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2-3 耗散系統、生命、與中醫
原文 | 我的觀點 | 他人觀點
沈藥子 于 丙戌年小滿

非線性物理學中有種結構稱作耗散系統(dissipating system),又名耗散結構 (dissipating structure),它是門方興未艾的新科學,由比利時化學家、物理學家普立高津(Ilya Prigogine)所提出,並因此於1977年獲得諾貝爾化學獎。耗散系統與混沌(chaos)、碎形(fractal)、全像(holography)、非線性數學等等科目有著緊密的關係。

所謂耗散系統,乃指一非線性動力系統不斷地從周圍環境吸收物質、能量、與資訊(負熵),又不斷地排出物質、能量、與資訊(正熵)至環境中,在這出入的過程中,該系統會展現出在時間或空間上某種固定或動態重複變動的樣式(pattern),此樣式即耗散結構。

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耗散系統是傳統基礎科學所陌生的,它有幾項特性:

  • 其一,它有碎形的特性,亦即它產生的樣式具有不斷自我重複的特質,在每個局部的結構都包含全部整體的樣式,它的維度不是整數的,它的複雜度是無窮的,它的樣式雖自我重複,但同中有異,異中有同 (圖1);
  • 其二,它產生的樣式決定於它與週邊環境的互動程度及週邊環境的條件,意即,樣式的產生是有邊界條件的;
  • 其三,它的系統有不連續態(state或phase)的概念,當邊界條件變更時,系統會從一態躍遷到另一態,而在混沌組態下,系統的可能的態有無限種,綿綿密密地連接在一起,任何邊界條件的些微改變都會讓系統跳離原本的態,進入另一個可能全然不同於原先的態,此即著名的蝴蝶效應。此有似電子在位能受限時會有幾個不連續能態,當電子的能量足夠時,才可躍遷到另一態;而不受限的自由電子則有無限的連續態,任意的能量擾動都可令電子跳到另一態。

Mandelbrot set全貌

Mandelbrot set的局部放大

局部的局部再放大
圖1、著名的碎形圖例「Mandelbrot set」 (引自Wikipedia)

我們的生活周遭,其實充斥著耗散系統,比如生命即是一種,它不斷的從周遭吸取物質、能量、與訊息,也不斷地放出,物質、能量、與訊息,在這樣的流動之中,展現並保存了生命的樣式(結構),一旦停止了這種規模的物質、能量、與訊息的交換,生命的結構就無法繼續維持而崩解。城市也是。

在大環境中,影響生命最深的,就是地球表面的巨大耗散系統,太陽是最主要的能量與資訊的提供者,其充要邊界條件就是地球與太陽保持目前的距離、黃道與赤道保持目前交角;並且,地球上有水、有日週期、年週期,當太陽的光、熱、與內含的資訊打在地球表面時,地表便開始發生蒸騰、對流,在特定條件下,耗散結構於焉產生。這就好像一個水壺擺在爐子上,在特定的溫度與時間的煮過後,水壺中會開始出現複雜的對流樣式,這種樣式也是種耗散結構。而在地球這個巨大的水壺中,在這恰到好處的邊界條件下,生命的樣式漸漸被蒸騰出來,故我說「日蒸大地,萬物耗散。」

生命的樣式就是耗散結構,它必然滿足先前提到的三個原則,它是個碎形,裡裡外外,從極微細的局部到整體,無不展現著一種自我重複的樣式,它的結構樣式必然與邊界條件息息相關。簡言之,地球與太陽,甚至包括周邊衛星、行星,乃至遠方恆星的組態決定了生命的樣式。它的系統有態的概念,不同態有不同的樣式,而態則決定於輸入系統的能量與訊息的多寡,所以地表隨著邊界條件的改變而有不同品類的生命。從這裡,吾於是假設生命並非因進化而產生,乃是地球這種組態與邊界條件下的必然結果。因為邊界條件的改變,導致了蒸騰於地球表面的耗散結構產生了變化,於是有了不同的生命樣式,而被誤以為是進化。何故?若將地球搬離目前的軌道,或更近或更遠離太陽,或改變黃道、赤道交角,則地球從太陽得到的光熱與訊息等組態立刻會改變,地球表面的所有樣式,包括大氣與生命的,立刻會隨之丕變。若邊界條件實在不足,甚至會消失,例如遠古的恐龍時代,很可能是因為地球的軌道大氣等邊界條件不同於目前的,導致當時有著那樣的生命樣式,當地球的邊界條件因為某種因素而大變(例如彗星的撞擊),導致邊界條件的改變,則地表的耗散結構樣式亦隨之改變,於是舊有物種滅絕,新的物種產生。

