生命节律与自组织信息
文章作者: 周吉善 发表日期: 7/06/04 文章编号: 20030039
生命节律与自组织信息
《周易》是华夏文明的源头活水，其中的《易经》属于原典性文化，《易传》是以阴阳为纲纪阐释自然变化之理的哲理性思考。由于《易经》本身实际上是一种筮法，西方文化圈的人根本无法理解其奥妙，就称其为东方神秘；即使是在中华文化圈内，对它的看法亦呈现出两种针锋相对的观点。究其源我国的农业文明跟西方的工业文明不同，中国传统文化有三个非常明显的特点：1、具有极其深厚的天文背景；2、对时间持周期性循环的观点；3、对变化和运动持功能说而不是作用论。
由于节候的变化对农作物的播种时间和收成好坏关系甚大，远古时代的部落酋长就都要设置专业的监天官。这些人常年甚至是终生工作的时间正好跟常人相反；而又只有在主宰地球环境信息的太阳隐退之后，来自宇宙较深层次的信息才会发挥发用。所以由他们口授师承代代相传总结出的理论，一般人都会由于缺乏切身感受而无法理解和接受。比如跟筮法直接相关的“青龙东方木，主吉；白虎西方金，主凶”的说法，到底有设有科学依据，就一直是被质疑的一个焦点。
从宇宙线的方向看，它有不均匀性，来自西边的比来自东边的多一些，这叫做“东西不对称性”。依据今天普通人都该具有的科普常识，噪声就有可能引发多种疾病，甚至还会直接造成死亡，就更不用说高能粒子了。西方宇宙线射向地球的高能粒子比较多，对生命体的影响较东方自然就会比较凶些。依据物理学的传统，要讲作用就必须指出产生作用的具体物体，古人（甚至直到今天）虽然说不清楚具体的作用由何而来，却注意到实际存在这样一种“功能”，可以认为这种说法所包含的实质，就是一种了不起的科学发现。
华夏先民对《周易》的研究，从先秦开始已经有儒易和道易之分，汉代将阴阳、五行纳入易学之后，即出现了以象数解易、以义理解易和以黄老解易三种倾向。董仲舒提出的“独尊儒术”被汉皇室采用，儒易即得以用之于朝廷而大兴，道易遂流传于民间及隐退于山林而渐微；象数易与黄老易合流，进而出现数术和术数之分，二者皆流传于民间难登大雅之堂。《易传》有言曰：明乎天之道，察乎民之务。道易和儒易即分别沿着“明天道”和“察民务”两个不同方向发展，最终形成前者与自然生命现象联姻，后者跟社会人文现象结缘的两种趋向。本文只讨论术数问题，即通常所谓属于预测的分支。
术数的门派虽说很多，所用之数亦各不相同，比如说什么“载九履一，左三右七，四二为肩，六八为足，五居中宫”；或者是“一六为水，三八为木”之类，其中每个数所含的宇宙信息基本上也可以找出规律。但是跟宇宙深层的信息之源却相去甚远，难以揭示出人生与作为自组织系统的宇宙之间的必然联系，不属于本文讨论的内容。本文着重讨论2、3、5、8、10、12这几个数背后的物理学机制。
为研究中华科技史花费毕生精力的英国人李约瑟博士曾说：道家思想中包含着“真正而未诞生的科学”，所指当是生命科学而无疑。首先讨论生命的出现需要哪些条件：第一、生命当由自组织系统长达数百（乃至千）万年持续发挥作用演化而成；第二、生命节律有“锁频”到自然界周期过程中去的一面，比如季节和昼夜等；第三、考察人的脑电波发现，癫痫病患者发病时脑电波呈明显的周期性，而正常人的脑电波则近乎随机信号。即此三点可以判定，生命现象必然跟宇宙的自组织机制、时序的周期性变化及信息论中所谓的混沌存在着十分密切的关联。
进而讨论“自然界周期过程”的规律跟哪些条件相关。寒暑易节、春种秋实，日出而做、日没而息，人类从事农业生产的节律，由日、地、月三者的相对位置决定；三者相对位置的变化，正好跟宇宙信息变易的节律同步，并呈现出周期性循环，即基本上以360天为一个循环周期。综观世界上各种文化圈的纪时法，基本上都是一年12个月，一月30天；采用的方式大多是依据信仰选取一个起点，按照自然序数排列，比如1999年、2000年之类，唯有中华传统的十天干、十二地支纪时法，跟日、地、月的相对位置变化存在必然的关系，即天干和地支配伍的一个循环是两个月，六个循环为一年；地球绕太阳的周期变化也恰好是60年。即此一来，无论是对年、月、日哪一层次的周期来说，每逢甲子或壬午，日、地、月所处的相对位置就基本相同，这时候人类生存的环境将处于宇宙信息没有太大差异的时空点（误差不大于千分之十三）。故而可以推论说，十天干、十二地支配伍的纪时法中，包含着宇宙自组织演化的重要信息。
