人体结构与功能的四元数模型

摘要  长期以来，如何能够正确地理解“人”这个特殊的自然物种，已困扰科学界数千年之久，直到近年来，随着生物学和生命科学领域的快速发展，为触及该问题的答案提供了新的线索。随着逐渐认识到人体是由人体本身和共生微生物尤其是肠道菌群组成的“超级共生体”，以及由“饥饿源于菌群”而引发的菌心说等科学发现，在数学与逻辑思路的引导下深入研究，提出人体结构和功能的“四元数”模型，从而为数学生物学尤其是其中的生物控制论以及数学医学的新发展带来新思路。虽然“四元数”是爱尔兰物理学家兼数学家哈密尔顿1843年所发现的，并引发了数学的革命，然而将其交叉用于生物学、生命科学和医学领域，尤其是结合生理学、生物化学、微生物学、神经科学、解剖学等相关知识，用于解析人体的结构与功能，有望获得系列新发现。本文提出将四元数模型用于解析人体的结构和功能，即，在结构上的对应关系是，在功能上的对应关系是，由此可获得对人体结构与功能的新认识，尤其是将人体可视为向量而不是标量进行看待，同时从作为微生物的肠道菌群对人体从饥饿信号起源的角度以及线粒体对人体呼吸的角度，强调了人体共生微生物对人体生理功能的控制，对于生物控制论的新发展提供了重要支持，对于医学、生命科学中与“人”相关的研究具有参考价值，同时也将有助于推动新的生命观和价值观之研究与应用。

关键词  四元数；哈密尔顿；人体；结构；功能；饥饿源于菌群；呼吸源于线粒体；菌心说；双脑论；三体观；自然科学；社会科学；中医；西医；中西医结合；生命观

Quaternion model of human body to figure out the structure and function of human beings

很难知道为什么地球上会有生命，同时也很难知道地球上为什么会有人类出现，即便是达尔文进化论在试图回答生命的起源和进化等关于生命科学的基本问题时也遇到不少困难。更进一步，一旦将生命科学的问题映射到人性、人类以及社会层面，就会遇到各种各样的复杂问题，诸如伦理、道德、科学、宗教、信仰以及慢病、犯罪和战争等。然而，人类天然具有社会性的特点，只要有人的地方，就有合作竞争，就有矛盾妥协，就有家庭关系和复杂的社会关系以及国家之间的合作与矛盾。这一问题，随着200万年前人类的出现，从有历史纪元的一万年之前，直到现代社会的今天，也依然存在，并不会随着人类的发展而消失，这是因为人性毕竟是与人相伴一生的过程。因此，除非我们能够弄清楚“人是什么”以及“为什么会有人类”等复杂而又基本的问题之后，才有可能为人类的未来发展趋势进行科学合理的预测。这一点当然是社会科学研究者责无旁贷的必然性努力方向，虽然自然科学尤其是生命科学领域的科技工作者在此方面心有余而力不足。

随着人类社会进入21世纪，科学技术的快速发展使得我们有可能继续深入思考、探究、辩证和剖析事关“什么是人”这样的基本问题。当前，21世纪已经过去了1/5。邹承鲁先生曾经指出，21世纪将是统一生物学的世纪[]，也将是生命科学的世纪。现在距离22世纪还有80年的时间。人类是否有可能在本世纪剩下的4/5时间里，弄清楚关于“人”的基本问题呢？显然，难度不可谓不小，因为毕竟这是一个与人类历史相伴而来的亘古难题。然而，如果能够继承人类以前以及当前的科学发展积累下来的知识进行综合分析，在人类智慧的努力下进行深入思考，未必不会对触及该答案之皮毛提供有价值、有兴趣的科学线索。本文即为在此方面的尝试，拟将生物学、医学、数学等方面的知识进行整合，试图为使用数学来“定量”表征“什么是人”提供参考依据。

1.    使用“四元数”模型（）实现对“人”的表征

1.1 关于“四元数”即的初步介绍

在数学发展的历史长河中，数的扩充曾是一个十分重要的内容。从整数到分数，从正数到负数再到0的出现，从有理数到无理数例如的出现，虽然一路坎坷然而却在不断发展完善。在-1难以开平方即难以求解的情况下，人们引入了虚数I，随后复数a+bi的引入则是实数的有序偶（a, b）。爱尔兰物理学家兼数学家哈密尔顿的贡献之一则是通过定义有序偶的运算，把复数逻辑地建立在实数的基础上，从而实现了复数的加、减、乘、除，消除了复数运算的神秘性。然而，四元数的引入则与复数的引入不同，四元数是通过考虑用向量表示力而引入的[]。

在1830年左右，复数用于表示平面上的向量已是众所周知的事实，但是复数a+bi或(a, b)只能表示平面上的受力情况，无法表示不在一个平面上的几个力的受力情况，因此需要拓展，即面临寻找三维复数及其代数运算的能力。哈密尔顿也在苦苦寻找三维复数以表示空间向量及三维复数方面，然而均以失败而告终，原因在于当时所有的数，从自然数到复数都具有乘法交换性。此问题困扰哈密尔顿长达15年而一无所获。直到1843年10月16日黄昏，哈密尔顿携夫人步行到布洛翰（Broughan）桥时，关于四元数的灵感忽然出现，他立刻把最重要的四元数乘法公式用小刀刻在了布洛翰桥上。哈密尔顿的顿悟指出，如果要使用新数来表示空间向量，必须做出两点让步：一是新数必须含有四个分量（1, i, j, k），而不是以前的三维复数含有三个；二是必须牺牲乘法交换律。哈密尔顿把这种新的数（a, b, c, d为实数）称为四元数，而且可将其写成有序偶形式（a, b, c, d）。同时他给出了其加法和乘法，虽然同时明确了四元数的乘法交换律不成立。[]

回顾数学发展史可以发现，代数学的真正革命是四元数的发明，为线性代数理论的发展铺平了道路，引起了数学上的一系列变革，尤其是在向量分析的发展中起了重要作用，直接导出了向量分析。哈密尔顿本人对四元数给予了无限的希望，认为四元数能够与微积分相媲美，成为物理学、力学等学科的重要工具。四元数对代数学发展的影响犹如日心说在天文学发展的影响，成为代数学的真正变革。[]

