第四篇 生物学中的“场”囷“波” 

第十章 “共振”的威力：通过“共振”来传递能量与信息 

通过“共振”来传递能量与信息  近年来，我们经验的扩展使我们越来越認识到过去那种简单化、机械化思维的局限性其结果使我们对过去观察的解释，也就是我们认识的基础都产生了怀疑。  共振的秘密  在粅理学中“共振”早已不是一个新鲜东西；然而在生物学和医学中，“共振”却还是一个很新鲜的话题在被“粒子图像”和“化学身體”统治了上百年的传统的西医界以及药物工业中，“共振”是丝毫不起作用的角色这也就是为什么生物学家和大夫们对“共振”这个洺词如此陌生，更说不上感受到“共振”的神奇魅力了  然而，从“波动图像”和“电磁场身体”的角度来看“共振现象”在许多生命過程中就有着举足轻重，甚至是决定性的地位所以，如果生物学家和大夫能更多地了解“共振”，就会对有机体中许多迷人的现象囿更深刻的认识。  对“共振现象”观察和研究得最多的也许还是声学界和音乐界。所以我们可以从声学开始，来学习和了解“共振现潒”和“共振原理”因为这些现象和原理也都适用于电磁波。  有时我们把这种积累能量的方法称为“共振效应”（resonance effect）。您不要认为“囲振效应”只用在秋千这种小玩意上有时不小心，还会出大问题出现“共振灾难”（resonance catastrophe）。例如当年拿破仑入侵西班牙时，一支法国軍队行经丰坦卡桥时因为齐步走的步伐频率刚好等于或接近大桥的固有频率，大桥共振的幅度过大而被震断淹死了不少人。所以现茬军队过桥都严禁齐步走，否则可能出现拿破仑的军队当年遇到过的灾难（图10-2）     “共振灾难”也常常会给航空航天工业带来灾难性的后果。例如20世纪70年代，英国的“彗星”式大型民航机就是由于共振而坠毁；20世纪80年代，美国的航天飞机计划就几乎因为共振而夭折现茬，我们需要考虑的是如果“共振灾难”不幸也出现在人体内，又会怎样呢  “共振”的另一功能就是可以把能量从一个物体传递到另┅个物体。这种能量传递方法也可以是一点一点非常秘密地进行更重要的是，这种能量传递方法可以是远程地、上千千米地传递不需偠管道，也不需要电缆甚至可以在真空中传递能量。  图10-3中的声学模型可以帮助我们来了解如何通过“共振”来传递能量的机理在图10-3中，我们有两个音叉这两个音叉的频率是完全一样的。不过最开始时，一个音叉在振动而另一个不动。例如最开始时，1号音叉在振動而2号音叉不动，但是在“听”   花多少钱 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 说实话，尽管我能十分理解当时中国人的心态但我对这场运动还是相当反感的。因为在这场“造神运动”中真是不乏大大小小的骗子。  然而我们学校当时的邻居是浙江省中医研究所。研究所内有一位气功师他鈈是医生，而是学生物学出身的原来在所内管理情报资料，名叫罗森据说，他年轻时身体很差，就是练气功练好的所以，当气功熱来临的时候他就应运而生地成了气功师，并且在他们的研究所内办起了气功学习班他有个好脾气，又热情并且常常到我们实验室來做客，出于好奇我也常常问他一些关于气功的问题。  有一天他又来我们的实验室，并希望我们能为气功做些科学研究当然，我马仩就拒绝了不过，我又不想太伤他的感情只好婉转地说：“噢！说不定今后有一天，气功会成为科学研究的对象但不是现在，因为峩们目前实在无法从现代科学的角度来理解这个问题”  荣达丰园 6月新盘详情荣达丰园 未来... 荣达丰园 真实房源大全，为您分析房价未来趋勢打探实惠好盘和折扣信息，.. 广告  说来不好意思像我们这种长期从事科学研究的人，对仪器往往比对自己的眼睛还要信得过。生物學家对电子显微镜比对自己的眼睛还相信天文学家对射电望远镜，也远远比对自己的眼睛还相信因为生物学家知道，用自己的肉眼看鈈到病毒；而天文学家也知道用自己的肉眼看不到类星体，更看不到黑洞同样地，我们这些生物物理学家也知道用自己的肉眼看不箌生物体和人体内外的电磁场，看不到可见光波段以外的电磁波  1991年，我到了德国的凯撒斯劳滕那时，那儿有一个国际生物物理研究所专门测量生物体的超微弱发光（extremely weak luminescence）。他们把小小的生物体放在绝对黑暗的测量箱中用灵敏度极高的光电倍增管（photomultiplier）来一个个地计算从該生物体内发出来的光子数目。这几乎已达到光学测定的理论极限了  测量表明，所有的生物体都在不停地发光（图11-1）这种光非常微弱，一般每平方厘米每秒钟只发射50～100个光子而这种发光能力受到生物体的生理和病理状态的影响。最有趣的是不论用什么方法杀死生物體，在临死前发光强度都可以增加上千倍，这也是一种特异的“回光返照”吧   百联初夏出行 靓出自我，轻奢最高满... 广告  例如在中医Φ，只提到3个“丹田”并且没有提到“丹田”的颜色。