孤子理論解析中醫科學性(組圖)

作者簡介

　　姜巖1968年出生，是中國科技大學科技史理學博士，曾任駐英國專職科技記者，現任新華社國際部科技室主任，是國際科學作家協會會員，世界科技記者聯盟奠基人之一。姜巖成功地進行了信息高速公路、克隆羊等報導，發表了幾十篇學術論文和《知識經濟發展戰略》、《東方科學文化的復興》(合著)等九部科普著作，並在國際會議上發表主旨論文，還參與了我國一些重大科技政策制定的基礎工作。2006年8月，他在雲南澂江縣掛職任縣委副書記期間，成功組織了中外媒體對撫仙湖水下城潛水探密的現場報導。應本刊之約撰寫的這篇論文，有益於科學探討。

　　中醫幾千年的理論和實踐，很可能帶來21世紀科學的重大突破；而複雜科學中的孤子理論，很可能就是突破口。

　　孤子又稱孤立子猶如一個孤獨的超級劍俠

　　長期飄零在科學主流之外

　　孤子又稱孤立子，對它的研究在很長一段時間如同它的名字一樣，孤獨寂寞地飄零在科學發展的主流之外。直到20世紀下半葉，人們才開始逐漸認識到這位超級劍俠的巨大威力，甚至有人提出了它就像19世紀末飄在物理學晴空上的兩朵烏雲，正在孕育著科技的重大突破。

　　孤子的威力有這麼大嗎？

　　1834年8月的一天，英國愛丁堡一條運河邊，當時的造船工程師羅素正在騎著馬觀察一條船的運動。當船突然停下來時，羅素看到了一個不可思議的奇妙現象:被船推動的水團並未停止前進，而是變成一個「滾圓光滑、輪廓分明的、巨大的、孤立聳起的水峰」繼續向前行進。羅素立即驅馬跟蹤，而這個「水峰」保持其長約1米，高近半米的原始形狀前進了2、3公裡後才漸漸消失。羅素稱之為「平移波」，後來人們叫它為「孤立波」，再後來人們把這類現象稱為「孤立子」，或者稱為「孤子」。像很多重大科學發現一樣，羅素的這一發現並沒有被科學界的主流理解。1982年，在羅素逝世100周年之際，人們在他發現孤立波的運河邊豎立了一座紀念碑。

　　孤子研究的春天20世紀50年代才到來。3位美國物理學家利用當時美國用來設計氫彈的計算機，對由64個諧振子組成的、振子間存在微弱非線性相互作用的系統，進行了數值計算實驗。實驗中，他們先給其中一個振子能量，而其他63個振子沒有能量；按照經典的理論，經過足夠長時間的相互作用，這一能量最終將被均勻地分布到64個振子上。實驗結果讓他們大吃一驚，能量並沒有均分，而是絕大部分能量又集中到最初那個有能量的振子上。這就是著名的FPU問題。1965年，美國科學家計算機數值計算又發現，以不同速度運行的兩個孤波在碰撞後，仍保持原有的能量，能量的集中形態等，因此發現完全可以把孤波當作剛性粒子看待，所以可以把孤波稱為孤子。以後，人們進一步發現，孤子是一個普遍現象，如木星的大紅斑旋渦、神經元軸突上傳遞的衝動電信號、大氣中的颱風、雷射在介質中的自聚焦，甚至在生命和人類社會中也普遍存在，如物種的相對穩定，財富和權力的相對穩定，文化習俗的相對穩定，等等。

　　1982年到21世紀初，世界範圍內形成了孤子研究浪潮，大家期待著它能帶來像相對論和量子論這樣的偉大突破。

　　孤子就是生命

　　能量集中在空間的有限區域

　　孤子的一生有5個時期

　　孤子是非線性發展方程能量有限的解，即能量集中在空間的有限區域，並不隨時間的增加而擴散到無限區域中。簡單地說孤子就是生命。

　　孤子第一個特徵是要保持一種能量，在一定時間內的穩定集中狀態，比如木星上那個不知存在了多少年的大紅斑旋渦。第二個特徵是它一定是動態的、演化的。其實這不就是生命嗎？一棵樹，一條狗，一個人，它們的能量在一定時間內相對集中，而且是動態的，演化的。因此我們大家都是孤子現象。

　　孤子是一個系統，但它必須是開放系統。熱力學二定律簡單地說就是:對於一個封閉系統而言，能量守恆，熵恆增。熵是一種系統有序化程度的量度，系統越有序熵就越小。「控制論」的創始人維納指出「熵是無序的度量，信息是有序的度量。」「信息是負熵。」能量是熵的載體，熵是能量的管理者。根據孤子的特徵，我們可以定義標準孤子為「攝入的能量恆增，整體的熵守恆」的系統。這和封閉系統的熱力學第二定律恰好形成完美的互補。