由此可见，虽然距今时隔将近180年，然而，如无当时哈密尔顿苦思冥想15年之后的顿悟与灵感，代数学的发展还很难获得革命性的认识和从直觉和经验进行突破的巨大进步。

1.2 使用“四元数”表征“人”的原因及合理性分析

数学和生物学历来属于两个一级学科。虽然在生物学中大量使用数学相关知识，但是，使用四元数的方式来表征生物学中的“人”，还是史无前例的，这也是本文需要重点阐述的内容之一，因为这一点构成了本文的基石，而且本文并不只是针对人体慢病与健康等医学相关问题来讨论的，而是将基于人体结构与功能的四元数模型的新认识，期望能够获得对于“什么是人”的新理解。

众所周知，数千年来人们对于“人”的认识，不外乎由“肉体（人体）”和“大脑（人脑）”组成，前者负责存活，后者负责思考。这样传统而又经典的认识，古今中外，概莫能外。然而，时代在发展，科学在进步，基因编辑、换头术、人工智能、脑机接口以及意识能否独立于肉体而存在以及利己和利他之间的矛盾等复杂的道德与伦理问题[][][]，不断地让人们对关于“人”的定义进行深入思考。究竟什么是人？一个人的思想是否能够独立于他的肉体而存在？如果将一个人例如癌症患者的肉体冷冻，等50-100年之后人类能够攻克癌症再解冻而救活，那么，这个人还是这个人吗？除过这些复杂问题之外，更现实地，当前人类社会面临的慢病高发问题、老龄化问题、抑郁、自杀、精神病、老年性痴呆等，迫使公众和科学界不断地反思这个问题：人，为什么活着？活着的目的和意义究竟是什么？是为了慢病还是为了健康？是为了痛苦和磨难还是为了快乐而愉悦？是人的肉体更重要，还是人的思想与精神更重要？以典型的慢病高发问题为例，当前不仅医学界面临巨大压力，伦理学界以及社会科学界也面临巨大压力，其共同的问题和难题是：21世纪的今天，人类如何走向共同健康、共同和平、共同幸福？[]

显然，公众的提问和质疑以及当前社会发展面临的种种问题，必然会投射、投影到科学界，尤其是医学界，期望能够通过基于生物医学和生命科学的深入研究、思考和进步，促进人们的身心健康和社会发展。鉴于对人是由肉体和大脑组成这样的传统认识，已经难以有效回答和解决困扰人类的很多问题，因此，“病则思变”，对于“什么是人”就需要面临新的提问和思考。

和数学发展史类似，当现有的知识体系难以回答新问题的时候，就需要发展新的知识，形成新的思路了，因为从来就没法使用旧地图找到新大陆[]。历史总是惊人地相似，当前，这一幕也正在生命科学领域上演着，虽然绝大多数人可能还没有意识到这些快速发展的新研究，有可能会为人类带来认知上的巨大进步和科学思想上的巨大冲击。

为了便于理解“人体结构与功能的四元数模型”，我们将引入两个非常重要的、已经具有较多研究基础的科学假说，其一是“饥饿源于菌群”，其二是“呼吸源于线粒体”。由于在自然生活状态下，（肠道）菌群和线粒体都是人体不可或缺的微生物生命体，因此，本文将突破“人是纯粹的真核生物”这个传统理解，参考并借用四元数概念和内涵的发展过程，从向人体补充“类虚数”和“类向量”的角度，提出人体结构与功能的四元数模型，即“人的整体人的肉体菌群*+线粒体*人的大脑*”，在形式上则同样参考使用四元数模型“”。在功能上而言，人体对应人的整体向量，肉体对应生理标量，菌群对应饥饿向量，线粒体对应呼吸向量，大脑对应思维向量。后续将予以详细解释。

首先，我们向传统的人体模型中引入了人体共生微生物尤其是肠道菌群这个变量，并使用向量进行表征。之所以引入这个向量，是因为近年来的科学进步，使得人们认识到人是由人和共生微生物组成的超级共生体[]，尤其是我们实验室基于相关知识以及大量研究而获得的重要发现“饥饿源于菌群”，比较科学、合理地解释了为什么肠道菌群在人体存在的重要性与必要性。鉴于此方面我们实验室已经发表30余篇相关论文[]，为节约篇幅，此处不再赘述。简而言之，在人体饥饿信号与摄食动机方面，向量既是人体饥饿信号的最初来源，同时也是人体摄食欲望冲动的生物开关，是在胎儿出生后，由自然界将肠道菌群主动接种到人体胃肠道而形成的一个特殊的微生物器官。

其次，我们向传统的人体模型中引入了本质上也是微生物的线粒体这个变量，并使用向量进行表征。之所以引入这个向量，有四个重要原因。第一，人体所有细胞中除过成熟的红细胞之外，都含有线粒体这个细胞器，而且线粒体负责呼吸，是人体细胞中负责能量代谢的动力工厂（power house）。如果没有线粒体，那么人体所有细胞（包括精子）将由于缺少能量来源而失去活力。第二，线粒体本质上属于微生物、而不属于人类，其基因组DNA仅有16,569bp或16570bp，并非人类基因组DNA的组成部分。线粒体基因组DNA是通过卵细胞以母系遗传的方式垂直传播，而且其在人体细胞中的复制属于半自主复制，即一个细胞内的线粒体基因组DNA的数量是可变的，可根据细胞的能量需求和代谢状态进行动态调节，少的可以有几十个，多的可达上千个，而在干细胞和卵母细胞中，线粒体的数量甚至可以达到数万个或几十万个之多[]。第三，线粒体作为细胞器在细胞中的复制行为，和病毒（virus）有一定相似性，都是大量使用人类细胞的遗传物质翻译和复制系统，来复制自己的后代，只不过人类线粒体终生生活在人类细胞中，能够形成和人类细胞共生共存、互惠互利、合作共赢的机制。线粒体为人类细胞通过有氧代谢提供能量，而人类细胞则为线粒体的存活、复制和遗传提供环境和土壤。相反，病毒则是在利用宿主细胞的环境复制自身遗传物质的过程破坏宿主细胞，无法与细胞共生共存。第四，也是最重要的，即呼吸源于线粒体。众所周知，吃饭虽然很重要，然而呼吸比吃饭更重要。虽然人体需要吃饭，但是我们此前的研究已发现实际上饥饿信号源于肠道菌群繁殖自身后代的客观冲动，通过靶向肠道菌群进行调控即可消除人体饥饿感，人体启动自身能量消耗过程。一开始我们并没有去认真思考人体呼吸的客观原因和生物学物质基础，只是近期在“饥饿源于菌群”思路的启发下，结合线粒体对于人体细胞的极端重要性，我们随后强烈地意识到，不妨可以适当突破此前的传统认识，突出“呼吸源于线粒体”的新理解，就有可能对人体结构与功能获得新认识。