小结：以十天干、十二地支配伍纪时的方法，恰好跟日、地、月位置相对变化的周期同步，每一个纪时的单元（即干支）中，自然也就包含着一定的宇宙自组织演化的信息。
接下来讨论混沌和有序相互转化的条件，这需要从计算物理学兴起开始。
计算物理学的兴起是物理学的一次重大革命，它是以电子计算机为主要工具，通过计算对自然过程进行模拟实验，从而做出新的发现。然后由理论物理学对这些发现作进一步论证，并由实验物理学去检验。这一学科的开创者是费米，他在1952年设计了第一个计算机实验，由于他参加过美国研制原子弹的工作，既对当时世界上那台最先进的计算机有所了解，又可以借用那台计算机进行实验。实验的目的是将64个简谐振子组成一个1维力学系统，用以检验能量趋向均匀分配（即热平衡）的过程。结果却是经过相当长一段时间之后，能量重新复归于开始时的第一种模式。这个发现对物理学理论的冲击太大，因为它对80年来公认无误的玻尔兹曼“各态历遍”假说构成严峻挑战；即使是声名赫赫的物理学家费米，也不敢冒天下之大不韪。1955年写成的实验报告，直到他逝世后10年才被收入他的文选；该报告发表带来的结果是，混沌物理学、孤子物理学和分子动力学随之而诞生。可以通过对两个最重要的计算物理实验的剖析，讨论几个具有特殊意义的数。
1975年澳大利亚的梅发表了长期用罗杰斯蒂方程X明年=γX（1－X）模拟鱼群盛衰的结果，经大量数值计算，他发现当参数γ为2.7时，种群数为0.6292，参数增加时种群数稍增。当γ>3时，曲线一分为二，种群数在不同年份交替地在两点之间振荡。参数再增大，振荡裂而为4……直至无周期。这个实验提供了一条由有序通向混沌的道路，被称为倍频分岔，即有序和混沌的关联为2n，实现分岔的临界值为3。
梅实验的结果马上受到费姆鲍根的关注，他决心要计算出分岔的参数，很快就发现这些数字是几何收敛的，在计算器的精度内得到这个收敛是4.669。后来对一批包括正弦函数的非常不同的函数计算的结果，发现收敛的前五位均为4.6692。他意识到这是自然界的一条新规律，4.669被称为普适结构常数。
小结：数学方程（即函数）描述的是有序，从有序进入混沌的道路是2n，发生变化的临界值是3；从混沌达到有序的普适结构常数为4.669，量子化后即为5，也就是说决定由混沌到有序的普适结构常数可以取5。
天津大学崔君达教授在《晶体和分子中的对称性及其破缺》中写道：“最复杂的还有遗传密码DNA和RNA的巨型分子，它们都是由四种不同的基本单元组成，这八种单元在正常生物体内又都是左旋的，并且都具有同分异构体。所以，这八种不同的基本结构的延伸理应得到一种八重的（四个左旋、四个右旋）不对称时空结构”，而“这种空间（对于相同的时间轴）不可区分性的破坏，所伴随的可观测现象正是神奇的生命现象”。现代物理学已经确认时空结构是动力学的量，八种时空结构理应被理解为八种不同的能级状态。基础化学理论揭示出，原子的最外层电子不超过8个；霍金曾说：“人们不得不相信，观测到的粒子中的许多或者大多数……不是真正基本的，它们是基本的N=8粒子的束缚态”。《爱因斯坦的梦》中也指出：“宇宙学有迹象表明，8是各类粒子数的上限”。
小结：有序和混沌关联的通道为2n，分岔值为3；从混沌到有序的几何收敛值可近似地取5，最终的时空结构状态为8！《易经》八卦筮法中包含的一组数，跟现代科学发现的这些参数吻合得天衣无缝，由之决定着混沌——有序——混沌周期性转化的基本规律。