　　熵守恆要求標準孤子的形態、大小、內部結構等有序程度保持恆定。怎麼保持這種恆定呢，標準孤子就要不斷地攝入能量，而能量中負熵留在孤子中恰好抵消了孤子內部產生的熵，能量則消耗掉了，因此對於標準孤子而言，內部能量是穩定的，但攝入的總能量恆增。生命本身也可被視為一個高級孤子。

　　標準孤子是一種理想狀態。通常孤子的一生有5個時期，第一個是孤子的誕生，第二個是有序程度越來越高(發育的過程)，第三個是有序程度相對平穩(青壯年時期)，第四個是有序程度越來越低(衰老的過程)，第五個是孤子的解體。其實，類似人的生老病死而已。不同時期孤子的能量攝入量和整體熵的高低有相應變化。

　　宇宙是一個標準孤子宇宙的總能量恆增，熵守恆孤子集中能量轉化成各種基本粒子

　　根據最新的研究結果，我們的宇宙大約在140億年前由一個極小的點爆炸而成的。在140億年前，宇宙尚是「沒有時間、沒有空間、沒有能量、沒有物質」的空虛的「無」的狀態，偶然發生了一個量子漲落事件，它產生了一個基本的空間單元。這個基本空間單元也就是宇宙的最小結構。這個偶然現象像多米諾骨牌一樣，把周圍的地方都帶動成和它一樣的性質，空間不斷地向四周傳播，傳播之處就形成了新的空間，而新的空間又加入到傳播的隊伍中。空間的傳播就是光，也就是電磁波光是停不下來的，真空中的光速也是不變的，因為它是宇宙誕生時的根本性質，是初始規律，它決定了此後宇宙萬物的各種規律。

　　傳統的宇宙學有一個很難理解的現象:宇宙在大爆炸的一剎那怎麼會一次性地產生了如此巨大的能量和負熵？要回答這個問題，還要回到宇宙誕生和演化的過程中，原來空間單元在傳播，每個空間單元誕生時都產生了一個偏離「無」的量，我們定義為能量，而能量的實質就是本能地要克服偏離回歸到「無」的狀態，並在這一過程中做功。空間單位以電磁波形式一輪一輪地呈量化跳躍式地傳播，於是催生了一輪又一輪的新的空間，就使得宇宙又攝入了一輪又一輪的新能量。因此，宇宙像一個被星星之火點燃的草原，而不是一顆被引爆的炸彈，宇宙大爆炸是被火種點燃的一個時刻，而不是像炸彈爆炸那樣釋放出所有能量的一個時刻，當宇宙誕生後，就像一個被點燃的草原在擴大燃燒的空間的同時不斷釋放能量，而這些能量的來源於宇宙的膨脹。

　　每一輪新空間的誕生都增加了整個宇宙的不同狀態的可能性，因此宇宙膨脹本身是一個增加熵的過程，是一個無序增加的過程。與此同時，從一輪輪新空間中進入宇宙的能量卻使宇宙產生了有序，即負熵。這樣看來，宇宙本身就是一個孤子！如果我們定義光速不變，那麼宇宙就是一個標準孤子，即宇宙的總能量恆增，熵守恆。

　　如果宇宙是一個標準孤子，那麼必然要求其物質、能量和信息間產生相互作用，使得宇宙產生結構，而4種基本作用力的產生是宇宙作為標準孤子的必然。

　　本空間單元的一輪一輪地以波動形式擴散，這些波相互作用就可以形成各種孤子，這些最基本的孤子就是各種基本粒子。孤立子相互作用形成了力。隨著能量的增加，空間的膨脹，孤子越來越多，這些孤子集中了大量能量，也就是說能量轉化成了各種基本粒子。這些基本粒子相互作用逐漸形成星雲、星系、恆星、行星、衛星，使得宇宙的有序增加了，最終在行星上出現高度有序的結構——生命現象，而且在地球上誕生了智能生命——人類。人類是有序加工和放大器，可使有序進一步增加，而且能形成非常有序的結構——精神世界。

　　萬物都是孤子

　　孤子是進化的

　　波動性是孤子的本質

　　宇宙中存在著不同層次、不同角度的孤子。同時，一個研究對象，從不同層次、不同角度考察，可以是不同的孤子。相同層次、相同角度的孤子具有類似的結構，類似的熵。不同孤子間是普遍聯繫的，通常情況下，孤子的層次和角度越相近，其聯繫越密切。因此中國古代「取象比類」的方法完全有其科學基礎。孤子之間可以存在環環相扣的關係。複雜的孤子是由眾多小孤子組成的。孤子是進化的，進化是飛躍性地由一個層次向更高的層次發展。孤子的層次越高，其生命力越強。因此一塊石頭與一棵樹相比，其生命力是不言而喻的。規模越大、越高級的孤子，需要攝入的負熵越多。孤子內部有一些關鍵點和線路，可以牽一髮而動全身。

