原理即“經(jīng)濟(jì)原則”(結(jié)果就是原因,產(chǎn)物就是原料,“經(jīng)濟(jì)原則”保證“生存原則”)。“無窮延伸”、“無窮大”、“無窮小”不僅在物理世界,而且理性世界如在被我們認(rèn)為絕對嚴(yán)密的純理性系統(tǒng)數(shù)學(xué)系統(tǒng)制造了很多危機(jī)。中國古代太極循環(huán)零維空間比古希臘的“點(diǎn)”零維空間更接近物理世界。6力學(xué)定性模型為了說明循環(huán)零維空間對生命系統(tǒng)的重要性,筆者總結(jié)了心臟搏動周期中從分子生物學(xué)層次到心臟整體泵血層次各循環(huán)機(jī)制相互銜接的動力學(xué)定性模型,這些動力學(xué)循環(huán)分別由諸如離子通道、離子泵、膜電位、動作電位、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與鈣離子、ATP酶、肌絲蛋白(粗肌絲、細(xì)肌絲)、神經(jīng)遞質(zhì)-受體、突觸、心肌細(xì)胞、心肌、流體力學(xué)、活塞原理、結(jié)構(gòu)和生理規(guī)律所決定,一個正常的泵血循環(huán),依賴于這些異質(zhì)的動力循環(huán)各相態(tài)的相互準(zhǔn)確銜接,最后整合為心臟整體的泵血行為(見附圖)。任何相態(tài)之間的不準(zhǔn)確銜接均有導(dǎo)致疾病的可能。7氣為有層次的時代背景,其重點(diǎn)在于營氣、衛(wèi)氣和江寧區(qū)氣的動力系統(tǒng)為一體的正常環(huán)境現(xiàn)代科學(xué)意義下的機(jī)體動力學(xué)系統(tǒng)是無數(shù)宏觀的、微觀的動力學(xué)系統(tǒng)相互銜接、穿插、交叉、嵌套的整合系統(tǒng)。中醫(yī)學(xué)理論強(qiáng)調(diào)其中的層次關(guān)系。以中醫(yī)學(xué)氣論為例。中醫(yī)內(nèi)科學(xué)有如下描述:“人體的氣,包括元?dú)?、宗氣、營氣、衛(wèi)氣和五臟之氣。元?dú)馐窍忍炀?發(fā)源于腎,借三焦之道通達(dá)全身,以推動五臟六腑的功能活動。宗氣是由肺吸入的清氣與脾胃運(yùn)化來的水谷之氣結(jié)合而成,聚集于胸中,其功能主要是推動肺的呼吸和心血的運(yùn)行。營氣與衛(wèi)氣皆由水谷之氣化生,但營氣運(yùn)行于脈中,內(nèi)注五臟六腑,外營四肢。衛(wèi)氣運(yùn)行于