第三，也是在并不意外和并不例外的情况下，我们向传统的人体模型中突出了“人类大脑”这个最重要、也是最特殊的变量，并使用向量进行表征。这一点其实并不难理解，因为就人体本身而言，大脑和肉体是相对可以进行独立分隔和理解的。但是，之所以参考哈密尔顿的四元数模型，从这个新向量的角度进行理解和表征，是为了突破传统的维度概念的，即“”三者都是“物质的”、“实在的”、“客观的”、“可见的”，而“”则是“意识的”、“符号的”、“逻辑的”、“概念的”、“虚拟的”。这样的理解，也是为了便于将“肉体的人”向“意识的人”、“思想的人”和“精神的人”的角度进行升华而进行的必要准备。

综上可见，在参考四元数概念提出与内涵发展的基础上，将传统的人体设定为标量、将人脑设定为向量，并向人体中引入两个新的向量，分别是引导人体饥饿感的菌群向量即，以及引导人体呼吸功能的线粒体向量即，从而可将人体和人脑从基本的定义“一个标量（肉体）一个向量（人脑）”，扩展为“一个标量新向量（菌群）新向量（线粒体）一个向量（人脑）”的新定义，此即为人体结构和功能的四元数模型（Quaternion model of human body，简称为QM），见图1。

图1、人体结构和功能的四元数模型

2.    使用“四元数”模型表征人体结构与功能的科学意义

在数学中，四元数不仅具有形式上的直观与优美，而且具有内涵上的逻辑性与科学价值。在哈密尔顿的努力下，四元数推动了代数学的革命性发展[]。将四元数概念以学科交叉应用的方式引入生命科学和生物医学领域，不仅是一种形式上的借鉴，更重要的则是内涵方面的扩展，具有重要的理论价值和应用前景。

首先，从数学的形式来说，将“人”这个整体科学、合理地“拆分”为虽然表面上不同、然而内容上却十分密切相关的四个部分，符合从整体到局部、从局部到整体的科学逻辑。在QM模型即“”的表征形式下，通常意义上的肉体即这个标量，是人们可见的人本身，是表象，是表现，是表观。在这个肉体标量的基础上，同时承载着构成这个人的三个向量，即菌群（饥饿）向量、线粒体（呼吸）向量和大脑（思维）向量。具体地，以承载着这个人的饥饿与摄食欲望即向量为例来说，也就是此前我们所说的“菌脑”概念，以肠道菌群微生态的方式，通过生物化学为载体和过程，承载了这个人对于摄食及食物需求的直接记忆[]。换言之，一个人的饥饿信号与摄食动机的客观起源，是其肉体标量承载着的向量的功能表现，或者说其肉体标量在其菌群空间的投射的结果，或者说这个人的菌群向量向其肉体标量的投射，体现在这个人的饮食结构和饮食习惯中，即菌群向量引导着这个人的饥饿信号与摄食动机。

其次，线粒体向量引导着这个人的呼吸信号与呼吸动机和呼吸需求，或者说这个人的肉体标量在线粒体向量空间中的投射，是这个人呼吸行为和呼吸过程的来源。人体从空气中吸入的氧气，绝大多数用于线粒体氧化磷酸化过程，用于为人体日常活动制造能量，使用线粒体作为形成细胞里边的动力工厂而存在。

第三，大脑思维向量或称意识向量引导着这个人的意识与思维、思想与精神、意志和信仰等高级活动。对于一个完整的人来说，这个向量无疑是最重要的，因为其影响并决定了这个人的思想，而标量只是肉体存在的表现，同时向量和向量只是分别决定这个人的肉体的饥饿和呼吸需求，然而思维向量一方面通过神经系统指挥人体完成满足和的生理过程，另一方面更重要的则是思考关于人的高级问题，例如思想、精神、意志和信仰等。

根据以上讨论，进一步宏观地看待“人”这个整体，就可以比较科学、合理地将肉体标量理解为在由三个向量、和坐标轴上的投影（图2），即菌群向量驱动肉体标量产生饥饿感，向人体产生饥饿引力和压力、线粒体向量驱动肉体标量形成呼吸需求，向人体产生呼吸引力和压力、而意识和思维向量则驱动肉体标量完成这些基本的生理过程，并同时以思想和精神来提升肉体标量存在的意义和价值，从而形成以向量表征的完整的人。

图2、人体的生命过程是三个向量向肉体标量的投射与延伸

为了便于定义正向的引力和压力，与负向（即不利于身心健康）的引力和压力相对应进行区分，可将肉体标“围绕”向量的顺时针旋转定义为“正向量”即>0、将肉体标量“围绕”向量的顺时针旋转定义为“正向量”即>0、将肉体标量“围绕”向量的顺时针旋转定义为“正向量”即>0，其中>0指的是好菌群即有益于健康的菌群，>0指的是健康正常的线粒体，而>0则指的是正能量的思想和意识（图3）。相反，<0指的是致病菌等不利于人体健康的微生物、<0指的是病毒类（在细胞内复制而破坏细胞）、<0指的是负能量的思想例如违法乱纪、犯罪和非正义的战争等。显然，越接近于向量，就越接近于社会生物学以及社会科学的相关问题。我们将另文进行专题讨论。

图3、人体四元数模型中的引力（正向以顺时针表示为，反向则以逆时针表示为）

由此可见，上述关于人体结构与功能的四元数模型，并非只是形式上的美的体现，而是融合了大量生物学、生理学、解剖学、生命科学以及医学知识的具有内容的、内涵的、结构的、功能的美学描述，同时具有科学性与合理性。通过深入理解和领会这个四元数模型及其所蕴含的生物意义和科学价值，有望获得对人体结构和功能认识的新进步。