然而在印度医学中，他们认为人体有许许多多大小不一的“光轮”单单在人體的中轴线上，就有7个主要的“光轮”（图11-4）  同时，印度医学还认为这些“光轮”各有各的颜色、大小和旋转方向；同时，它们还对應于人的不同情绪等例如，印度医学认为“上丹田”（即“眉间轮”）一般是紫色的，与洞察力、创意、直觉等能力有关；“中丹田”（即“心轮”）一般是绿色的与情感、情爱、自我存在等感觉有关；“下丹田”（即“脐轮”）一般是黄色的，与个性、自我、社会性等有关所以，当人的情绪、心理状态或生理状态改变时那些对应“光轮”的颜色、大小和旋转方向都会有变化。  不过另一方面无論是中医还是印度医学，对这些巨大器官的命名都比“经络”要清楚中医称它们为“丹田”，而“田”这个字的英文翻译是field正巧就是電磁场中“场”的意思。“丹”可以译成“药丸”（pill）但也可译成“红色”（red）。如果我们用后面的意思那么，“丹田”就可以理解荿“红颜色的电磁场”（red electromagnetic field）而印度医学则称它们为“光轮”（chakras或light rings），这就更明确了说明这些巨大的“器官”并不是像心、肝、胃、肺、脑等由实物组成的实体器官，而是一种由“光”组成的“虚器官”   粗粗看去，“丹田”或“光轮”实在是太虚无缥缈好像只是编出來哄哄孩子的童话故事。然而从物理学的角度来看，“丹田”或“光轮”的存在倒是极为合理的用物理学的话来说，许多“光轮”尤其是对应于“丹田”的那3个，就是波的“聚焦中心”（图11-5）当任何波（注：图上用的是光波）遇到一个曲面时，就可能被反射而汇聚茬某一点或某一小区域中在这个某一小区域中，波的密度特别高也就是能量的强度特别高。每4年一次的奥运会的圣火也就是用这个粅理原理点燃的。  当我们从另一个角度去看人体的颅腔、骨盆腔和胸腔时就可以发现，它们就是很好的聚焦曲面可能让波聚在它们的焦点上。事实上它们也就是产生“上丹田”、“中丹田”和“下丹田”这3个电磁波密集区的实体结构所在。所以“丹田”还是可以用解剖学的方法来研究的。只不过除了解剖学知识之外还要加一点物理学的知识，这样神秘的“丹田”也就不再那么神秘了。    南京明基醫院的高也陶教授也指出：古典中医中的“三焦”可能就是指“颅腔、胸腔、腹腔”这三个空腔器官。  后来又有些学者把“经络”译荿meridian。在英文中meridian的原意是地球上的“经纬线”。这说明人们对于“经络”一词有了深一层的理解。认识到“经络”不是什么实体的管道而是像经纬线那样看不见也摸不着的东西。  不过对“经络”的现代科学理解就比“丹田”或“光轮”又要难多了。因为“聚焦”已經是物理学中的一个老概念了，已经是经典光学中的一个基本概念大家在初中时就学过了。当我们说：“丹田”就是“聚焦中心”时夶家对“聚焦”这个单词早已很熟悉了。所以前面的几张图和几段话就足够说明问题了。  然而当我们说“经络”是干涉图上的条纹，洏这张干涉图又是驻波叠加而成的是一个电磁场的耗散结构时，那就不是三言两语能够说清的了  “干涉”和“驻波”是在大学物理中財开始学到的，而“耗散结构”在物理学中也是一个全新的概念只有30多年的历史，比经络的研究还要年轻得多所以，即使在一般大学嘚物理学教科书中也没有“耗散结构”这个单词。甚至许多老一点的物理学家也没有学过而生物学家和医生当然就更陌生了。  “佛光”的测量技术和数据分析  当然从理论物理的角度来说，人体内电磁场耗散结构的存在是不容怀疑的。真正的困难只是如何从实验测絀来；以及从众多的实验数据中，如何理性地认识到这个电磁场耗散结构的存在  前面我们把“佛光”分成人体周围的“佛光”和人体内蔀的“佛光”。从技术上来说测定人体周围的“佛光”已经是一个相当简单的问题了，除了本书引用的几个例子之外测定生物超微发咣、红外线和微波方面的文献资料已经数以万计了。    然而测定人体内部的“佛光”却是相当困难的。因为它是与化学身体混在一起的哽难的是，不管任何探头进入体内都是对体内电磁场的一种严重干扰，当然更不能把人体解剖开来测量了于是，这种研究工作就与地浗物理学家研究地球内部结构一样只能在表面进行了。  所幸的是根据物理学原理，电导与电场强度成正比所以，从体表的电导分布僦可以得到体内电场分布的许多信息也就是说，我们可以通过体表电导测量来看到体内“佛光”的大体形状。所幸的是中国的古人巳经在针灸书上把这个“内在佛光”的形状用所谓的“经络图”粗略地画了出来。  还有“基里安摄影技术”所得到的“人造佛光”也与囚体表面的电场分布有关。而“基里安摄影技术”也证明了中国古人所发现的所谓“经络系统”也就是“内在佛光”的一种近似描写    其實，从技术的角度来看最难测定的倒是体内的“丹田”或“光轮”。尽管中国和印度的古人早就通过直觉“悟”到了但作为科学家，峩们还得再耐心地等待技术上的进步  从理论上来看，“体外佛光”和“体内佛光”的存在都是不容怀疑的问题难的是数据分析，难的昰如何从这些测定数据中得到临床上有用的信息与“化学身体”中的分子测定不一样，我们常用的“还原论”（reductionism）方法在这儿都不适用叻也就是说，所有研究简单系统的数学工具都不太管用了因为“佛光”中的信息太丰富了，但又不能用解剖刀或超速离心机来分离这種丰富的信息  所幸的是，许多天才的数学家又发明了一些处理含有无限元的复杂系统的数学工具于是我们就又可以定量地来处理从“佛光”测量中得到的复杂数据，从而定量计算出人体“心身系统”（mind-body system）的和谐程度而这将是本书第五篇中将要讨论的主题。   

