当代科学与中医的交汇点

当代科学与中医的交汇点 【转帖】
中国中医药报9.24


当代科学与中医的交汇点

朱清时

一、复杂系统科学与中医学的交汇

复杂系统科学是源于西方文化的自然科学新领域,中医学则植根于中国传统文化,它们可能交汇吗?是的。因为它们都要从整体上研究人体。

在任何层次上研究事物都有“还原论”和“整体论”这两种方法,对于简单系统(如理想气体)这两种方法结果一致。用还原论方法(整体=部分之和)看,自然科学是把事物分解抽象为简单的基本单元来研究,然后推知它们组成的整体性质,社会科学则强调人权和个人主义;用整体论方法(整体>部分之和) 看,自然科学强调事物的整体性和各基本单元之间的关联,直接认知事物的整体性质;社会科学强调社会安定和集体利益。

在近代生物学史还原论与整体论的争论中,还原论认为生命现象可以还原为物理学和化学的运动规律,与之相应的机械论方法本质上是把生物有机体分解为各个部分和局部过程;而整体论则认为生命现象只能由生命内部非物质或超物质的“活力”或“生命力”来说明。在20世纪40年代末几乎同时兴起的系统论、信息论和控制论使整体论发生了质的飞跃,诞生了以整体论为基础的复杂性科学-系统科学,以下称为复杂系统科学。

但是,现代科学的难题是还原论方法不适合复杂体系。自然界的各种基本单元的规律已经大致清楚,科学开始转向复杂事物本身。许多复杂事物的规律不能由其基本单元的规律推出。因为,一,基本单元的数目太大,而且类型太多,无法用统计方法简单处理。例如DNA的结构,根据国际核酸序列数据库的统计,1999年12月DNA碱基数目为30亿,2000年4月DNA碱基数目是60亿,现在这一数目已达140亿,大约每14个月翻一番。二,在一些非线性系统中,无法控制的初始条件中的微小变化可能导致最终结果的巨大差异,使这些系统的行为看起来像随机的(例如掷骰子、扔硬币等)。在社会生活中,人们对这种状况并不陌生,西方有个民谣就有这层意思:“少了一颗钉子,丢了一块蹄铁;少了一块蹄铁,丢了一匹战马;少了一匹战马,丢了一个骑手;少了一个骑手,丢了一场胜利;少了一场胜利,丢了一个国家”。 复杂性的特点就是初始位置的小差异会造成结果上的大变化。

二、心念可以改变大脑

哈佛大学医学院的神经科学家阿瓦罗-帕斯库尔李昂做了一个实验。他让自愿受试者学习弹奏一小段钢琴曲, 跟上节拍器每分钟69拍的节奏。他把这些自愿受试者分成两组,让其中一组的成员每天练习两小时,尽可能弹得流畅些,连续练了5天。每天练习结束时,受试者都坐在仪器下,接受跨颅磁波刺激术(TMS)对大脑皮质区(位于头顶到双耳之间的带状区域)的检测。他在这项实验中发现,经过一星期练习后,大脑皮质区掌管这些手指动作的区域延伸到周边区域,犹如蒲公英开满郊区草皮。进一步的研究发现,越经常使用特定肌肉, 大脑就会分配越多的皮质区给那块肌肉。

他又要求另一组自愿受试者只在脑中想象弹奏那段简单的乐曲,即受试者不动手,只想象自己如何动手指。然后他们也坐在TMS仪器下边检测大脑皮质区。比较两组受试者(一组人实际用手弹琴;一组人单凭想象在脑中弹琴)的实验结果后,帕斯库尔李昂发现,靠想象弹奏音乐的受试者,大脑运动皮质区掌管手指弹琴的区域也会扩大,与实际动手弹琴的受试者无异。因此光凭想象或“念头”确实能能改变大脑灰质的生理结构和功能。

这项发现告诉我们,心理训练具有改变大脑生理结构的力量。其实我们的生活早已积累了许多这样的经验。运动员们除了身体参与训练外,也经常在心里反复默记各个技术要领和动作细节。这样做公认是的确有效的。在心里练习指挥、向前传球或游泳转身,不需全部实际操作也能精通。此外,当代医学已经在用心理训练方法来改变强迫症及忧郁症特有的脑内活动。由此可推测,既然禅定修行的心理训练能让人产生喜乐和慈悲等正面情绪,那么长期的禅定修行是否也能持久地改变大脑的状态呢?

