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16温弗里。
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17温弗里。
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传统心电图只能给出一个粗略的一维记录。在心脏手术期间，医生可以取下一个电极，把它放在心脏的不同位置上，在十分钟内对多达五六十个位置取样，从而生成某种复合图像。但在心室颤动发病期间，这种技术就派不上用场了。这时心脏抖动得太过厉害。艾德克的技术则严重仰赖计算机实时运算，它在一张网上嵌入 128 个电极，然后像给脚穿袜子那样，把网套在心脏上。电极记录下每个电脉冲流经心肌时的电压场，然后计算机生成一幅三维立体心电图。
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艾德克的短期目标，除了检验温弗里的理论想法，还包括改进用于除颤的救命电子设备。18 医疗急救人员都配备常规版的心脏除颤器，可以朝一名发病病人的胸口输出一股很强的直流电。心脏病学家也已经开发出一种实验性质的可植入高风险病人胸腔的小型设备，尽管判断病人的发病风险仍然是一个挑战。这样的植入式心脏除颤器，比心脏起搏器稍大，平时待命不动，但一旦颤动发生，就在适当的时机释放一个电脉冲。艾德克开始收集相关的科学理解，以期可以使心脏除颤器的设计更像科学，而非一个代价高昂的猜谜游戏。
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18艾德克。
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为什么混沌的法则也适用于心脏，适用于其独特的肌肉组织（心肌细胞相互连接成网，传递着钙、钾、钠等离子）？这个问题让麦吉尔大学和 MIT 的一些科学家深感困惑。
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麦吉尔大学的利昂·格拉斯及其同事迈克尔·格瓦拉和阿尔文·施里尔投身于堪称在非线性动力学整个为期不长的历史上最常被讨论的研究方向之一。他们使用了培养了七天的鸡胚心肌细胞的聚集体。19 这些聚集成团的细胞球直径只有 0.1 毫米；当被放在一个培养皿中并被晃动到一起时，在根本没有外部起搏器控制的情况下，它们就自发地以大致每秒一次的频率开始跳动起来。这样的脉动透过显微镜清晰可见。下一步则是施加一种外部节律，而麦吉尔大学的这些科学家是通过一个玻璃微电极（一根细长的玻璃管，其尖端被插入其中一个细胞）而做到这一点的。通过往玻璃管中施加一个电势，他们就可以随心所欲地调节强度和节律来刺激细胞。
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19格拉斯。
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他们于 1981 年在《科学》杂志上这样总结了自己的发现：“之前见于数学研究和物理学实验的那种不寻常的动力学行为，可能一般也见于当生物振子受到周期性扰动时的场合。”20 他们见到了倍周期分岔——跳动模式会随着刺激改变而出现分岔和再次分岔。他们还研究了间歇性和锁模。“在一个刺激与一小块鸡心之间可以确立起许多不同的节律，”格拉斯说道，“而借助非线性数学，我们可以相当好地理解这些不同的节律及其排布。目前，心脏病学家的训练几乎不包含数学，但我们现在看待这些问题的方式是有朝一日人们必须看待这些问题的方式。”21
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20Michael R. Guevara, Leon Glass, and Alvin Schrier,“Phase Locking, Period - Doubling Bifurcations, and Irregular Dynamics in Periodically Stimulated Cardiac Cells,”Science 214 (1981), p. 1350.