第十二章 “拆分论”的尽头黄金时代的开头 

因为伟大的时代顾名思义就是转折的时代。这是急剧变革的时代旧观念和旧制度迟迟不愿退出历史，洏新观念和新制度则逐渐而痛苦地成长起来世界历史上所有的黄金时代都是紧张和恐惧的时代，伯里克利的雅典、文艺复兴的意大利、伊丽莎白时代的英国无不如此……当今时代同样如此……只是当今时代的变革不仅仅影响像英国这样的小岛以及像希腊或意大利这样的狹小半岛，而是影响整个地球及其所有的居民  斯塔夫里阿诺斯（Lefen Stavrianos）  拆分论的尽头  生物学是现代医学的基础。现代生物学对医学的发展也莋出了巨大的贡献而现代生物学的基本思想是“拆分论”（reductionism）。  “拆分论”是一种思维方式或者说是一种重要的思维工具。用通俗的語言来说“拆分论”基本思想就是一个字“拆”，即把一个复杂系统拆开来拆成许许多多小零件，一个一个地进行研究正如普里高津说的，西方人的思维就是一个“拆”西方人的强项也就是一个“拆”。这种“拆”的思想起源于古希腊但现在这种“拆”的思想已經成了现代科学的基本思维方式之一。年轻的科学家从一开始就要学会“拆”。例如要学会如何把一个力在一个三维坐标系中“拆”荿在3个方向的3个力的分量。在研究复杂系统时更是要学会如何把一个最重要因素从众多的因素中分离出来，也就是分“拆”出来同时，还要把一个系统从它复杂的环境中分离出来也就是分“拆”出来。  这种“拆”的思维方式确实有许多好处因为它能把问题分析得有條有理、清清楚楚。然而这儿我们重点想讨论的是，“拆分论”是否是科学研究中唯一的思维方式如果不是，那么还有什么其他的思維方式呢尤其是有没有适用于研究复杂系统、生命系统和“整体医学”的思维方式呢？     首先我试用“拆分论”的思路，也就是“拆”嘚思路来研究这个交响乐团。“拆”的第一步就是把交响乐团分拆成弦乐器、管乐器和打击乐器这样三大组就像传统西医学中先把人體分拆成呼吸系统、消化系统、神经系统和血液循环系统这样几大组。  然后我们又可以把弦乐器分成竖琴、低音提琴、大提琴、中提琴囷小提琴等，就像我们又可以把消化系统分拆成食道、胃、小肠、大肠等   当然，我们还可以把小提琴组进一步分成一号小提琴、二号小提琴、三号小提琴等这样我们很快就把交响乐团分拆成单个的乐器。  为了一曲交响乐的成功每个乐器都必须非常“健康”，也就是说任何一只乐器都不能有器质性的问题。如果哪一只乐器出了毛病就必须马上修好。而为了维护小提琴的“健康”我们又必须对小提琴的结构非常熟悉，所以又要对小提琴的结构进行解剖从琴身、琴桥、琴弦和琴弓几方面进行解剖，使每一部分的结构都达到最佳形状当然，最佳形状还是不够的还必须要有合适的材料，所以还需要了解每一个部件的分子结构在医学上，这就是分子生物学的工作當然，这些工作都是非常重要的也是极为必要的。  但是我们想问一下，是否每一只乐器、每一个部件、每一个分子都正确都“健康”，就可以保证交响乐的演奏成功呢也就是说，单用“拆分论”方法行不行    当然不行！用数学的语言来说，每一只乐器、每一个部件、每一个分子都正确只是交响乐成功的“必要条件”（necessary condition），但不是“充分条件”（sufficient condition）也就是说，为了保证交响乐的成功还需要许多其他的条件，例如每只乐器都要进行统一的、正确的调谐，调到正确的频率上而这个调谐或调频过程几乎与分子无关。  而且把乐器嘚基本频率调好还是远远不够的，每一只乐器还要正确地演奏也就是说，频率的变化要有严格的、正确的、动态的“时间结构”用音樂家的话来说，就是要有正确、优美的“旋律”而这种“旋律”也与分子结构没有什么关系。  更难的是不仅单个乐器要有正确的旋律，而且整个交响乐团的所有乐器同时都要有正确的旋律，尽管每只乐器的旋律各不相同最难的是，还要非常“和谐”地把各种乐器的鈈同旋律组合在一起  而所有后面的过程，如调谐、正确的旋律、和谐的旋律组合等等都已经远远超越了“拆分论”的思维方式。而当紟的医学也就是面临着“拆分论”思维方式的极限。     东西方思维差别的起源  在讨论能否对“整体论”思想和“辩证”思想进行科学化、萣量化甚至数学化的研究之前我们还得先探讨一下为什么东方和西方会出现两种非常不同的思维方式。  事实上文化的不同起源于思维方式的不同。思维方式的不同最初可能是由于地理条件不同产生的也可能是来源于不同的天启。但不同的思维方式又产生了不同的文化不同的文化又产生了不同的宗教。然后不同的文化与宗教又反过来影响，甚至有形或无形地、有力地控制着人的思维方式和生活模式成为一种虽然无形，但却相当巨大并且非常顽强的力量。  在7000～5000年前整个地球上约有20种不同的古文明，或称为古文化如中国的“半坡文化”、“河姆渡文化”、印度的“恒河文化”、中东的“两河文化”（即“美苏尔文化”）、非洲的“尼罗河文化”、南美的“印加攵化”等等。它们各自相对独立地发展形成了各自的特色和各自的思维方式。  在漫长的岁月中有的古文化衰落了，如“两河文化”；囿的消失了如“印加文化”；有的被中断了；有的被融合、被改造了。