第3篇从干细胞的监测看《后现代理论医学》与《现代医学》思

杨鸿智 · 发表于 2004-10-15 00:20:00

第3篇 从干细胞的监测看《后现代理论医学》与《现代医学》思想方法的不同fficeffice" />

作者：

中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智

在我的第2篇文章：《后现代理论医学》内容的通俗介绍，在网上贴出以后，立刻得到《医学信息学论坛》版主的关注。版主老ffice:smarttags" />ersonName w:st="on" ProductID="包">包ersonName>先生的帖子写道：“确实很有意思。体内干细胞是很难观测的。能否介绍一下有没有在体内原位观测干细胞是否被激活的新方法，还是与刺激血细胞增生一样计量血细胞的含量。”在这里，我首先对斑主的关心表示感谢，然后，我来回答这个问题。

我的回答是：我现在并没有在体内原位观测干细胞是否被激活的具体方法。但是我可以通过患病器官形态和功能的改善，判断出干细胞是否被激活的情况。这里突出要表现了《后现代理论医学》与《现代医学》思想方法的不同。这个问题，本来就是我在后面的文章中所要讲的，也只有在全面接受了《后现代理论医学》知识以后才能理解的。但是，现实的情况却是，如果这个问题不解决，人们就会说你不科学，而拒绝接受《后现代理论医学》。这成了一个悖论：只有用《后现代理论医学》的观点才能理解不用观察干细胞的情况也知道干细胞已经被激活；而如果你不能说出干细胞是否被激活的事实，人们就不相信也不会接受你的《后现代理论医学》。

悖论存在的本身，就是机械论与辩证法矛盾的表现。所谓是悖论，就是说站在机械论线性因果关系的立场上看，这件事是不可能的；可是，站在辩证法的立场上看，这件事又是可能的。下面我们就来分析一下在干细胞问题上，两种思想方法的不同。

首先来分析现代医学的思想方法。现代医学的思想方法可以说是一个直接的线性因果关系。即：决定论--线性因果关系：机械论的决定论思想认为任何物质的相互作用一定有一个确定的结果，而且因果关系是直接相连的，不可能存在其它中间环节，当然更不承认有原因无结果相互作用，因此，决定论也常称为确定论。机械论的这种决定论，常表现在数学方程有解，而且这个解可以作成线性图表示出来，因此，又称为线性因果关系，贝尔纳内环境平衡理论所产生的现代医学的平衡调节方法也完全应用这种线性因果关系的指导思想，认为给机体一个作用，一定会产生一个确定的结果。在系统论未出现之前没有人怀疑这种思想有什么错。决定论是同非决定论对立的理论。它承认因果关系的客观性、必然性、普遍性，是不依人们的意志为转移的规律性。机械论认为任何事物都有一个具体的物质的原因这一点，对于反对中世纪神学，使自然科学从神学中分离出来是必要的和有巨大历史意义的。

这个思想方法产生的一个结果是：如果知道一个结果而不知道这个结果的原因；或者，知道一个原因而不知道这个原因回产生什么结果，人们都会停止前进的脚步，直到发现了这个“原因”或者“结果”以后再前进。很久以来，人们没有觉得这有什么不对。认为因此而耽误的时间是不可避免的。

作为一个知识点，我现在要指出的是，这个情况已经被科学的发展所改变。系统理论的出现使我们有了一个新的观点。原来，世界上的物质分为两大类，一类是简单物质，另一类是复杂物质。复杂物质是由简单物质按等级层次原理有机组合的物质，复杂物质称为“系统”，复杂物质的组成部分称为“子系统”。机械论只适用于简单物质的简单运动，不适于复杂物质的复杂运动。系统的整体功能状态是由子系统之间的相互作用决定的。子系统之间的相互作用常呈正反馈性质，有破坏系统整体稳定趋势。系统为保持整体稳定有中枢调节控制系统，中枢调节控制一般属负反馈性质。系统整体功能大于子系统功能之合，任一子系统的运动状态不能说明更不能替代系统整体的功能状态。系统论的出现说明牛顿机械论不适用于对复杂物质的研究。

从机械论的观点来看，一个外力作用于系统是回产生两个结果。一个是直接接受外力作用的局部子系统的变化，另一个是系统整体的变化。这两个变化的结果都是与机械论的科学定律不符合的。子系统的局部变化因为受到系统内其他子系统的影响而不同于该子系统脱离系统影响时单独受力时的情况。而系统整体的变化更是因为有了系统内众多子系统相互作用的参与而与用机械论定律分析的S果大相径庭。