　　層次最低也是最小的一類孤子是基本粒子。基本粒子本質是波，是一種能量波。這可以解釋大量單個電子分別通過雙縫形成的幹涉圖案的實驗。波動性是孤子的本質，粒子性只是孤子的外在表現形式，正如同浪花只是水的一種外在表現形狀一樣。

　　無機世界的孤子如星系、分子團等等，可以作為一個大層次。而地球作為孤子的層次就更高了，因為它上面有了生命。目前地球是一個茁壯成長的孤子，它攝入太陽能，產生了地球上的生機勃勃的萬物。此外，它內部的人類已經可以直接從地球以外大規模地攝取負熵(信息)，因而使得整個地球更加有序。

　　人類文明是目前已知的層次最高的孤子。人是到目前為止，可以利用工具大規模增加有序程度的惟一孤子。地球上的孤子進化到現在，已經開始從以物質(主要是細胞)為基礎的進化，轉向以信息為基礎的進化，這就是資訊時代。人與其他動物不同，他產生了越來越多的更高的需求，而這些需求創造了越來越多的財富。人的主要需求，除了與其他動物相同的外，還包括直接對負熵即信息的需求，人們的天文觀測，科學實驗，讀書看報，看電視，欣賞藝術作品等等，都是攝入負熵的過程。

　　中醫思想和方法都有科學基礎

　　人體孤子向無序化發展就是疾病

　　穴位和經絡就是關鍵點和線路

　　中醫的思想基礎是中國古代的「天人合一，天人同構」的思想。它把人體視為一個整體，把人與社會、人與自然視為一個整體，每個人作為個體都是社會和自然這一大孤子的組成部分，大孤子狀態不好，小孤子的狀態也好不到哪裡去。比如，自然界出現了天災，社會出現了戰亂，人類個體也跟著倒黴。這就是「天人合一」的理論基礎。層次和角度相近的孤子間的結構是相似的。比如從功能講，一個城市很像一個細胞，一個國家很像一個人。這就是「天人同構」的理論基礎。

　　作為人體這一孤子，其內部足夠好的有序狀態受到威脅或者破壞，導致人體孤子向無序化發展，這就是疾病。概括起來，人體內部不和諧，人體與社會和自然不和諧，是導致疾病的根源。西醫通過清除病源治病，而中醫則通過調節人體、人與社會和自然的狀態治病。兩種方法互為補充，相得益彰，都可以使人體恢復足夠好的有序狀態。在孤子理論的層次看，中醫與西醫本來就是一體，沒有什麼矛盾，都是使人體保持足夠高的負熵的手段。

　　中藥是經過實踐證實，含有大量有用的負熵的物質，這些負熵進入人體後可以調節人體的狀態。負熵的有用性是因人而異的，因此中醫提倡辨症施治，這個過程是非常複雜的，不可能像西醫那樣用一個或幾個處方打天下。中醫療病如同領兵打仗，從這個角度講中醫是門藝術。

　　一個大孤子內部存在一些關鍵點和關鍵線路，它們可以牽一髮而動全身。人體作為一個複雜高級的孤子更是如此，穴位和經絡可能就是這些關鍵點和線路，對這些關鍵點和線路進行刺激，就會事半功倍地達到糾偏的目的。針灸利用的很可能就是這個原理。

　　中醫一直提倡治的是人，不是簡單的病。這很正確，因為信息是一種負熵，而且它的作用越來越大。人的心理活動，人的社會活動，人對自然的活動都會攝入和輸出信息這種負熵，也必然存在這些負熵的攝入、輸出是否和諧，這些負熵有用、無用，還是有害的問題。中醫心理調節是治療疾病的方法已經得到世界認可。

　　另外，更廣義地講，中醫的「治病於未病」是一種非常好的醫學思想，這就是中醫一直提倡的養生。中醫養生的原則是「道法自然」，其實就是實現人體內部、人與社會、人與自然的和諧，使得各層次的孤子的有序化都達到一個足夠好的狀態。

　　中醫對世界上最複雜、最高級的孤子——人的研究和實踐經驗的已經有幾千年的歷史了。人類對孤子的研究也已有170多年了，目前應當是孕育重大突破的時候。中醫應當迎來日益燦爛輝煌的明天。