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1700724170 普里高津跨的第一大步是从“封闭系统”的研究到“开放系统”的研究。与“封闭系统”相反,“开放系统”是不停地与外界交换物质、能量和信息。换句话说,外界可以向“开放系统”输入“负熵”,从而使系统内的熵值减少。
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1700724172 “负熵”这个单词听起来很学究气,有点吓人,其实很简单。例如在图7-2那个实验中,其实有个非常严格的限制条件,那就是只能闭着眼睛摇这块平板,不能做任何其他的动作,因为这是一个“封闭系统”,不能动手动脚。至于其他的观察者,更必须是“观棋不语真君子”,只能眼睁睁地看着“熵值增加”,越来越乱,毫无办法。
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1700724174 但是,在“开放系统”中,那就大不一样了,您不但可以发表意见,还可以动手动脚。这样一来就简单了,不用35,702,052年,只要一分钟,您就可以把所有右边的小球都拣到左边去,马上使“熵”回复到最小值。用学究性的语言来说,我们这种动手拣球的行为,就是向这个系统输入大量的“负熵”(negative entropy)。
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1700724176 原来,“输入负熵”是这样简单,每个幼儿园的孩子都知道。说来也奇妙,发现新大陆也是同样的简单。据说,当年哥伦布航海回来,根据葡萄牙女王当初的许诺,一点战功也没有,就当上了海军大将,有人就不服气,说那有什么了不起,只不过原来是向东驶到印度,现在是向西驶到印度,每个人都会。哥伦布听到了这种流言,就在一次宴会上请在场的人做一件事,那就是把一个鸡蛋的尖头向下竖在桌子上。大家都傻了眼,摇摇头,这怎么办得到。于是,哥伦布就拿起一个鸡蛋,尖头向下,轻轻地一敲,鸡蛋就稳稳地竖在桌子上了。这也真的很简单,但就不是每个人都能想到的。
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1700724178 “开放系统”也是一样的简单,然而却让全世界无数极为聪明的科学家花一百年才想到。所以,如果我们把“封闭系统”称为科学中传统的“旧大陆”,那么,“开放系统”就是科学界中的“新大陆”。
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1700724180 更重要的是,许多生命现象都与这片“新大陆”有关。其实,早在1944年,量子力学的祖师爷,奥地利物理学家薛定谔(Erwin Schrodinger,1887—1961)就指出生物体可以通过饮食和呼吸引入“负熵”,从而保持高度的有序状态。
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1700724182 薛定谔不但是个天才的科学家,还是一个先知型的科学家,他写的“薛定谔方程”,从20世纪50年代起,就成了量子力学最大的基石,是量子力学的基本方程;他所预言的“非周期晶体”,在20世纪60年代,导致了DNA中三联体密码的发现;他所讨论的“负熵”,直到20世纪70年代才在“开放系统”的研究中被重新发现,也是成就“耗散结构”的基本条件。可惜,直到今天,还有许多生物学家还不知道“开放系统”、“熵”和“耗散结构”这些非常基本的概念。
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1700724184 第二大步:从“平衡态”到“远离平衡态”
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1700724186 普里高津跨的第二大步是从“平衡态”的研究到“远离平衡态”的研究。所谓“平衡态”就是一个系统已经达到了“熵”最大,也就是处于一个极为均匀的状态。
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1700724192 看不见的彩虹:人体的耗散结构
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1700724194 图7-5从“平衡态”到“远离平衡态”
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1700724196 例如图7-5a中的锅子里的水就处于温度均匀的状态,也就是处于“平衡态”。
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1700724198 然后,我们把锅子下面的电炉打开,但只是微微加温(见图7-5b)时,锅子里的水就自下而上,一层一层地升温度,每层都保持温度均匀,也就是说,每一层还是处于小小的“平衡态”,我们称这种状态为“准平衡态”。
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1700724200 在这种“准平衡态”,我们还是可以应用“平衡态”的方法,一层一层地计算每层的温度和熵等参数。这就是普里高津工作之前物理学的状态。
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1700724202 然而,如果我们把电炉的温度开得很高,锅子里的水就会沸腾,(见图7-5c),这时,就称为“远离平衡态”。这时,仔细看去,沸腾的水好像是万马奔腾,毫无规律而言,也就是好像处于极端的混沌状态。多年来,科学家都对此望而生畏。然而,普里高津确实是与哥伦布一样勇敢,闯进了这个可怕的“远离平衡态”,发现了一片新天地。他发现,在“远离平衡态”时,并不是越来越乱,而常常会出现一种新的“结构”,一种动态的“结构”。
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1700724204 例如,如果我们从这只锅子的上面向下看,就可以看到水面上有很规则的花纹。只要能量的供应是稳定的,这种花纹也是稳定的。所以,普里高津发现,在“远离平衡态”时,一种新的“秩序”(order)会从“无序”(disorder)中出现。
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1700724206 第三大步:从“静态结构”到“耗散结构”
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1700724208 普里高津跨的第三大步,也是最重要的一步,就是从“静态结构”的研究到“耗散结构”的研究。事实上,这也就是“结构”概念上的一次革命。而这一对“结构”认识上的飞跃,最终会导致医学上的革命,即发现经络系统的功能所对应的结构,并不是传统意义上的“静态结构”,而是一种“耗散结构”,并且是电磁驻波形成的“耗散结构”。
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1700724210 当然,从另一方面来说,“耗散结构”又不是新的了,不但中国古人在发现经络系统时就发现了它,而且像瀑布、火焰、泉水、喷泉、旋涡、龙卷风、闪电等等“耗散结构”,也是我们常常能看到的。
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1700724212 所以,“耗散结构”的发现真的很像发现所谓的“新大陆”,即今天的美洲。事实上,早在哥伦布之前,地球上早就有了美洲这块大陆,并且也是一块古老的大陆,只是没有美洲这个名字。而且,今天被我们称为美洲印第安人的民族,早就居住在那儿,对他们来说,美洲怎么也不能说是“新大陆”。
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1700724214 然而,“新大陆”的发现却并不是没有意义的。正因“新大陆”被欧洲文明重新发现了,才使得这块古老的大陆得到了新生,成了“新大陆”,并且反过来大大地丰富了古老的欧洲文明。
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1700724216 这样,也许我们就可以明白,“耗散结构”这一“新大陆”的重新发现,在现代科学和现代文明中的重大意义。
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1700724218 事实上,只有“耗散结构”这一“新大陆”的重新发现,科学家才有可能从现代科学的角度来重新认识“经络”这一古老而又神秘的医学。并通过对这种古老医学的现代科学研究,使生物学和生理学揭开了一个全新的篇章。
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