地球上的任一生命體,在時間與空間上,都無不在模擬著地球這個巨大的母耗散結構,這也是耗散樣式的特質之一,從極細微到整體,無不展現結構上的自我重複。從一個未受精卵開始,卵即像地球,精子就像從太陽來的光熱與訊息,當精子射入卵子後,另一小天地的化生於焉展開,於是太極分兩儀,兩儀分四象,四象生八卦,八卦定乾坤,完成了另一個生命體,一個小天地。之後,橫膈以上像天空,兩個肺中充滿了空氣流,心臟像是太陽高掛在空中,不斷的脈動以散發出光與熱(即血管的血流)到全身,體液像湖海,滋養並保溫。事實上,人體的水分所佔比例與成份也頗似海洋在地表的比例與成份,而這也解釋了心臟何以演化為間歇地跳動、而非連續式泵浦的疑問,因為日週期的關係,地表也是日夜間歇地受到太陽的光與熱,非連續式的。橫膈以下的胃腸等臟器像大地,任何飲食進入後都會被轉化成營養,以滋育這個小天地間的每個生靈(細胞)。身體的每個細胞實際上也是個小世界,也是耗散系統,例如粒腺體就像太陽,不斷地放出光與熱,筆者於是猜測,粒腺體想必也有著如日夜般的脈動節律,只是目前的生物學尚未發現。所以筆者認為,受精卵所重演的,不僅是地球生命的演化史,也是在展現目前活生生的地球。

沒有了太陽的蒸照,甚或蒸照的條件不足或太過,都不會產生生命這樣的耗散結構。那麼,生命這種耗散結構,須在怎樣的條件下?又會產生怎樣的樣式?條件是,須在目前生命所能接受的溫度範圍內,也就是太陽與地球保持目前的軌道距離,黃道與赤道有目前的傾角,須有日週期與年週期,而它可產生的主要的巨樣式即四季。四季者,四種巨環境的明顯的樣式、能量、及顏色的改變。從太陽來的光與熱若太過或不及,都會使整個樣式偏離,甚至消失。換言之,地球現在所處的組態正是產生目前生命樣式的最佳邊界條件。

四季的樣式是耗散結構,它分別代表四種能量屬性───春,四散,青色;夏,上升,溫暖,紅色;秋,收斂,白色;冬,下降,黑色。它有著在不同時空不斷自我重複的特質,在空間上有東西南北,在時間上有春夏秋冬,同一時間,我們可在北邊見到冬天的景象,在南邊見到夏天,在東邊見到春天,在西邊見到秋天,不同時間,我們可在一天的半夜感受到冬天,早上感受到春天,中午感受到夏天,傍晚感受到秋天,甚至一個月的週期也有四季的樣式,海有低潮滿潮等等,四季的樣式讓我聯想到用牛頓法在複數空間所產生的Z4=1碎形結構(圖2),在四組解的交界展現出不斷自我重複、變化萬千的碎形宇宙。


圖2、Z4=1的複數空間牛頓解之碎形結構
(引自《混沌》彩圖,天下文化出版)

生命既是地表的耗散系統的一部份,是整個碎形中的一小塊,自然也具備了整個地球的無限繁複的樣式───麻雀雖小,五臟俱全。生命體內,在時間上有春夏秋冬的變化,在方位上也有春夏秋冬的不同,例如左為春,右為秋,上為夏,下為冬,孩提時是春,青壯年是夏,中年是秋,老年是冬,其臟象機能可依春夏秋冬的屬性劃分,如肝為春,心為夏,肺為秋,腎為冬。心臟的每一次搏動,都代表著一日夜的更替。從全像觀點,人體的許多部位可反映出整體的機能狀況,甚至可作為治療點,例如寸口脈動、面診、舌診、耳穴、第二掌骨,乃至一個細胞也可視為整個人體或天地的具體而微的縮影。

古哲從仰觀天象,俯查地理的觀察中發現到了耗散系統的特質,其樣式與規則不斷的在整個大環境甚至人體中自我重複,並將耗散系統的特點發揮應用的淋漓盡致,而有了陰陽五行、五運六氣、天人相應等學說,特別是將之成功地應用在醫學上。地球上的最大陰陽就是日夜的變化,它是地球上耗散系統的邊界條件之一,它穩定且絕對地影響著地球上的所有耗散樣式,五行學說乃四行───春夏秋冬四種樣式與能量模式加上大地所構成,大地是背景,四行在大地的基礎上交錯變化,有如萬花筒般令人目眩。

陰陽五行等學說是中醫學的根本,它不斷地提供各朝各代的醫者予創新、創造的能量,使中醫生生不息,從數千年的應用不衰可知,它肯定有著更深層的內涵等待發掘。陰陽五行學說超越現代理解,現代中醫主流以為陰陽五行不科學,少談甚或恥談陰陽五行,這著實是種倒退。一個學問若失去或否定其根本,這樣的學問是否還有未來可言?

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