为了便于理解本文所述的四元数模型，有必要讨论为什么一定要使用四元数而不是一元数、二元数、三元数等方式来表征人体结构与功能模型呢？之所以选用这个QM模型，应该说是在经历了一个十分复杂而又漫长的发展过程而逐渐形成起来的。我们实验室早在2013年提出了“菌心说”学说，相当于当时在强调“一元”，指的是人体围绕着肠道菌群赋予的饥饿感而摄食[]，此后由于意识到需要将“菌脑”和“人脑”进行拆分定义[]，因此在2019年形成了“双脑论”观点，即“菌脑管吃，人脑管思”，相当于“二元”[]。加上人体本身的功能即“人体管动”综合在一起，就构成了“三体观”的理念，相当于“三元”。然而，针对这个“三体观”模型继续进行深入思考的过程中，笔者总是觉得不容易分配和定义线粒体的位置，因为线粒体虽然伴随着卵细胞和受精卵的发育，伴随着人类寿命的终生，但是其本身毕竟是微生物，并非人类基因组DNA系统的组成部分。在2019年年末，随着新冠病毒肺炎疫情的爆发[]，笔者在居家隔离期间继续深入思考该问题，忽然意识到人体的呼吸行为与呼吸功能，实际上应该是由线粒体这个从受精卵开始就“嵌入”到人体细胞中的微生物来源的细胞器在负责引导，因此，就萌发出寻找“四元”相关概念的想法。带着这个思路和想法检索文献，在2020年2月下旬，很快就检索到了哈密尔顿的“四元数”相关资料，顿觉豁然开朗，从而结合近年来的大量研究，形成了人体结构与功能的“四元数”模型。将哈密尔顿对四元数的定义和生命科学的知识进行逐一对应，将古老的数学科学与最近、最新的生命科学进行映射和对接，意识到人体共生微生物相当于“虚数”、人体相当于“实数”，就比较容易理解。事实上，在前几年的思考中，我们一直在考虑参考虚数和复数（a+bi）的表述，将人体描述成“人=人体+肠道菌群*i”的方式，其中嵌合上“人体=肉体+大脑*i”，但是一直未能找到数学上的合理表征，直到看到哈密尔顿的四元数模型之后，才明白原来数学和生物学竟然可以这样无缝对接并进行符合逻辑的科学理解。

值得说明的是，在反复阅读叔本华“作为意志和表象的世界”的哲学体系中[]，经常令人深入思考究竟什么是意志和表象的关系？如果以物质对应表象（因为表象通过物质来体现）、以意识对应意志，那么，不妨可以说，关于“物质和意识的关系（简称为‘物意关系’）”，或许应该是人类真正理解世界的关键所在。在数学中，已知同类项可以合并，异类项显然无法合并，那么，就可以参考类似地使用“虚数”和复数方式处理同类项、异类项的关系，因此，不妨可以这样描述自然界与世界的逻辑，即“世界=物质+意识*i”，或者说“世界=表象+意志*i”，即可以使用“（物质，意识）”和“（表象，意志）”这种类似于“有序偶”的方式，来表征我们对于世界的理解，从物质到意识、从表象到意志，从而体现出物质世界存在的逻辑应该是为在意识层次的理解做准备的过程[]。

3.    人体结构与功能的“四元数”模型在生物学上的意义和应用

就生物学和生命科学而言，应该说非常渴望数学的介入。唯有数学的介入，才有可能实现一门学科的真正发展，这是因为数学强调的并不是直觉、不是经验，而是逻辑，是推理，是严密的科学论证。为此，将哈密尔顿的“四元数”模型引入“什么是人”这样的重大生命科学问题之中，必然需要回答其中的若干基础、基本和关键的科学问题，方才有可能夯实“数学生物学”这栋21世纪生命科学新世纪、新大厦的基石[]。这一点和科学以及哲学的使命是类似的，即科学的发展不仅是为了解释世界，而且更要是改造世界，更好地为人类的健康和社会的发展服务[]。

当然，本文最重要的核心之处，在于将菌群向量和线粒体向量作为重点，“正大光明”并“堂而皇之”地引入到作为人体整体的结构之中，而且在功能上给予了明确的定位，即菌群向量赋予、引导并控制人体饥饿感、线粒体向量赋予、引导并控制人体呼吸（氧气需求），从而为人体的结构和功能构成了“饥饿源于菌群”和“呼吸源于线粒体”这两个必须而又完整的生理功能链条。鉴于我们实验室已经发展出可通过靶向调控肠道菌群减少或消除人体饥饿感、人体暂时无需摄食只需饮水的技术方法（此时人体通过启动库存糖原和库存脂肪的生理性消耗为人体提供能量），即已经获得大量科学实证的支持，因此在研究基础上是可靠的和牢固的，是能够经得起实践和历史的检验的[]。然而，在人体需氧的调控方面，只有胎儿期间通过脐带从母体获得富含氧气的血液而无需通过肺呼吸满足线粒体的需求，因此就婴儿以及成人而言，目前尚难以做到通过靶向线粒体调控而暂时中断呼吸的方法，这是因为人体内部平时没有氧气的库存和储备，必须通过频繁的呼吸过程，从空气中吸入氧气。不过，随着科学技术的快速发展，后续也不排除解决这个问题的可能性。

为此，我们不妨从生命起源与进化的发展历程中，通过梳理生物进化过程，来进一步初步探讨和分析本文模型的科学性与合理性。

地球科学史的研究告诉我们，地球大约有46亿年的历史[]。大约在36亿年前，地球上还没有氧气[]，但是开始出现细菌，宣告了生命时代的开始，随后陆续出现了藻类、真菌、植物、动物，大约到200万年前出现原始人类。线粒体的出现大约是在24亿年前，彼时地球大气中的氧气浓度大约是现在的1‰[]。关于线粒体的起源方面，目前学术界以支持“内共生假说”为主，指的是随着地球大气中氧气浓度的逐渐增加，最初的厌氧细菌在氧气毒性的压力下，通过进化获得了能够使用氧气的功能，并被其他细菌所捕获，并最终形成真核细胞中的线粒体，以细胞器的方式进化而存在至今[]。在细菌中，有严格厌氧的，也有兼性厌氧的，还有部分好氧的[]。健康人肠道菌群中的细菌，主要都是厌氧的[]，与肠道中的厌氧环境相适应，在一定程度上也体现出了生物重演律，即肠道菌群在肠道中繁殖自己的后代，反复重演着地球生命起源早期，大气中没有氧气环境下的生命起源过程。事实上，人类胚胎发育所处的子宫环境，也是低氧环境，相当于海拔5000米的高原环境[]。这些信息充分说明了在生命起源早期，生物是尽可能避免氧气的毒性的。

