如何以系统论方法沟通融合中西医学【十八】

如何以系统论方法沟通融合中西医学【十八】
山西医科大学附属晋中第一人民医院主任医师兼副教授(退休)郝守玉
内稳定器(homeostat)又称为超稳定系统。它最早由著名控制论专家艾什比提出,在《大脑设计》一书中,他详细地描述了这种机器的特点,这种机器被用来模拟那些结构复杂而又能自动保持稳定的系统。“超稳定性”是艾什比独创的概念。他在坎农著名的思想“内稳态”基础上,进一步升华提出了超稳定系统。艾什比认为,当一个系统旧有的稳定性不可避免地破坏时,如果有一种机制可以使稳定性重新建立,那么,这种系统可以称为“超稳定系统”。他运用清晰的数学语言,给出超稳定机制的结构,并用它来理解生物体的学习功能。生物体适应环境可以看作一种稳定性,而学习正是生物体从不适应(或者从不太适应)变为适应(或更适应)的过程。超稳定性就是理解这种过程的关键。超稳定系统是《大脑设计》中的核心思想之一。深入理解它后,就对大脑的最基本行为——学习能力——可以获得进一步的认识。
虽然在维纳那里,已经再三强调了功能的观点,但科学家在研究大脑复杂行为时还是不由自主地首先从解剖学、组织学和神经生理学开始,至少是以神经元为基础来构造模型。这无疑带了巨大的复杂性。艾什比却撇开了这种传统方法,他开辟了一条全新的思路:思维和学习首先是一种行为结构。只要从结构上把握这类高级行为,那么原则上我们就可以用某种实体或效应来组成表现这一行为的机器。这一崭新的思想如锋利的宝剑,一下子把缠绕住很多科学家的“亚历山大绳结”砍断了。古典的难题被明确地分解为两个比较容易解决的部分:首先是从数学上清晰地把握某类行为的机制,接着是考虑用哪些物理、化学或生物的效应来实现这些机制。第一个问题解决后,第二个问题也就相对容易解决了。艾什比的工作主要在于解决第一个问题。
为了从行为结构上理解高级生物的适应与学习功能,艾什比发展了维纳和香农提出的控制论基本概念。他引入两个作为控制论大厦基础的新概念,这就是稳定性和超稳定性。并非艾什比首创稳定性这一概念,数学家早就研究过微分方程的稳定性问题;维纳也提到稳定性判别对于反馈特别重要。艾什比的贡献在于从一个全新的角度来看待稳定性。他发现生物适应和维持生存这类行为从结构上看就是稳定性。趋向一个目的的运动也是具有稳定性的。把系统纠正干扰造成偏差的机制和生物适应行为联系起来,发现它们结构的一致,这是极为重要的一步。它表明,当控制论普遍运用到生物学与社会科学时,稳定性已不是一个比反馈和信息低一层次的概念,它也是控制论的基石之一。艾什比引进这两个概念,对控制论是很有意义的。由于这两个概念具有一般方法论的特点,它们不仅适用于研究大脑和生物体,而且原则上可以运用到任何复杂系统。
华国凡等先生认为,内稳定器有两个非常有趣的特点。第一,如果系统中的某一部分如A,对平衡态有着不大的偏移,这时其他子系统对它的作用可以帮助它回到平衡态。但一旦这个偏移充分大,在短时间内,子系统的相互作用不能使A回到平衡态,那么由于A的影响,别的一个或几个子系统可能偏移平衡态。第二,如果 系统只有一个稳定态,那么不管系统开始处于什么状态,由于子系统间的相互作用,系统总会达到稳定态。只要系统处于非稳定态,系统就会不断运转,好象在寻找稳定态。
内稳定器的这两个重要性质在人体中是广泛存在的。如果将A、B、C、D、E分别看作中医所说的五藏,将系统的基本稳定态看作正常人体的健康状态,人体的病理状态可以看作这一内稳定器出现了病态稳定态的结果。藏象学说建立的控制技术实际就是利用系统的外部输入来促使系统脱离病态,回到正常状态。
藏象学说中稳定的观念是十分基本的。各藏系统的藏变量之间,有的表现为相互滋生相互促进的递增关系,有的表现为相互制约相互限制的递减关系,由各种正反馈回路和负反馈回路交织成复杂的调节关系。生中有制,制中有生,相反相成,运行不息。使人体的各种生命运动、各种功能维持在相对稳定的状态。在一般情况下,这种相对稳定的维持是强有力的。当机体受到接连不断的种种外界因素的干扰时,即使平衡处于经常的波动、变化之中,但由于每一藏都有它自己的抗病功能,藏系统间有相互协调的机制,因此这种变化和波动不会轻易地越出某种阈值,而使各藏系统的基本变量维持在一个相对的稳定域内,这就是人体保持健康的能力。当内外致病因素的作用很强,使某些藏府的状态越出了为保持健康所必须的相对平衡限度时,一般我们就说人得病了。藏府模型提供了各种致病干扰的传递方式,也提供了人体各种正气的协调方式,因此根据这个模型可以有效地指导对许多疾病的调节和控制。