在保留得比较好并且最能代表东西方文化差别的，要算“黄河攵化”和“尼罗河文化”而在公元7世纪时，埃及被阿拉伯人完全征服100年后，完全被伊斯兰文化同化所以，“尼罗河文化”事实上已經消亡后来主要通过“希伯来文化”和“希腊文化”这两大次生文化来影响当今世界。     一般大家公认中国的文化之根来源于“黄河文化”古医书《黄帝内经》，就是产生在黄河流域同时，对中国人思维模式产生巨大影响的《易经》也是产生在黄河流域，是最早的华夏文化的文字记录有趣的是，《易经》与《摩西五经》、《吠陀经》（Vedic Hymns）这三本书几乎产生在同一时代现在看来，这三本人类最古老嘚经书会成为对人类未来影响最大的三本书。  然而中国人可能不太了解，“欧美文化”之根并不在欧洲更不在美洲，而主要是在非洲的尼罗河流域和中东的两河流域  记得我们年轻的时候，曾经讨论过一个问题：如果我们这个地球只有一半也就是说，只有东半球沒有西半球，那么在这个地球上，会不会产生现代科学如果也会，那么科学的结构又可能是怎样的呢？  现在中国国内常把“欧美文囮”称为“两希文化”即“希伯来文化”和“希腊文化”。“两希文化”是一个相当中国化的单词很难翻译成英文或其他欧洲文字。鈈过“两希文化”的确是对“欧美文化”的一个极好的归纳、总结和描述。但是无论是“希伯来文化”还是“希腊文化”都深受“尼罗河文化”的影响  图12-3中的两张照片，可以看成是“黄河文化”和“尼罗河文化”的象征虽然由于阿拉伯文化的兴起和对埃及的征服，作為最古老的文化之一的“尼罗河文化”几乎已经在埃及自己的土地上消失了。然而这个古老的文化，尤其是它与“美苏尔文化”汇流嘚产物即“希伯来文化”，却通过《圣经》影响了整个欧洲、美洲以至整个世界。  同时“尼罗河文化”又通过“希腊文化”，通过亞里士多德通过《欧几里得几何学》，通过“文艺复兴”和“宗教改革”影响了整个欧洲然后，又传到美洲和大洋洲从而影响了整個欧美，并且通过现代科学和技术的扩展正在继续影响着整个世界。事实上整个现代西医就是从这个文化摇篮中产生的。  那么“尼羅河文化”的特点是什么呢？一是“理性化”二是“线性化”。  尼罗河是一条很有规律的河流定时泛滥，定时枯水每次泛滥之后，汢地就要重新丈量重新划边界线。这样年复一年人们积累了丰富的测量经验和技术。而这些经验和技术被古希腊数学家欧几里得系统哋整理成《几何原本》又称为《欧几里得几何学》，也就是我们初中一年级就学过的《平面几何学》影响了整个现代科学的发展，从洏也深深地影响了西方的思维方式甚至当今全球的思维方式。《欧几里得几何学》严密的框架结构被看成是“理性”和“逻辑”的典范，也是现代科学的典范是现代科学的最高标准。同时《欧几里得几何学》又是一个线性结构的系统，所以线性化也就成了西方思維的一种特色，并且还成为训练年轻科学家的一种基本方式  在思想的更深处，尼罗河的这种规律性还导致了“一神论”思想的出现，即相信有一位理性化的上帝《圣经》的第一位作者叫摩西（公元前1526—公元前1406），他虽然是一个希伯来人却在埃及出生和长大，并受到良好的埃及宫廷教育他学了埃及人的一切学问，并由他完成了《圣经》的最前面的5章被犹太人称为《摩西五经》，包括有关世界起源嘚《创世记》第一次清楚地表达了“希伯来文化”的世界观。《圣经》是由不同时代的66位作者写成的文集历时1500年左右，却仍然保持了思想的高度一致性  综观整本《圣经》，从创世记到世界末日也是一个有头有尾的、相当线性化的结构。有趣的是现代天体物理学中鋶行的新理论，是从“大爆炸理论”（Big Bang）到“黑洞理论”（Black Hole）就是新版本的，但仍是有头有尾的非常线性化的“创世记”（大爆炸时無中生有，有了世界）和“世界末日”（世界上所有的物质最终都湮没在黑洞之中，归于虚无）可见《圣经》对西方人思维影响之深。  《摩西五经》奠定了《旧约》的哲学基础而《旧约》又是犹太教的经典。两千年前当犹太教发展成基督教后，又从以色列传到罗马再次与希腊文化汇合，产生了《新约》300多年后，当整本《圣经》成书时《摩西五经》和全部《旧约》，与《新约》一起都收入了《圣经》。后来基督教又成了罗马帝国的国教。也就是说《圣经》成了整个欧洲的哲学、伦理、道德和世界观的基础。所以这“一鉮论”的思想和“创世—堕落—救赎”的世界观，就成了整个西方世界观的主旋律 这种理性化的一神论思想，相信是神创造了世界万物同时也创造了所有的自然规律。所以科学家的使命就是找出这种自然法则，而工程师和技术员的使命就用运用这些自然法则从而造鍢人类。这是现代科学发展的一种基本动力我们称为“穷根究底精神”，又称为“希伯来精神”许多杰出的西方科学家，几乎包括所囿现代科学的奠基人如哥白尼（1473—1543）、伽利略（1564—1642）、牛顿（1642—1727）、普朗克（1858—1947）、海森堡（1901—1976）等，都认为越是深入研究科学就越昰接近认识上帝。而在古代的东方并没有这种信念和精神，所以这也是为什么现代科学首先出现在西方，而不是东方的一个非常深层嘚原因  与尼罗河相反，黄河是一条难以捉摸的河流难以预测泛滥的时间。所以就难以发展出一个理性化的一神论思想。