三、大脑在不停地重塑

脑电波的节律来源于丘脑,科学家曾将动物大脑皮层与丘脑的联系切断,脑电波的节律消失,而丘脑的电节律活动仍然保持着。如果用8~13Hz的电脉冲刺激丘脑,在大脑皮层可出现类似α节律的脑电波。因此,正常脑电波的维持需要大脑与丘脑都要完好无损。

2004年11月8日在美国著名的权威科学刊物《美国科学院院刊》(PNAS)上发表的一篇论文《长期禅修者于心智训练时同步自发性脑波的高振幅活动》中发现:在一些受测禅修者中发现的大振幅的波,是在非病理报告的记录中所发现的振幅最大的。假定波振荡的大小与参与振荡的神经细胞数多少有关。也与细胞振荡同步的精确度有关,那么这些实验数据显示,在禅修时,大规模分布的神经细胞联合体在高度精确同步地快速振荡。

禅定起“真气”。“真气”究竟是什么?在“瑜伽”术中称它为“灵能”,西藏的密宗则另称它为“灵力”,或名为“灵热”。它是佛家唯识宗所讲“暧”、“寿”、“识”综合起来的“业识”的功能。它是生命的“本能”,但并非是物理学上的“能量”。“真气”可能是使大量细胞有序运动(如同步震荡)的东西,类似“信息”或“负熵”。

四、热力学第二定律与结构和秩序

按照热力学的第二定律,这个世界的总趋势是走向腐朽。例如,你无法复元一个已经打碎了的鸡蛋。根据这条定律,如果任凭事物自由发展,原子之间会尽其可能地随机混合。

但是, 倒下的树虽会腐烂,但同时也有新的树木不断生长起来。自然界中既存在着解体结构,把事物搅和成某种平均水平的趋势,也存在着建立结构和秩序的趋势。为什么世界上总是存在结构和秩序?结构和秩序是从哪里来的?

什么是熵?熵是系统的不确定程度或混乱程度的度量。热力学第二定律指出,孤立系统总是向熵增加的方向演化,就是说总是变得越来越无序和混乱。例如,当我们打开一个充满气体分子的容器的隔板时,气体将跑到第二个容器中去,并均匀地充满两个容器。相反的过程,即第二个容器自发地变空,所有气体分子自动返回到原先的容器,这种现象从未在自然界出现过。

每个人体都是由氢、氧、碳、氮、磷、硫六种主要元素和其它一些微量元素的原子组成。这些元素都来自土壤和空气,它们按不同的结构模式组合就产生了不同的东西:一棵树、一只羊,或者一个人体。不同的人体,例如你和我的,也是由于结构模式上的细小差别造成的。如果问你是什么?你可能回答是一大堆各种各样的原子。这并不对。因为生物体时刻都在进行新陈代谢谢,过一定时间,组成你身体的原子就都被更换了,但你还是你,因为这些原子的结构模式没有变。

人体更是一个复杂系统,成年人是由大约1016个细胞组成,每个细胞在演化过程中还有随机性,因此在细胞层次上研究人体的所有问题是不可能的。器官由大量细胞组成,它们以非常规则的方式协调一致地进行合作。各个器官又进一步服务于各种特定的目的,并在一个动物体内协调一致地进行合作。

世界上最复杂的系统大概要数人的大脑了,它由1010个甚至更多的神经细胞所组成。它们协调一致地进行合作才使我们能够识别图样和说话,或者进行其它的思维活动。

生物系统最重要的特点是它的各个要素之间的高度协调。在一个细胞中,在同一时刻有条不紊地进行着数千个代谢谢过程。在动物体内,成千上万个神经和肌肉细胞密切协作,产生了井然有序的运动:心跳、呼吸或思维。认知识别是需要大量细胞高度协调地合作进行的过程,人类的思维和言谈也是如此。显然,所有这些高度协凋、密切相关的过程只有通过交换信息才能实现。这些信息被产生、传输、接收、处理,还要转换成新的信息,并同时在系统的不同部分之间和不同的层次之间交流。因此可知,信息是生命复杂系统赖以存在的至为关键的因素。

总结,生命不仅是由大量细胞构成,还需要使大量细胞活动有序;“真气”可能是使大量细胞有序运动(如同步震荡)的东西,类似“信息”或“负熵”。