人体具有自动维持稳定和平衡的能力,是一个众所周知的内稳定器。祖国医学提出的人体模型跟内稳定器极其类似,这决非偶然巧合。我们认为,这是祖国医学在长期实践中对象变量和藏变量的变化规律进行了科学总结,把握了人体各部分互相调节趋于相对平衡和稳定特性的结果。在控制论产生之前两千年,我国人民就开始运用这样一个内稳定器模型来调节人体,是非常了不起的。
陈雨思先生在《论阴阳五行学说与现代系统理论的沟通》中也认为:【实际上,五行结构已经提供了一个“天人合一”的科学模型。现在我们来考虑人与环境构成的系统。显然,人类—环境系统是一个由许多要素和关系组成的复杂网络结构。在《论阴阳五行学说的系统科学意义》一文中已经指出,从任意网络结构都可以抽象出它的五行结构。因此,按照“从整体到局部的研究方法”,原则上可以抽象出人类—环境系统的五行结构】。【应用五行结构来分析人与环境的关系,可以做得很细致,因为从整体到局部的划分可以做得很细致。五行之中,复有五行,通过对于五行结构进行研究,就能够对人与环境系统进行精细描述。对人类—环境系统进行精细的五行描述,同时就为人类—环境系统的调节与控制提供了依据。人类—环境系统的五行动态平衡状态,就是调节与控制的目标。确立这样一个调节目标,将是人类的一大进步。过去,人仅仅以自身为目标。现在我们发现,人仅仅是五行结构的一个顶点。人不仅应该以自身为目标,而且应该以环境为目标,即以地壳(地核、地幔)圈、大气圈、水圈、土壤圈、生物圈、农业圈、工业圈和信息圈为目标,因为它们共同构成一个五行结构】。这是现代化的五行学说,五行中有五行,一个系统中,有多层次的五行,五行只是代表生态系统、人体系统稳态的模式,不是只限于生态系统的金木水火土子系统,也不是只限于人体系统的五个藏象子系统,而是包括所有的多级、多层、多阶段子系统的稳态关系。
陈雨思先生在论及五行结构模型与哈肯役使原理时认为,虽然中国古人的支配原理与哈肯的支配原理是一致的,但是,也存在明显的区别:
哈肯的支配原理是建立微分方程之后,通过绝热消去,以简化运算而求得结果。而中国古人的支配原理则不需要建立微分方程,是通过对实际系统从整体到局部的划分,获得其五行结构模型,然后通过对五行结构进行分析来求得结果。这就不仅使问题更加直观和简化,而且避免了求解微分方程的困难。
五行结构模型的顶点和边,传递和运动着的不仅有信息,而且也有物质和能量,因此,在五行结构模型中,不仅信息的传递构成反馈,而且物质和能量的传递也构成反馈。五行结构模型中的物质、能量和信息反馈,不是人为的,而是系统本身在相互作用中形成的,因此,这种反馈导致的系统变化是自组织的,而不是它组织的。这一点具有重要意义,因为它使得五行结构模型成为系统自组织的基本模式。
哈肯的支配原理强调慢变量对快变量的支配,而中国古人的支配原理不仅强调“阳动”对“阴静”的役使,而且更强调“阴静” 对“阳动”的“制约”、“镇守”作用。强调动静相互作用达到的五行动态平衡及其自组织演化。
对哈肯的支配原理而言,在微分方程确立之后,其慢变量就确定了,从而序参量也就确定了。而对中国古人的支配原理而言,因为五行结构形成了一个“周而复始,如环无端”的动态结构,因而,五行结构的“阳动”、“阴静”情况是变化的,因而“阴守阳使” 情况也是变化的,也就是说,在特定情况下处于支配地位的东西,可以在另外情况下转变为处于被支配地位的东西,反之亦然。这样,中国古人的支配原理就可以描述所谓“役使的脉动”情况。这一点非常重要,因为它可以解释生命节律等等复杂系统的现象。也可以解释藏变量之间,由于子系统的生克相互役使作用,而形成的内稳定器原理。当然,如果能够把哈肯的支配原理与中国古人的支配原理结合起来,则它的科学和技术意义就更大。
中医学证概念的藏变量与象变量的关系,就体现了古人的支配原理。阴阳五行学说在中医学中,方法论的重要意义,一方面是指出了阳气役使阴液、阳动阴静“藏”“象”变量的本质与现象之间的阴阳役使关系,慢变量与快变量之间的支配关系,另一方面也指出了各个藏象变量之间的相互生克乘侮役使下的五行稳态关系。因此以藏象变量描述的证概念的人体稳态变化,就成为人体系统疾病状态自组织变化的基本模式。
中医理论中阳气役使阴液,营卫之气役使血液津液,气役使血,就成为中医学理论证概念形成的纲领,无论是阴阳八钢辨证、五行藏象辨证、伤寒六经辨证、经络脏腑辨证、营卫气血辨证,其辨证论治的证概念都是由象变量推导藏变量,阴成形推导阳化气,阴守推导阳使,而得出的证概念结论。