既然生命起源与进化过程分别是从微生物、植物、动物到人发展过来的，那么，在“存在即合理”的科学逻辑下，应该力求对这种情况进行合理解释。在大量研究的启发下，我们实验室于2018年提出“菌心进化论”的观点，认为人和动物都是在以“饥饿源于菌群”的胁迫压力下进化过来的，即人和动物与其相应的肠道菌群分别构成了密不可分的统一体和整合体，肠道菌群出于繁殖自身后代的客观需求，赋予人和动物以饥饿和摄食的压力、欲望和动机，构成了动物和相应菌群的复合体以及“人菌复合体”而存在和发展[]。这样的理解，比较合理地解释了作为“异养生物”的人和动物，通过被自然界将肠道菌群接种于其肠道而构成通过、摄食而生存的合理理解[]。相反，作为“自养生物”的植物，则无需通过共生菌群赋予其摄食“动机”和“欲望”，即便是在一些植物根部的固氮菌存在，也只是一种协同进化的表现而已，并不像人和动物如果没有肠道菌群、或者肠道菌群严重失衡紊乱的话，就会出现自闭症、肠道异常综合征等复杂性疾病的表现。因此，近年来学术界将（肠道）菌群视为人和动物不可或缺的一部分，是对人和动物本身认知方面的一大进步，正如诺奖获得者？所强调的“人体是人体和肠道菌群组成的超级共生体”一样[]。不过，肠道菌群可以不需要人体，但是人体却不能不需要肠道菌群，这一点在我们随后形成的“菌心说”学说和“双脑论”观点中，得到了进一步的强调，即肠道菌群微生态负责了人体对于饥饿、摄食和饮食偏好的直接记忆，起到了“菌脑”这一物质（食物需求）记忆体的作用。

至于线粒体这个重要而又十分特殊的细胞器[]，不同植物、动物都有其不同的线粒体，即便是酵母这样的真菌，也有其自身共生的线粒体作为不可或缺的细胞器，用来为酵母细胞提供有氧呼吸和氧化磷酸化的能量代谢需求[]。在人体细胞中，除过成熟的红细胞之外，其他细胞都有线粒体，即便是精子和卵子里边也都有线粒体。在接近受精的时候，精子里边的线粒体已经由于为精子运动提供能量而几乎消耗殆尽，因此受精卵中的线粒体基本上都是卵细胞提供的，从而表现出线粒体基因组DNA的母系遗传特点[]。由此可见，人类线粒体本身虽然并非人类基因组的组成部分，但是学术界通常把人类线粒体也认为是人类细胞的一部分。结合线粒体对于细胞呼吸和能量代谢方面的极端重要性，本文强调了线粒体向量用于引导并控制人体的呼吸，也是合乎科学的理解。

综上所述，人体结构与功能的四元数数学模型，为从生物学角度进一步理解生命起源与进化过程，提供了参考，尤其是将厌氧的菌群向量和好氧甚至依赖氧气的线粒体向量这两个微生物变量，分别纳入到人体的饥饿动机与呼吸需求的生理过程中进行考虑，对于生理学和解剖学的发展，也具有重要意义。当然，在人脑向量方面，该模型完全遵循了脑和神经科学发展的，因为大脑和神经系统毕竟统揽人体的感觉信号和运动控制，人脑负责意识和行为，这一点在本文所述的QM模型中得到了完全继承。在图4中，比较充分地体现了生命起源与进化以及从物质向意识发展的逻辑过程，为简便起见，可使用“W”字符的性状进行表征。

图4、从生命起源与进化的角度反观人体结构与功能的四元数模型

4.    人体结构与功能的“四元数”模型在医学上的应用

毋庸讳言，生物学、生命科学与医学的关系至为密切。一切关于生物和生命过程的合理解释和正确理解，都应该有助于医学的发展和进步。为此，我们将从四元数模型的角度，分析和探讨其在医学发展中的作用、意义和地位。

首先，可从四元数模型的角度对中医进行探讨。数千年来，中医的传统理论得到了充分发展，包括藏象学说、脏腑理论、阴阳平衡、五运六气等以及相应的针灸推拿和中药等，形成了传统的中医理论体系和实践系统，为保障我国人民的身心健康做出了重大贡献[]。然而，在近一百年来，由于西医的快速发展（尤其是在基因与疾病、新药研发、临床诊断标准化等方面），而中医的发展则相对比较缓慢，导致当前主导我国医疗领域形成了以西医为主、中医为辅的现状和局面。关于中西医的讨论，由于已在其他论文中进行表述[]，此处不再赘述。中医现代化以及中西医结合一直是我国十分关注的重点问题之一，由于中医实际上是基于长期的直觉和实践经验而发展过来的，不太容易实现标准化，因而成为阻碍中医现代化的一个难点。在此前论文中指出[]，肠道菌群和菌心学说有望促进中医现代化。结合本文内容，将中药的靶点指向肠道菌群（很多中药不被人体吸收而是通过肠道菌群发挥作用）和线粒体（腧穴、经络等相关）这两个向量即和，显然有可能为中医现代化提供新的参考。我们在后续还将撰文进行系统描述，因为中药天生具有复杂性、系统性的特点，而使用菌群向量和线粒体向量并配合使用相应矩阵和方程组的方式，将有可能从定量化的角度，揭示出中药的独特、科学、合理、有效、安全的作用特点。换言之，除过靶向肉体标量直接发挥中医药的治疗作用之外，在四元数QM模型来看，靶向（肠道）菌群（饥饿）向量和（/或）靶向线粒体（呼吸）向量的调控，有可能是理解和促进中医药现代化发展的关键所在。如果得以证明，那么，受到长期困扰的祖国传统医学，将会得到势如破竹的迅猛发展，必将为华夏子孙带来身心健康的新福祉！

其次，西医的发展也可从本文所述四元数模型中得到新的启发，从而有利于走出当前难以破解慢病高发困局的窘境。为什么西医会陷入漫长的寒冬季节呢？我们在此前的多篇论文中曾经进行过详细讨论[]，其中的主要原因应该是基于“（人类）基因是慢病的元凶”这样的局部、有限认识。众所周知，上世纪遗传学、生物化学和分子生物学获得了快速发展，尤其是包括地中海贫血、血友病在内的家族性遗传病致病基因的鉴定[]，为“（人类）基因致病论”提供了大量科学依据。随后医学界在未经充分研究和详细论证的前提下，想当然地将这样的概念和观点，直接推广到慢病领域，在近30-50年时间里，投入了大量人力、物力、财力，企图找到糖尿病、心脑血管疾病、恶性肿瘤、老年性痴呆以及自闭症、抑郁症等的致病基因，期望能够为研发新药防控这些慢病提供科学依据。然而，理想很丰满，现实很骨感，当前的慢病高发态势，已经反复证明“（人类）基因致病论”并不适于慢性非传染性疾病。笔者实验室近年来在该领域也做了长期的研究，甚至包括使用自己的身体直接做研究，最终发现“基因致病论”并非完全不正确，而是需要将慢病的重心进行前移，形成“导致人类慢病的主因可能首先是人体共生微生物基因异常，其次才是人类基因异常的联合基因致病论”的新观点，即“医学遗传学2.0”[]，并顺应性地提出了“医学3.0”的概念[]。具体地，一旦人体共生微生物尤其是肠道菌群出现异常即菌群基因组系统紊乱，那么，由于“饥饿源于菌群”，即便是在正常摄食、饮食安全的情况下，这些异常的菌群基因组也会持续导致食物产生异常的代谢产物，通过胃肠道输入体内，持续导致机体异常，人体基因和蛋白产生突变和表达异常，人体表现为慢病持续，从而可以很自然地解释“吃五谷，得百病”的现象[]。将这些新的研究使用四元数模型来看，就变得很容易理解了，即菌群向量所对应的“人类第二基因组”操作系统OS/2出现异常，累及人体标量所对应的人类基因组操作系统OS/1，就构成了慢病的基因病因学基础[]。由此可见，以往所有只是致力于纠正人体标量（受OS/1操控）的慢病防控研究，注定只能“治标不治本”，因为人体标量的异常只是慢病的“标”，而慢病的“本”则在于菌群向量的异常。除非将菌群向量同时并作为最高优先等级进行调控和纠正的话，才有可能真正解决慢病防控难题。当然，在恶性肿瘤的情况下，线粒体向量本身也出现了严重异常，也需要予以纠正，否则肿瘤患者仍然难以摆脱慢病的纠缠。