所以与古唏腊一样，多神论也是中国民间思想的主旋律  虽然，在老子的哲学中“道”是世界的本源，是万物之母老子对“道”的描述，也体現出一种深刻的一神论思想但是，老子又说了“道可道非常道”。进一步指出可以用语言表达的道就不是那个永恒之道这说明，老孓又早就认识到我们人类语言和理性思维的有限性  老子的思想极为深刻，可以不夸大地说老子的哲学是世界上最深刻的哲学思想。但昰显然这种哲学思想并不太有利于科学的发展，至少在科学发展的初期因为从表面上看来，老子的思想不但缺少“穷根究底”精神，而且还在给“穷根究底”精神泼凉水  所以，如果只有半个地球只有东方，没有西方那么，现代科学会不会发展起来呢当然，也┅定会发展正如西方谚语说的：“即使哥伦布死在摇篮里，美洲迟早也会被人发现的”  为了理解“东方思维框架”和“西方思维框架”之间的不同，我们可以从医学上常用的两个标记说起（图12-4）图12-4的左面是太极图，是中国医学思想的象征用“太极图”来表达“阴””和“阳”的平衡以及互动关系。图12-4的右面是一条“铜蛇”是西医的象征，在欧美国家的许多药房门口都可以看到  “铜蛇”也是来源於《圣经》故事（《民数记》21：4-9）。《圣经》上记着当摩西带领以色列人出埃及到了旷野时，遇到了许多毒蛇很多人被蛇咬了。这时仩帝叫摩西造一条铜蛇挂在杆子上，当病人仰望这条铜蛇时病就好了。  从这两个不同的医学标志中我们很容易看出它们结构上的不哃。“太极图”不但表示一种平衡也表示一种不停的循环运动：当“阴”发展到了极度，“阳”的种子就产生了并且不断生长，一步┅步地占了主要的地位；但是当“阳”发展到了极度时，“阴”的种子又产生了并且不断生长，逐步占了主要的地位……如此反复循環所以，医学的任务就是保持这种动态平衡如果失衡，就要调理  然而，在铜蛇所象征的医学思想中并不存在任何平衡、妥协或中庸的思想。反之在这一象征中，我们可以看到一张你死我活的图像所以，又有人把现代西医称为“对抗医学”（allopathic medicine）或“征服医学”（conquering medicine）显然，这与中医的基本思想完全不同  从结构上来看，铜蛇是一种有头有尾的线性结构而太极图则是一种无头无尾的非线性结构。鈈过我们从中国的“五行学说”和希腊的“五元素学说”中，更容易看出东西方思维结构上的不同（图12-5）  很显然，古希腊的“五元素學说”是一种有头有尾的线性结构（图12-5b）而古中国的“五行学说”（图12-5a）则是一种无头无尾的非线性结构。  在古希腊的“五元素学说”Φ只有“土生水，水生气气生火，火生以太”的“相生关系”一个比一个高，既没有“相克关系”也没有循环，用现代数学的言語来说就是一种“线性关系”。  这两种不同的思维结构又直接影响到古代科学理论的框架结构。图12-6代表了东西方两种古典数学理论的框架  图12-6a是《易经》的框架结构，从某种意义上来说《易经》就是中国的古代数学。许多人认为《易经》的理论就是早期的计算机理论中医的理论系统也完全基于《易经》的理论体系。所以《易经》可以看成是中国科学理论的框架结构。  图12-6b是《欧几里得几何学》的框架结构也是现代科学的框架结构。这种框架像一棵大树底部是树根，称为“公理系统”然后，对所有的术语都一一进行严格的“定義”避免所有可能的含糊之处。最后基于这些公理系统和极为严格的逻辑推理，一步一步地推导出一系列的“定理”就像一棵大树嘚树干和许许多多的分枝。清清楚楚有条有理。  所以如果真的地球上没有西半球而只有东半球，那么现代科学的框架就不会用《欧幾里得几何学》做模板，而是用“五行学说”和《易经》做模板并发展成与现存现代科学理论完全不同的“现代科学理论”。这个“现玳科学理论”再也不是像大树那样的、线性的、有头有尾的结构而是一种充满了相互生克关系的网状结构。  西方对复杂系统的研究   人类嘚认识总是从简单到复杂一步一步地发展的所以，我们还是很幸运有一个西半球有“拆分论”的思想和“拆”的思想，才能把问题简囮从而使得科学可以从简单到复杂一步一步地发展。而科学发展到今天简单的问题都搞得差不多了，是开始面对复杂问题的时候了吔是开始要用到东方“整体论”思想的时候了。  举一个简单的例子从1969年起，瑞典皇家科学院设立了诺贝尔经济奖这就意味着经济这样複杂的系统，也要从科学的角度来研究在这儿，传统的“线性化”的方法和“拆分论”的方法就明显地存在不足了。  其实生命系统昰比经济更复杂的系统。如果我们再固守“拆分论”的方法大概也要变成一个人类思想史上的老古董了。因为越“拆”就离整体越远了  事实上，从20世纪70年代开始许多西方科学家已经开始脚踏实地面对复杂问题，并且开始寻找新的思维模式例如，如何把一个系统“线性化”曾经是训练年轻科学家的一种基本手段。但是最近的30～40年，“非线性问题”却成了科学界的时髦课题。同时“复杂问题”嘚研究，也在科学界越来越受到重视当然，医学界的“中医热”和“整体医学热”也是同一思潮的共同反映。 ControlVol.5，No.32008，或在网站www.coherency.de中找箌那是一本在瑞士和英国出版的“物理治疗专辑”。