这个问题早在100年以前就解决了。这就是量子力学的一个重要原理，即：测不准原理：在微观高速运动系统中，速度与位置不可能同时准确测量。这些说明，直接的线性因果关系在研究系统问题是已经没有像研究简单物质时那么重要了。一个大家都知道的事实上，在生命和疾病问题的研究中，我们已经发现和正在发现越来越多的因果关系，每一次我们都认为是找到了最后的原因，但是不久就又发现这个原因是另一个原因的结果。

下面我们再来看复杂系统的特点。

第一个重要特点是对初始条件的敏感依赖性。

系统的长期行为对初始条件的敏感依赖性是混沌运动的本质特征。这也就是人们当今常说的所谓“蝴蝶效应”。我们中国人常说，“差之毫厘，失之千里”，讲的也是这个道理。在西方，控制论的创立者维纳引用过一首民谣对这种情况作了特别生动的描述：

钉子缺，蹄铁卸；

蹄铁卸，战马蹶；

战马蹶，骑士绝；

骑士绝，战事折；

战事折，国家灭。

马蹄铁上缺了根钉子是一件微不足道路的事，但经过逐级放大后，竟然导致了整个国家的灭亡这种灾难性的后果。蝴蝶效应这个形象的比喻把对初始条件的敏感依赖性这一概念讲得活龙活现，惟妙惟肖，入木三分。在牛顿的旗帜下前进的科学家们，事实上还挥动着另外一面旗帜，上面写道：只要近似地知道了一个系统的初始条件和理解了自然定律，就可以计算系统的近似行为。这一假定其实存在于科学的哲学核心里。就像一位理论家喜欢对学生们讲的，“西方科学的基本思想是，当你试图解释地球表面一张台球桌上的运动时，完全不必考虑另一个星系里某个行星上一片树叶的飘落。极小的影响是可以忽略的。事物的行为方式有一种收敛性，任意小的影响是不会放大成为任意大的效果的。”从经典科学的角度讲，近似和收敛的信念是很有根据的，它确曾起过作用。1910年，确定哈雷彗星位置的小误差，只会对预言它1986年的回归产生小小的误差。对于今后几百万年，这一误差也永远是小的。计算机为宇宙导航也遵守同一假定，近似准确的输入导致近似准确的输出。全球天气预报的先驱者们也是这样做的。

众所周知，动力学系统的行为或运动轨道决定于两个因素：一个是系统的运行演化规律，在数学上就是动力学方程；另一个就是系统现在的状态，数学上称为初始条件。一个确定性系统在给定了运动方程之后根据“存在唯一性”定理，轨道唯一地取决于初始条件，通过一个初值，有且只有一条轨道。 这就是系统行为或轨道对初值的依赖性。按照经典力学观点，轨道对初值的依赖性是不敏感的。就是说，从两个相邻近的初值引出的两条轨道始终相互接近，彼此在空间偕游并行。这叫做初值的小改变引起轨道的小偏离。这也是微分学思想的核心，它主导了科学思维达300年之久。可以严格证明，一切线性系统对初值的依赖都是不敏感的。长期以来，人们实际上默认一切确定性系统都是不敏感地依赖于初值的。但是，混沌研究改变了这一观点。处在混沌状态的系统，运动轨道将敏感地依赖于初始条件。从两个邻近的初值出发的两条轨道，在短时间内似乎差距不大，但在足够长的时间以后，必然呈现出显著的差别来。当然这里所说的时间足够长在不同的系统有所不同，彼此的差别可能很大。从长期行为看，初值的小改变在运动过程中不断被放大，导致轨道发生巨大的偏差，以至在相空间中的距离要多远就有多远。这就是系统长期行为对初值的敏感依赖性。

把这件事情与干细胞的问题联系起来我们就会发现，我们所说的某些药物能够促进干细胞的生长，绝不是线性因果关系那么直接和简单。干细胞的生长是药物引起的一个正反馈过程的结果，掌握这个正反馈过程的方向可能比知道干细胞生长的结果更重要。当然，能够知道干细胞生长的结果是一件好事情。但是，在由于技术条件限制，暂时不能知道干细胞生长的情况时，能够知道这个正反馈过程的方向是非常重要的事情。这样可以使我们在常规应该停止前进的时候能够继续前进。