有必要对西医在近30-50年来的困境进行进一步的分析。客观地来说，当代西医可以说是既“赢在基因”，然而同时又“输在基因”。基于以基因组学为代表的组学研究成果，西医在慢病发生、发展的相关检测和诊断领域，取得了大量成果，即“赢在基因”。然而，由于陷入“（人类）基因致病论”的误区和盲区而不能自拔（类似于数学和物理学上的局部最小化），导致无法通过纠正基因和蛋白表达异常而治疗慢病，则表现出“输在基因”上。尤其是结合本文所述的四元数模型来看，只是集中于人体标量所对应的人类基因异常，而忽视了菌群向量和线粒体向量的基因异常，显然在针对“人”这个总体的慢病进行防诊治的时候，缺了两个重要的关键向量。当然，这也是人类对于疾病和基因认识过程中的必然局限，毕竟随着1953年DNA双螺旋的发现[]，2003年人类基因组草图完成等[]，当时学术界过于乐观，以为掌握了人类基因组的“天书”，就意味着能够将慢病扫入历史的垃圾堆了。现在看起来显得比较肤浅，只是陷入到了一个新的逻辑洼地，误以为人类基因决定了人类的一切。不过，在本文所述四元数模型新认识的启发下，通过联合纠正人体标量、菌群向量、线粒体向量和大脑向量，确保人体标量能够在、和的坐标轴的顺时针、正方向旋转，理论上这个作为整体的“向量人”就能够拥有长期的身心健康[图2、图3]。这一点也是我们所期望看到的“健康管理2.0”的愿望，本文则为此提供了重要的理论依据[]。

在此基础上，显然就可以适当、并有必要讨论中西医结合甚至融合的问题了，这是因为传统中医虽然将人体视为一个整体，然而对菌群向量和线粒体向量却并不知晓，而现代西医虽然对微生物和线粒体做了大量研究，然而却并未发现“饥饿源于菌群”，亦未突出强调“呼吸源于线粒体”这样的认识，只是从人体本身的肺脏功能看呼吸的生理需求、从人体本身的胃肠道（消化道）看饥饿与摄食的生理需求。这种思路符合常规思路，虽然是只关心呼吸的过程与功能、饥饿与摄食的过程与功能，但是却难以触及呼吸和饥饿的“客观动机”，甚至未曾想到过，呼吸和饥饿是否在人体中具有“客观动机”这样的问题，因为在（人体）生理学的研究与应用过程中，通常是不考虑微生物这些因素的，这是学科划分的必然结果。本文的研究充分提示，在人体生理学中，已经到了需要将人体共生微生物因素充分、正面考虑进来的时候了，有望形成“人体生理学2.0”的新阶段，而不是像此前只是将肠道菌群等作为一个环境因素而进行忽视和忽略。鉴于人体生理学是医学的重要研究基础质疑，因此，虽然中医、西医都在努力，但是却由于志同而道不合，最终结果只能是结而不合、融而不合。即便是通过行政力量进行干预，然而在现实的临床实践中也往往难以奏效。

随着本文四元数模型的明确化，将“人”视为由标量、菌群向量、线粒体向量以及人脑向量组成的统一整体，就为实现中西医从结合到融合提供了强有力的科学基础和客观依据，这是因为作为一个小世界的人体，其运行架构也必然是建立在逻辑基础上的。传统中医以直觉和经验为基础上，现代西医强调了人类基因组而忽视了人体共生微生物（菌群和线粒体）基因组，在四元数模型的基础上，两者都能够得到良好的互补和统一，从而完全有可能实现中西医从结合到融合，共同努力为华夏子孙提供健康支持。之所以将四元数这样的数学模型引入医学领域，这是因为逻辑、只有逻辑，才是引导人类从直觉和经验走向科学的关键。我们同时也期望，本文所述的QM模型，或许能够为正在蓬勃发展的整合医学、整合生物学以及系统生物学提供新思路。

5.    人体结构与功能的“四元数”模型对于人的认识与理解

虽然医学界还处在应该接受、虽然想接受、然而却又在观望并不情愿、更谈不上快速接受人体是由人体本身和人体共生微生物组成的超级共生体[]这样的科学事实之中，然而，随着科学的发展，总会有一批激进、积极、前瞻的科技工作者，试图将最新、最前沿的、关于并涉及到人的科学知识，用来推动对人和人性的认识，成为促进科学进步和社会发展的急先锋[]。显然，人体四元数模型为这种伴随着科学研究新时代的快速发展，提供了初步而又重要的科学基础与数学铺垫，有必要在新的起点和层次上，前瞻性地讨论四元数模型为人、人性和社会发展可能带来的新认识。