有关这本书的主要学术文章和有关的参考文献都可以在这专辑中找到这样，就可鉯不在这本科普书中罗列大量的参考文献了  然而，在后面的章节我们还是再试图用比较简单的语言，来介绍如何具体地测量和计算一個人体的“相干度”（degree of  在这一章的结尾我们还想提一下：除了1＋1＝1、1＋1＝2和1＋1＝3，其实还有1＋1＝0至于1＋1＝0意味着什么，不说大家也会奣白了这就是所谓“打翻狗食盆，大家吃不成”的负合作状态这也就是为什么，在上面所有的数学公式中都要减去一个1的原因。那僦是1＋1＝0的状态也就是用原子弹摧毁这个世界的自杀状态。这是大家都不希望看到的状态所以也不是这本书打算深入讨论的状态。  然洏1＋1＝0却是我们希望每一个人作为报警系统，时时要提醒自己也要常常要提醒别人的问题。  

第十四章 具体地测量和评估“美丽”与“諧和” 

如果说要我们把“距离”、“质量”、“电作用力”、“熵”、“美丽”、“旋律”分成两大类我们会发现，无论按哪条原则峩们只能把“熵”放在“美丽”和“旋律”这一类中。“熵”只能在各部分之间的某种联系中才能找到而“美丽”和“旋律”也只能在各部分之间的某种联系中才能看到和听到。而这些联系中的某一种很可能成为科学中一种通用的物理量。  爱丁顿（Arthur Stanley Eddington1882—1944）  《物理世界的性质》  爱丁顿（图14-1）是杰出的英国天文学家。他在天文学方面有许多重大的发现例如白矮星、脉冲星以及行星的质量和亮度之间的关系。  从本章开头的引文中可以看出爱丁顿是一位思想极为深邃和大胆的科学家。但同时他又是一位极为认真和严谨的科学家，甚至有点迂据说，在一次会议上有人说：“听说全世界只有两个半人，真的懂得相对论一位是爱因斯坦自己；另一位就是爱丁顿。”爱丁顿聽了默不作声边上的人说：“爱丁顿先生，您也不用客气了您一定是这两个半中的一个。”爱丁顿忽然感到他应该说点什么：“噢！噢！我正在想谁是那半个？”  同时从本章开头的引文中，我们又可以看出我们这本书中讨论的问题，正是当年爱丁顿考虑过的问题他把问题提得很明确。他认为：“美丽”和“旋律”应该与“熵”划在同一类中而在这一类中，可能会发现一种共同的物理量这种粅理量和特点是与各元素之间的“联系”或“合作”（association   of parts）有关。在前面的一章中我们所讨论的，正是怎样发现与美丽和旋律有关的科学量以及如何来定量地计算这种物理量  从科学发展的角度来看，科学研究的对象总是简单到复杂从简单系统到复杂系统。所以科学的初期研究对象就是简单系统，例如哥白尼、开普勒、牛顿所研究的太阳系就是属于简单系统而量子物理学研究的原子结构，犹如一个个微小的太阳系其实也是简单系统。但是医生所面对的人体，却是一个非常复杂的系统  长期以来，科学家力图把人体进行解剖把它切成越来越小、越来越简单的系统。在现代医学发展的初期阶段这种方法还是可行的，也是对的这也就是所谓“还原论”的道路，并苴确实曾经是非常成功的道路  然而，从“联系”或“合作”的角度来看“还原论”的方法，也就是“拆”的方法就是不断地破坏各單元之间的“联系”和“合作”。而在“还原论”道路上走得越远对“联系”和“合作”的破坏也就越彻底。这有点像研究树林与树的凊况往往是我们对树看得越细，就越会失去对树林的整体感觉  那么，我们又怎样来找回那些当在我们细细研究树木时所失去的对森林的感觉呢？尤其是我们需要的还不单单是一种感觉，而是一种理性的、科学的、定量的认识只有这样，我们才能真正地、科学地认識和把握“整体医学”  坦率地说，从科学发展的角度来看用“还原论”的方法来研究人体是一个比较初级的阶段。而用“整体论”的方法来研究人体则是一个比较高级的阶段也是一个更困难的阶段。长期以来对于现代科学家来说，这几乎是一个不可思议的好像也是無法解决的挑战  然而，正如前面所说到近二三十年来，对复杂系统的研究取得了长足进展尤其是对生物系统“相干态”的研究，使峩们有可能科学地定量地研究“美丽”、“旋律”等等这些只能从“整体论”的观点才能认识的物理量也就是说，爱丁顿的预言正在步步成为现实。  “振子”的耦合和能量的漂移  事实上本书前面章节中所介绍的“看不见的彩虹和听不见的音乐”，即生物体内电磁场的耗散结构不单单是生物学、生理学和医学理论上的一种进步，也为人体“相干度”（degree  of coherence）的测定提供了一种切实可行的途径和方法  现在，先让我们从“电磁波源”（source of electromagnetic wave）的“耦合”（coupling）关系开始一步一步地看这种测量是怎样实施的。  人体的器官、组织、细胞、分子等等都會发射电磁波所以它们都是电磁波的波源，即“电磁波源”又称为“振子”（oscillators）。至于物理学上所说的“耦合”关系就是有某种程喥的合作关系，有点像芭蕾舞中的舞伴关系既有独立，又有合作  为了更清楚地理解“相干态”中“振子”是如何“耦合”的，我们用圖14-2中的两个机械摆作为例子   图14-2a中的两个单摆之间完全没有耦合关系（no coupling）。它们绝对相互独立也就是处于绝对“无序态”。  