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21格拉斯。
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与此同时，在一个由哈佛大学和 MIT 合作开展的卫生科学和技术项目中，心脏病学家兼物理学家理查德·J. 科恩在一些犬类实验中找出了一系列倍周期序列。利用计算机模型，他对一种可能场景（也就是电活动的波前迎面撞上处在不应期的心肌组织“海岛”而发生破碎和折返）进行了验证。“这是费根鲍姆现象的一个明显例子，”他这样说道，“这种原本规则的现象在特定条件下会变得混沌，而事实证明，心脏中的电活动与其他表现出混沌行为的系统有着许多相似之处。”22
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22科恩。
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麦吉尔大学的这些科学家也重新检视了过去积累的有关不同类型的心律失常的数据。在一种常见的综合征中，异常的异位搏动会与正常的窦性搏动交错在一起。格拉斯及其同事检查了其中的模式，数出了夹在异位搏动之间的窦性搏动的数目。在有些人身上，数目各有不同，但出于某种原因，它们总是奇数：3、5 或 7。而在另一些人身上，正常搏动的数目总是下面这个序列的一部分：2, 5, 8, 11,…
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“人们做出了这些仿佛数字命理学般的观察，但其背后的机制却没有那么容易理解，”格拉斯说道，“这些数中常常存在某种规则性，但也常常存在明显的不规则性。这就像是这行业的一句口号所说的：隐藏在混乱中的秩序。”23
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23格拉斯。
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传统上，有关心室颤动有两种思路。一种经典思路是，那些与窦房结发出的主信号相冲突的次级节律信号来自心肌组织内部的某些异常起搏点。这些微小的异位起搏点以不合时宜的间隔发出电脉冲，而由此产生的信号互动和重叠一直被认为是导致不能形成协调有效的收缩的原因。麦吉尔大学的科学家所做的研究为这种思路提供了某种支持：外部脉冲与心肌组织内在的节律之间的互动确实可以催生出各式各样的动力学异常行为。但至于为什么当初会有次级起搏点，这个问题则一直难以解释。
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另一种思路关注的不是电脉冲的来源，而是它们传导经过整个三维心脏的方式，哈佛大学和 MIT 合作项目的科学家便更接近这个传统。他们发现，脉冲波在推进过程中出现的异常，比如波面破碎形成打转的小圈，可能导致“折返”现象，使得某些已经脱离不应期的区域过早开始一次新的搏动，从而打乱了心脏维持协调有序的泵血所需的收缩和舒张节奏。
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通过借鉴非线性动力学的方法，这两个团队的研究者都已经意识到，某个变量上的一个小改变（或许是发放电脉冲的时机或心脏的电传导率上的一个改变），就可能将一个原本健康的系统推过一个分岔点，使之表现出一种性质上全新的行为。他们也开始试着为从整体上研究心脏问题的做法奠定共同基础，将之前被视为不相关的心律失常类型联系起来。不仅如此，温弗里还相信，尽管它们的关注点有所不同，异位搏动一派和折返一派都是正确的。他的拓扑学视角表明，这两种思路可能是一回事。
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“动态的事物一般是反直觉的，心脏也不例外。”温弗里这样说道。24 心脏病学家希望，相关的研究会给出一种科学方法来识别心室颤动发病的高风险人群，设计心脏除颤器和进行药物治疗。温弗里也希望，对于这些问题的一种整体性、数学化的视角会促进一门在美国尚不成形的学科——数理生物学的发展。
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24温弗里。
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现在，有些生理学家开始谈论所谓的动力学疾病：生理系统的失序、协调或控制的出错。“原本正常振荡的系统现在停止振荡，或开始以一种新的、意料之外的方式振荡，而原本正常不振荡的系统现在开始振荡”，这便是其中一种表述。25 其综合征包括各种呼吸障碍：喘息样呼吸、叹气样呼吸、潮式呼吸，以及婴儿呼吸暂停（与婴儿猝死综合征相关联）。还有各种造血功能障碍，包括一种特殊的白血病，其中白细胞、红细胞和血小板的数量出现了周期性振荡。有些科学家还猜想，精神分裂症，连同有些形式的抑郁症，可能也属于这个范畴。
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25Leon Glass and Michael C. Mackay,“Pathological Conditions Resulting from Instabilities in Physiological Control Systems,”Annals of the New York Academy of Sciences 316 (1979), p. 214.
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但生理学家也开始将混沌视为健康的。人们很早以前就已经意识到，反馈过程中的非线性起到了调节和控制的作用。简单来说，一个线性过程，如果稍微受到推挤，就会趋向于始终稍微偏离原来的轨道；而一个非线性过程，如果受到同样的推挤，就会趋向于回复到原来的轨道。克里斯蒂安·惠更斯，那位帮助发明了摆钟和经典动力学的 17 世纪荷兰物理学家，就意外发现了这种控制的一个经典例子（或至少标准说法是这样的）。惠更斯有一天注意到，安在一面墙上的两部摆钟实现了完美同步。他知道摆钟不可能做到这样精确。当时已有的对于单摆的数学描述无法解释这种秩序从一个单摆到另一个单摆的神秘扩散。惠更斯于是猜想（并且他也猜对了），两部摆钟是通过沿着木质墙面传递的振动实现协调的。这种一个规则周期与另一个规则周期相锁定的现象，如今被称为偶联（entrainment）或锁模。锁模解释了为什么月亮总是以同一面对着我们，或者更一般地，为什么卫星的公转周期与自转周期的比率趋向于是整数比：1∶1、2∶1 或 3∶2。当这个比率接近于一个整数比时，对卫星造成的潮汐力中的非线性趋向于将它锁定。锁模也广泛见于电子学，举例来说，正是它使得收音机得以锁定信号，哪怕信号频率出现了微小波动。锁模还解释了为什么多个振子，包括生物振子（比如心肌细胞和神经元），能够实现同步运作。自然界中一个令人叹为观止的例子是，一种东南亚萤火虫会在交配季聚集到树上，成千上万的个体会同步闪烁，给人如梦似幻之感。
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