最后讨论自组织系统。80年代兴起一种“元包自动机”模型，该理论的基本思想是：自然界里许多复杂的结构和过程，归根结底只是由大量基本组成单元的简单相互作用所引起，为模拟包括自组织结构在内的复杂现象提供了强有力的手段。而自组织系统只有具备正、负反馈两条回路，才可以保证系统长期通过自稳和自生保持平衡；为此就要求系统中的单元个数又必须能够保证两条反馈回路在各单元之间的运转，既符合周期性循环的规律，又不会出现相互交叉或重叠。海南师范的陈继元先生已经用图论严格证明，自组织系统的单元个数能够满足上述要求的充分而必要条件是P=5、8、10、12。单元个数取最少即是5，如果将它分为阴和阳两类，总数为10依旧可以满足上述要求；有趣的是除5之外，任何一个数和它的2倍数，均不能同时满足自组织系统充分而必要的条件。1996年8月1日《光明日报》和《科技智囊》以“科学理解易学，弘扬优秀传统文化”为宗旨联合征文，要求从数的角度阐明易学的科学性，拙文“易学自然观”入选发表在1996年第10期《科技智囊》。该文分别以自然观、生化论、作用说、状态式、时序谱为小标题，讨论了2、3、5、8、10、12这几个数的实质和物理机制，得出的推论是：
人由谁创造？星系和天球的运转由谁推动？整个宇宙大自然的生生化化由谁主宰？易学给出的明确答复是：一不是神灵，二不是上帝，而是在冥冥之中自行运转着的2、3、5、8、10、12。
阴阳、五行、八卦、十天干、十二地支中包含的几个数，原本是决定宇宙自组织运转程式的一组密码——现代科学的成果已经足以能够揭示出这组最为神秘的数字之真谛。
又经过五、六年的执著探求，终于从混沌物理学、自组织理论和信息论中找到了这组数字相互作用的物理机制，进一步确证了1996年结论之不谬。
更进一步研究还发现，1（整体）、2、3、5、8属于斐波那契数列，这个数列有许多有趣的性质，比如线段的黄金分割中，两条长短线之比的渐近分数为1/2、2/3、3/5、5/8……=0.618，该数列的这个性质被称为优选法（即0.618法）。那么，如果要说由1、2、3、5、8组成的八卦序列完全符合自然界自组织演化的优选法，恐怕不能说没有道理吧。再就5、8、10、12而言，又都能满足自组织系统持续发挥作用的充分而必要条件，一个不多，一个也不少，确实是太让人不可思议了。
马上就有人会反驳说……。请先不要以西方文化为参照，去质疑在生产力极度低下的几千年前，华夏先民怎么能会有如此高智慧，怎么能会发现现代科学都难以讲通的自组织机制；最好还是先沉浸到博大精深的传统文化的海洋中去吸收点营养吧！
我们的回答是：中西文化知识体系和思维方式不同，获取宇宙信息的时间环境和方法迥异；作为现代人应该为人类文明的殊途同归感到欣幸。请不要忘记：我们都是炎黄子孙；也应该正视：自己的知识结构已经全盘西化。最起码的职业道德和科学态度应该是：敢于承认客观事实！所谓的科学发现，无非是找到了原来不清楚其如何关联的事物的关系链。
最后再讲一个小插曲：载入史册的首次撼动物理学定律的是炎黄后裔——李政道、杨振宁和吴健雄；费米通过数学实验发现能量“近回归”，对“各态历遍”提出严峻挑战，虽说比证明“弱相互作用宇称不守恒”还早三、四年，却不敢将实验结果公之于众，不能说不是对迷信西方科学绝对正确的小小讽刺。原因究竟何在呢？
它山之石，可以攻玉——最好还是深刻体悟一下先民们留下的古训吧！
参 考 书 目
（1）倪光炯等著 近代物理 上海科技出版社 1979年
（2）董光璧等著 世界物理学史 吉林教育出版社 1994年
（3）崔君达著 晶体和分子的对称性及其破缺 天津大学出版社 1991年
（4）(英)霍金著 杜欣欣等译 霍金讲演录 湖南科技出版社 1995年
（5）宋健主编 现代科学技术基础知识 科学出版社 1995年
返 回 主 页
|