首先，四元数模型为重新认识“什么是人”带来了两个重大而又基本的问题：第一，基于菌群向量的判断与看法，人类的饥饿欲望与摄食动机，并不再完全只是人类自身的问题，而是在人体出生后，人体从自然界获取菌群向量向胃肠道的被动接种之后，由菌群向量向人体施加的“饥饿压力”所导致的客观动机而并非主观需求，即此前所说的“万有菌力”[]。这一点决定了人们的饥饿与摄食是被动的，虽然表面来看是天生的、本能的，然而事实上却是外来的、源于菌群、与菌俱来的现象。之所以强调这一点，是由于我们实验室已经发展出能够调控菌群向量的生物技术，可以通过靶向肠道菌群调控而消除人体饥饿感[]。由此，“制菌权”或称靶向肠道菌群的“制生权”，已经能够为人类更加科学、高效地驾驭饥饿感（注意：不是消灭饥饿本身，而是控制饥饿信号）提供了理论依据和技术方案。第二，基于线粒体向量来看，人类的呼吸欲望与客观动机，亦不再完全是人类自身的问题，而是从卵细胞开始就被自然界嵌入到人体细胞中的线粒体向量所控制，即线粒体向量向人体施加了“呼吸压力”。之所以此前未曾注意到这个问题，是因为在日常的生活条件下，地球大气中氧气的含量是21%左右，人们能够自由地呼吸，竟然使得我们差点儿“忘记了”线粒体主导人体呼吸这个重要事实[]。只是由于2019年末的新冠病毒肺炎传染病疫情的突然性大爆发[]，很多患者由于肺功能丧失、呼吸衰竭而不幸病逝，才让我们意识到原来人体的呼吸行为，竟然事实上也是被人体共生微生物线粒体所控制[]。

众所周知，“吃、喝、拉、撒、睡”是人的基本生活要求，也是事关人们的生存权的具体体现。考虑到呼吸同时也是人体生存不可或缺的一部分，因此，不妨可将上述扩充为“吃、喝、拉、撒、呼、吸、睡”。然而，结合本文四元数模型所指出的上述两个要点即“饥饿权”源于菌群向量、“呼吸权”源于线粒体向量来看，在人体所需要的基本生存权“吃、喝、拉、撒、呼、吸、睡”中，主导吃喝的菌群向量和主导呼吸的线粒体向量，几乎占据了人体肉体存在这一现实需求的大半壁江山！是的，人们的生存需要物质，需要食物和营养，需要呼吸和氧气，然而，在四元数模型来看，正是拜大自然中菌群向量和线粒体向量向人体施加的压力所赐，人们才能够生而饥饿、生而摄食、生而呼吸，从而充分体现了我们每个人需要物质、然而以食物和氧气等为代表的物质需求，却是源于这些先于人类、数亿年前即在地球上出现的微生物向人体的施压所控制，在一定程度上体现出了“生物控制论”的科学逻辑与技术路径。当然，由于目前已经发展出能够控制这种万有菌力的生物技术，让人们能够超越并暂时摆脱这种源于菌群对人体的原始欲望之控制而身心健康地愉悦生存，从而为摆脱“人为物役”的控制提供了坚实的科学依据[]。

相应地，当我们能够轻易地通过靶向菌群向量而控制人体对于物质的过度需求（例如贪欲于美食过度而罹患糖尿病、脂肪肝、高血压等[《医学争鸣》，浪费是消渴症的表现.pdf]），那么我们的心理素质和精神意志就必然能够得到相应提升，从而能够更好地控制自己的行为，不会因为任意放纵菌群向量向自己的肉体过度索取物质需求，更好地关怀他人，提升自我和社会总体的幸福体验，让人性变得更加光辉和美好起来，并更加热爱大自然、热爱生活，从而充分表现在大脑向量正能量、正方向、高价值、高意义的显著提升。

6.    人体结构与功能的四元数模型在哲学社会科学中的应用

斗转星移，时光荏苒，人类总是带着好奇的心理，睁大眼睛在认识这个世界，包括认识我们自己。随着历史的指针指向21世纪第20年的今天，带着四元数模型看人体，不免令人产生众多纷繁复杂的联想与遐想。其中，最为重要的问题是，关于物质和意识的关系问题，这一点也是长期困扰笔者自己的大问题，当然这个问题同时也是哲学与社会科学中长期面对的基本问题。世界是有意识、还是无意识的？为什么有意识、为什么无意识？无意识的世界有意义吗？虽然无意识的世界可能并没有什么意思。因此，就人本身而言，总是想了解关于意识的起源和发展问题，即这个世界是否总是在从无意识走向有意识？如果是的话，就可以比较好地解释生命的起源和进化，尤其是人类的出现，为通过意识和思维理解这一切，提供了科学保障（图4）。事实上，在本文所述的四元数模型中，人脑向量具有最重要的权重，这是不言而喻的，既是人类聪明才智的表现，同时又是人类智慧的结晶，更是人类对未来文明、不论是物质文明还是精神文明追求的依托与憧憬，从而有望进入物意关系理解的新时代。

在四元数模型中，人体标量和菌群向量以及线粒体向量都是由物质所构成的，本质上都可以被还原为化学元素，有的是无机物，有的是有机物，从亿万年前到今年，能量守恒，物质不灭，地球上有限的化学元素在庞大的各类生物基因组DNA引导的化学反应的驱动下，反复进行着生命过程的化学反应与发育进化，确保各个物种基因组DNA的保真性而发展。然而，唯有人脑这个向量在持续不断地发生着日新月异的新变化，其虽然依赖于人脑这个物质架构，但是在人脑所对应的知识操作系统即OS/3之中，运行的却是符号记忆体和逻辑推理器[]，具体表现在后人的知识总会比前人的知识丰富，这是因为人类的知识在发展，文明在进步，尤其是随着信息时代的快速发展，大数据、人工智能、5G时代等，已经能够让后代晚辈们拥有比我们这一代人多得多的新知识。或许，人类的出现和发展的目的和意义就在于此，即自然界通过人类来促进并实现对自己的认识与理解，甚至赞美，因为自然界的本来，有可能是充满真善美的逻辑，否则难以被理解[康德逻辑]。

在哲学问题中，最重要和最基本的是关于生和死的问题，应该说这是一个元命题，同时也是一个根命题，与著名的“保安三问”密切相关，即：你是谁？你从哪里来？你到哪里去？在四元数模型中，我们已经比较清楚地讨论了人体标量、菌群向量和线粒体向量都只是由物质（化学元素）所构成的反复循环、并通过人体标量来展示而已，而真正重要的因素和关键变量，则是“人脑向量”，这一点才是“保安三问”的核心。为此，我们不妨可以这样回答：人的肉体只是一个过程，充其量也就只是一百年左右的寿命而已，在人体这个肉体皮囊中完成碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、钾、钠、镁、铝、铁、铜、钴、碘、锰等化学元素的反复循环而已，而且人们的饥饿受到菌群向量的引导、胁迫和控制，人们的呼吸受到线粒体向量的控制，这些构成了人的肉体的物质层面，而人的思想、意识、精神、意志、信仰等高级层面，即人脑向量，才是我们每一个人需要重点关心的地方。因此，人们的肉体只是意识和精神的载体，人们的知识从人类文明的继承与传承学习而来，人们的努力将向人类文明的新发展而去。