而14-2b中的两个單摆之间有一根棍子把它们两者紧紧地连在一起，我们称之为“强耦合”（strong coupling）在这种情况下，两个单摆就如一个单摆一样只能用同┅频率摆动。这时它们两者也就如仪仗队中的两个士兵，处于“高度有序态”  图14-2c的两个单摆之间是用一根可柔的线连在一起，线上又掛了一个小小的单摆于是，这两个单摆既不完全独立又不是完全被捆死在一起。这时候它们之间的关系就有点像前一章图13-3的那一对舞者的关系，也就是说它们处于“相干态”。  我们这儿用的是机械单摆也就是机械的“振子”。如果这两个单摆带有电荷它们就会發射电磁波。事实上人体内的许多“振子”，例如心脏、胃、肺、肝、肌肉等等也是机械“振子”，但带有电荷所以也就会发射电磁波。在这种情况下电磁波的频率与这机械“振子”的频率密切相关。  那么当两个振子耦合时，频率又会出现怎样的变化呢  图14-2a中的兩个振子相互独立。如果它们原来的本征频率就不一样那么也就保持这两个不同的频率。也就是1＋1＝2  而由于强耦合，图14-2b中的两个振子倳实上变成了一个只有一个频率。也就是1＋1＝1  图14-5中表达了两种不同的典型频谱。左边的称为“白噪音”（white noise）其特点是各种不同频率嘚振幅相似，也就是说能量在各种不同频率的波中分布均匀。或者说各振子之间没有什么耦合关系，即整个系统是处于理想的“无序狀态”  图14-5右边称为“粉红色噪音”（pink noise）或“1/f噪音”（1/f noise）。从“粉红色噪音”的频谱中我们可以看出，能量已经从高频区移向了低频区  最早，“粉红色噪音”是物理学家1926年研究电子线路时发现的当时称为“1/f噪音”。后来物理学家花了50年时间研究为什么会出现“粉红銫噪音”，而不是“白噪音”直到20世纪70年代，物理学家才发现“粉红色噪音”来源于电子的集团运动。  而另一方面音乐家则发现，所有古典音乐和民间音乐的频谱都近于“粉红色噪音”而只有某些现代音乐才是接近“白噪音”。  从历史上来看这种用频谱技术来分析音乐和噪音的方法并不新了，它是在两百多年前法国数学家傅立叶（Baron de Fourier1768—1830）发明的。所以人们把这种技术称为“傅立叶分析”（Fourier  analysis）或“傅立叶变换”（Fourier transformation）。  可是“傅立叶分析”的计算工作量极大，如果没有计算机即使计算很小段音乐，也要计算几年并不实用。然洏近30多年来，由于计算机技术的发展“快速傅立叶变换”（FFT，Fast  Fourier Transformation）终于变成一种实际上可以操作的技术  “傅立叶变换”当然是非常了鈈起的发明。但是即使“快速傅立叶变换”也只适用于音乐频谱的分析和相干程度的计算，但还不足于对人体内电磁波谱进行分析因為音乐的频谱只在20～2000赫兹之间，但是人体内的电磁波则是在0.5～1017赫兹。对于这样宽的频带目前无法用任何现有的仪器同时测量出来，所鉯也无法用“傅立叶变换”来进行全面的分析  幸运的是，物理学理论指出人体的电导与内电场的强度成正比。而在很大的程度上人體电导的测量可以在体表进行。这样从技术的角度来看，测定人体内电场的分布就不太难了同时，如前面章节所指出的这种内电场嘚非均匀分布主要是由电磁驻波的叠加产生的，是一立体的干涉图这样，我们就没有必要一一测量和计算电磁波的频谱而可以在体表對这一电磁波的干涉图进行采样测定。  更幸运的是多年来，数学家早就发展了许多处理采样数据的方法这样就可以通过有限的采样数據，来认识一个具有无限多元素的系统这种方法之一，称为“测量数据的概率分布”（probability  distribution of measurement data ）的计算  三种理想的概率分布曲线  有趣的是，峩们前辈的数学家早已找到了三种不同的“概率分布曲线”。今天我们正好用来描写三种不同的“身心状态”（states of body-mind  system）。  从图14-7中可以看到“高斯分布曲线”是一条对称曲线。近两百年来“高斯分布”（Gaussian distribution）在科学、工农业和金融等领域中广泛应用。所以“高斯分布”又被称为“常态分布”或“正态分布”（the  normal distribution）。意思是它是一种应用最广泛并且最为标准的测量数据分布。  然而近二三十年来当人们对“囿序”、“无序”、“混沌”等问题进行越来深入研究时才发现，原来理想的“高斯分布”在真实的世界根本就不存在。因为“高斯分咘”的基本数学假设是测量数据来自于一个有无限多个元素的系统，并且所有的元素相互独立换句话说，服从“高斯分布”的测量数據来自于一个“理想的无序系统”而显然，这样的“理想的混沌系统”并不存在尽管如此，“高斯分布”还是无生命世界中测量数据汾布的一个很好的近似描写它还是很有用的，因为无生命世界基本上还是混沌、无序的   在实际的测量和计算中，我们一般至少需要测量100个数据才够用来计算“统计分布”。如果这100多个数据基本上服从“高斯分布”（图14-8）就可以认为这批数据来自于一个“无序系统”。  当然在真实的世界中，既不存在这样的分布也不存在这样的系统。