系统的另一个重要特点是长程关联——长期行为的不可预见性。

所谓混沌运动的长期行为的不可预测性，其中最主要的一个内容就是混沌运动的“逐步放大”的效应。也即“蝴蝶效应”。前面讲了许多不可预测与可预测的辩证关系，说混沌运动宏观是可预测的，微观是不可预测的，这在许多人仍是不好理解的。关键还是一个阄侍猓?从猛?桓龈拍睿?枋隽嚼嗖煌?灾实脑硕?Ｆ涫担?导虻ヒ坏悖?镁?淇蒲У募虻ジ拍睿??鞯脑げ猓?诟丛釉硕?忻挥械玫绞迪郑??蚴窃诟丛釉硕?校?跏继跫?环糯罅恕Ｗ詈蠼峁?蟮接镁?涞募虻ハ咝砸蚬?叵滴薹ɡ斫狻Ｒ虼耍?煦缭硕?奶氐愠?谝桓鍪恰俺跏继跫?拿舾行浴蓖猓?诙?鼍褪恰爸鸩椒糯笮вΑ薄６?飧龇糯笮вσ彩浅跏继跫?舾械闹苯釉?颉５比唬??恕霸?颉蓖猓?颐腔褂?咛逖芯吭备丛酉低澄?裁椿峤?畛醯脑?蚍糯竽兀空馐且蛭??丛游镏识加懈丛拥慕峁梗?恳桓鲎槌刹糠郑?酉低扯加肫渌?喔鱿低秤泄叵担?嗷プ饔茫?⒆槌晌尴尴嗷プ饔玫耐?纭Ｕ庋??饔糜诟丛游镏手心骋桓鲎酉低车男畔ⅲ?嵩谝欢问奔浜螅?刈鸥丛游镏誓诓肯嗷プ饔玫耐?┐?/SPAN> 、散布。这样，就形成了初始条件扩大的途径、模式。再有，每一个接受作用的子系统它的接受和再发送，也不是简单的镜面式的反射，它都有一个自己的加工过程，这样，随着逐级传播，不但有一个空间的扩大过程，还伴随着质量、内容的充实，扩大过程。举一个简单例子，我们经常会在电视上看到这样一种文艺节目，令一组演员排成一排，由第一个人说一句话传给后面的人，并依次传到最后一个人，然后往往出现很大差距，并由此引发观众大笑不止。或者，由第一人作一个动作，后面的人依次学习，下传，到最后一个人时那动作已经完全不同了。这个表演就充分显示了信息在复杂系统中传播时的放大效应。这个放大效应得以出现，有两个条件：（1）要有许多人传播，人越多，放大越明显；（2）参与传播的每个人都有自己的再加工能力，如果没有这个能力，信息就不会改变、放大。

混沌运动有了初始条件的敏感性和放大效应之后，在此基础上就出现了“长程”关联的特点。这就是指：初始条件，经过一个相当长的传播过程后，得到了一个放大的结果，那么，我们反过来仍就会宏观地认定，这个表面上，用形而上学的经典力学无法理解的后果仍旧是与初始条件有关的。即如果我们现在是站在经典牛顿力学的水平上，我们就会说，这个结果是不可预测的，可是，如果我们站在系统理论，站在混沌论的水平上，我们就会清楚的知道，这个初始条件一定会在一个长程传播之后，得到一个放大的结果。这就象我们在看电视的那个表演之前，我们一定会知道最后一个人听到的那句话一定与第一个人说得那句话不一样。

这样，我们这一节的内容，就是讲混沌运动有如下三个特点：第一，初始条件敏感。第二，信息传播逐渐放大。第三，这两个过程合在一起就表现为长程关联。而所有这些特点，都是实在的，可预测，可操作的，而这些对于经典牛顿力学来讲，却成为“长期行为的不可预测性”。所以，我们要理解，同一个事实，站在不同的理论立场上有两种不同的说法，对于复杂物质的混沌运动，站在后现代系统理论的立场上，正面表述就叫做：初始条件敏感，逐步放大，长程关联，而现代机械论科学的水平就叫做“长期行为的不可预测性”。另外，还有一种人，还有一种立场，即用机械论的语言说明系统论的概念，这种表述方法就是说混沌运动是整体运动可预测，局部运动不可预测。凡是听到这种说法的人都有点“说不清”的体会，而对于某些人来讲“说不清”似乎就是辩证法，其实不是辩证法说不清，而是他们自己没有真正弄清系统理论与机械论的区别，没有弄清复杂物质与简单物质的区别。

小结：

用现代医学的观点，我们可以说药物引起干细胞生长，再引起器官重构。但是，实际上，它们之间不是一个简单的线性因果关系。在暂时不能知道干细胞生长的情况时，能够知道这个正反馈过程的方向是非常重要的事情。这样可以使我们在常规应该停止前进的时候能够继续前进。

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