综上所述，每一个真正的人，亦即能够真正理解“什么是人”的人，将不再是拘泥于肉体本身的人，因为他的肉体终将随着时光的流逝而消失，或者化为泥土，或者化为灰烬，或者化为菌群，或者化为乌云，然而，他的思想和精神，必将会因为对人类文明有贡献、有发展、有价值、有意义，而得到后人的继承、传承与发展。只有这样的人，才能够成为人类历史上的大写的人，对人类历史发展有真正贡献的人[]。因此，在一个人对于自身的学习和认识过程中，想方设法、千方百计地调控好菌群向量的正能量、调控好线粒体向量的正能量、尤其是通过刻苦学习和开发教育而深度、显著、科学地提升人脑向量的正能量，积极成为对社会有用的人，而不是成为“人为物役”、动辄计较个人物质利益得失的普通人、平凡人，才是每一个“真正的人”终生值得努力的目标和方向。

在提出、发展和完善四元数模型的过程中，最为关键的步骤，是其中关键要点即“菌心说”学说，基于对菌群向量的深度理解和相应的生物调控技术而形成的，是笔者在使用自己直接测试“饥饿是否源于菌群”以及如何能够摆脱菌群向量对人体施以“饥饿控制力”的过程中，经常遇到的思考。正是通过大量的科学研究和临床实践，最终证明在靶向肠道菌群调控以消除人体饥饿感的情况下，每天的一日三餐不再是人体的“必修课”，而且人体趋于身心健康的新状态，方才意识到所谓的饥饿、所谓的低血糖、所谓的营养需求以及营养过剩、所谓的糖尿病和代谢异常以及内分泌失调等问题，都只不过是四元数模型中菌群向量失控紊乱之后，通过人体标量的异常表现而已。针对这样的慢病，一旦弄清楚其科学道理、内在逻辑与调控技术之后，就比较容易开展更有针对性、事半功倍的防控研究，必将有利于促进“健康中国2030”战略目标的实现。

结合薛定谔的“生命是什么”[]来看，虽然本文的四元数模型尚难以回答完全这个问题，不过由于菌群向量和线粒体向量的引入，应该说至少已经逼近了这个问题，即“生命有可能是实现从物质到意识发展、并通过意识理解物质进而理解意识本身的一个过程”。当然，就“人”本身而言，还有与情感等密切相关的心理学、精神科学等复杂问题[]。不过，随着对于四元数模型的进一步发展与完善和理解的深入，相信这些复杂问题也都会陆续得到新的解释与理解，毕竟目前已经能够在四元数模型的框架下，逐渐明确人体共生微生物（菌群向量和线粒体向量）的重要性，从而对于人本身的理解也将必然提升到一个新的层次。

7.    总结与展望

综上所述，从“菌心说”学说到“双脑论”观点、再到“三体观”理念并发展到“四元数”模型，体现了笔者对于近年来深度从事理论医学研究以及理论生物学理念的逐步发展与完善过程。在菌心说中，突出强调了“饥饿源于菌群”。在双脑论中，强调了“菌脑”负责人体的物质记忆，而人脑则负责人的符号记忆和思想与精神，体现出“菌脑管吃，人脑管思”，加上“人体管动”，就形成了三体观。然而，类似于从实数到虚数再到复数的发展过程中一样，直到找到哈密尔顿的四元数模型、并将其用于统揽菌心说、双脑论、三体观的理解之后，尤其是结合“呼吸源于（微生物）线粒体”的生物学知识，才初步确立了人体结构与功能的四元数数学与生物学模型，这也是使用数学科学来解释生物学以及生命科学的新尝试。从目前来看，这样的解释是科学的、合理的，通过深入研究和论证与验证，必将有助于推动生物学、生物医学以及生命科学的新发展。

设若将菌群向量作为X轴，将线粒体向量作为Y轴，那么，人体标量就相当于是在这样的二维平面上的展开式，其中，菌群向量驱动人体饥饿与摄食，线粒体向量迫使人体呼吸，人体标量必须通过摄食和呼吸，在确保菌群基因的复制和线粒体基因的复制的基础上，在短短100年左右的人生历程中，持续着人们的肉体生命。然而，人体标量这样的二维平面的存在，应该说只是类似于动物层面的“吃、喝、拉、撒、睡”等基本的生理行为，可能并无更深层次的意义，而只有将人脑向量作为Z轴，构成由X+Y+Z（，，）三者构成的三维空间，才能够真正形成“人”的存在，具体表现在人的意识、思想、精神、意志、信仰等方面。如果一个人只是贪吃贪婪，那么相当于其向菌群向量的妥协，难以实现其自身的人脑向量向Z轴的精神提升，实在难以成为一个真正大写的人。

不过，反思一下，生命的世界里，难道真的会是一个四元数模型吗？就目前的知识理解而言，至少从物质（含无机物、有机物等生命元素）层面来看，或许可以说可能应该是的。自然界从生命起源与进化的发展过程中，从菌群向量到线粒体向量再到人脑向量，似乎一步步地将生命从一维结构、二维平面向三维空间发展过来。在人脑向量的Z轴坐标中，显然是一个以意识和思想为代表的纯粹意识、纯粹精神与纯粹意志的世界[]。自然界中这样的安排，既符合数学上的美感，同时又符合自然界的逻辑，不过其实数学和逻辑学本质上也是统一的，而且可以说这个世界是唯美的，也是符合逻辑学，因为只有唯美以及真善美，才能被人类通过逻辑来理解[]。这一点，不仅是科学的胜利，而且能够指向并佐证人性的光辉，因为我们每一个人必须善待自己的菌群向量和线粒体向量，因为这两个微生物向量也都是为了我们自己身体的生理信号需求（饥饿与呼吸）而来，而我们的人脑向量则为理解自然界的真善美而来！

由此可见，我们的身体基于物质、基于化学元素，无论是肉体标量还是菌群向量以及线粒体向量，都是由物质所组成的；但是，只有通过人脑向量对人的向上的、积极的、正向的引力和自我学习、教育的努力，才能够让我们每一个人通过意识、思想、精神、意志和信仰而超越，实现对自己、自然、社会以及世界的新理解，从而比较完美地体现出生命的意义在于理解自己、理解他人、理解社会以及理解自然界，并且在四元数模型的基础上，实现科学地认知自己、科学地把握欲望、科学地调控人生需求、科学地升华自己的精神目标，更好地为社会发展和人类进步不断地做出新贡献。

8.    参考文献

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