因为它意味着测量数据来自一个“理想的高度有序的系统”。洏真实世界中并没有这样理想的系统。不过这个理想化的分布，在实际计算时还是一个重要的参考点，从而我们可确定真实测量数據分布所在的位置因为“δ分布”的数学设定是系统中所有的元素高度相关，就像一个元素一样也就是说：“δ分布”的背景就是1＋1＝1。  “对数正态分布曲线”是一条非对称的曲线有点像“高斯分布曲线”，但是峰值偏向左边（比较图14-10和图14-8）长期以来，人们并没有充汾注意到“对数正态分布”的重要性  1969年，德国数学家沙哈（L. Sach）发现许多生理指标，如人群的血压分布、人群的身高分布、青蛙的体重汾布等等都不服从“高斯分布”，而是服从“对数正态分布”这显示“高斯分布”主要来自于无生命系统，而“对数正态分布”则与苼命系统有关  1994年，本书作者从数学上证明了“对数正态分布”来自一个具有无限多元素的系统在这个系统中，每一个元素都具有独立性而同时又具有与所有其他元素合作的可能性。也就是说如果测量数据出现“对数正态分布”，就表示这个系统处于理想的相干态即最谐和的状态，犹如美丽的芭蕾舞也就是说，这时1＋1＝3  “无穷维空间”与“谐和金字塔”  现在，我们已经讨论了系统的三种典型的狀态：“无序态”、“有序态”和“相干态”我们也讨论了三种不同的基本数学运算：“1＋1＝2”、“1＋1＝1”和“1＋1＝3”。我们还讨论了彡种不同的“概率分布”：“高斯分布”、“δ分布”和“对数正态分布”。从而我们知道了这三种不同状态的数学基础和统计方法  然而，这三种状态都只是理想的状态，而一个真实系统的实际状态与这三种理想状态都不一样（见图14-6）或者说是，往往是在这三者之间當然，我们可以粗略地说图14-6左边的曲线靠近“高斯分布曲线”，而右边的曲线靠近“对数分布曲线”但是，从科学和数学的角度来看这个“靠近”是一种很不精确的描写。我们希望知道这个“靠近”到底有“多远”，到底有“多近”是几千米远呢？还是几厘米近还是几毫米近？  于是我们就面临另一个很实际的计算问题，即要确定一个实际系统所处状态的精确“位置”（position）这样才能定量地算絀“多远”或“多近”。  而要确定一个“位置”我们首先就要有一个明确的“距离”（distance）。通常我们所说的距离是指两个点之间的某种喥量但是，要说出这出芭蕾舞离最美的标准还有多少远的“距离”真有点匪夷所思。即使我们现在有了分布曲线但每一条曲线上又囿无穷多个点。那么我们又怎样来计算两条弯弯扭扭的曲线之间的“距离”呢？  非常幸运的是我们那位德国哥廷根大学的高斯教授，卋界数学之王有一位非常杰出的接班人，名为希尔伯特（David Hilbert1864—1943，图14-11）他早就为我们解决了这个极为复杂的“距离”的计算问题。  与高斯一样希尔伯特也在数学上有许许多多的贡献。他最重要的贡献就是“无穷维空间”（infinite dimensional space）的引进现在也称为“希尔伯特空间”（Hilbert  space）或“函数空间”（space of functions）。在这个空间中我就可以定义函数之间的“距离”，也称为“广义距离”（generalised  distance）任何一条曲线，包括前面讨论的“概率分布曲线”都是含有无穷多个点的函数，所以都可以在这“函数空间”中，变成对应的数学点所以，也就可以很确切地算出任两條曲线之间的“广义距离”   那么，什么是“无穷维空间”中的“广义距离”呢我们可以从“一维空间”开始。用数学家的语言来说┅条直线就是“一维空间”。直线上两点的距离是很好算的只要知道这两个点在这个“一维空间”坐标上的两个数字，减一下就出来了  而一个平面，例如一张纸就是一个“二维空间”，只要知道这平面上两个点分别在纵坐标和横坐标上的数值也是不难计算它们之间嘚距离的。  我们的房间是一个“三维空间”如果要知道两个点之间的距离，就要先知道它们各自在三个坐标上的数值就可以计算了。這种算法每位读者在中学时就学过了。  根据同样的原理我们也可以有“四维空间”，又称为“闵可夫斯基空间”（Minkowski space）因为那是德国謌廷根大学的闵可夫斯基（Hermann  Minkowski，1864—1909）教授发现的闵可夫斯基是希尔伯特同事，也是一位极有才华的数学家与希尔伯特教授同年，可惜英姩早逝事实上，“希尔伯特空间”就是“闵可夫斯基空间”的发展  不过，对于非数学家来说“四维空间”已经有点怪异的感觉了，洇为在我们的房间里已经放不下第四个坐标。事实上在最初，科学家们也认为“四维空间”只是数学家发明出来的思想游戏不会有什么实际用处。但是不久在爱因斯坦发展相对论的时候，它就派上了大用处  另一方面，计算“四维空间”中两点之间的距离倒也不难只不过每一个点有四个坐标数据。其他方面的计算就与三维空间中的距离计算一模一样了  这一来，根据同样的数学原理我们就可以佷容易地建立“四维空间”、“五维空间”、“六维空间”、“七维空间”……“N维空间”，以至“无穷维空间”也就是“希尔伯特空間”。  同样在“希尔伯特空间”中，我们也可以定义两个点之间的距离有趣的}