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李明远教授:通过与赵洪钧先生的讨论,本短文对“熵”与“虚”的关系做了探讨。在此基础上,进一步探讨中医与西医的相容性,或从热力学角度探讨二者的理论基础。仅供参考,并欢迎质疑、讨论。
链接“‘熵’与‘虚’的探讨”
“虚”在中医学中是一个抽象概念,“熵”在热力学中也是一个抽象概念。由于学科跨度较大,如何用“熵”理解或解释“虚”是一件较难的事情。在短文“关于“虚”的商榷”中,对“虚”做了基本的表述。本文将对“熵”也进行简要的表述,并进一步探讨“熵”与“虚”的关系,以便从科学的角度认识、理解“虚”。
为了使读者能够较准确、较容易地理解“熵”、“熵增”、“熵减”(负熵)的意义及作用,又避免繁琐、抽象的定义带来的困扰,本文只将这些术语及概念的物理意义予以介绍,并做进一步讨论。在热力学中,“熵”、“熵增”、“熵减”(负熵)的意义及作用、有关“体系”的变化过程等大致如下:
熵是一个状态函数,熵的物理意义是对“体系”无序度的度量。熵值增大(熵增),“体系”的无序度增加;熵值减小(熵减,或负熵),“体系”的无序度减小。
自发过程(spontaneous process):不受外力作用(影响),自然发生的过程。在此过程中,“体系”的能量降低。
下面将借助几个简单的实例,讨论、认识“熵”、“熵增”、“熵减”(负熵)的意义及作用:
在一个密闭的玻璃瓶中有较大的空间,充满空气,有1克水。保持玻璃瓶内处于恒温(如,60度)、恒压(如,1个大气压)、静止状态。在此条件下,水为“体系”,空气为“环境”。在将水加入到玻璃瓶中的初始时刻(t0),水没有蒸发,空气中水的浓度假设为0。过了一段时间,在时刻1(t1)时,水蒸发到空气里0.1克,并以微小水珠或分子的状态分散在空气中,成为气态的水。由于在此过程中,玻璃瓶内的温度、压力没有变化,也没有受到外来力的作用(重力忽略不计)。因此,此过程是一个“自发过程”。同时,由于水的质量少了0.1克,水具有的能量减少(或降低)。同样,在此过程中,0.1克液态的水(有序度较高)变化成数量众多的微小水珠或水分子,并分散在空气中,其无序度大大增加(熵增加)。在此条件下,水分散在空气中的过程是一个自发的、熵增过程。
如果将分散在空气中的0.1克气态的水,再变化成为液态的水。通常做法是(1)保持温度不变,增加玻璃瓶内的压力(当然,玻璃瓶必须能够承受足够的压力);(2)保持压力不变,使玻璃瓶降温。在这两个过程中,0.1克气态的水变化成为液态的水,“有序度”增加,导致熵减小(熵减、或负熵)。同时,由于液态水恢复到了1克,水的能量增加。而液态水能量的增加,来自于0.1克气态水“熵”的减少。这两个过程为液态水增加的这部分能量提供了条件。在这种情况下,0.1克气态水变化成为0.1克液态水,是在外界干预下的“熵减”过程。
注意,在(1)和(2)两个过程中,外界对空气(环境)加压或冷却,也使空气的密度增加,“有序度”增加,空气的“熵”也减小。同时,有部分热量散失到玻璃瓶外的大气中。在这种情况下,空气“有序度”的增加,也是在外界干预下的“熵减”过程。
在一个密闭的玻璃瓶中,有1克食盐,100克水。保持玻璃瓶内处于恒温(如,30度)、恒压(如,1个大气压)、静止状态。在此条件下,食盐为“体系”,水为“环境”。在将食盐加入水的初始时刻(t0),食盐没溶解,食盐在水中的浓度为0。过了一段时间,在时刻1(t1)时,食盐溶解到水里0.4克,并以离子状态分散在水中。由于在此过程中,玻璃瓶内的温度、压力没有变化,也没有受到外来力的作用(重力忽略不计)。因此,此过程是一个“自发过程”。同时,由于食盐的质量少了0.4克,食盐具有的能量减少(或降低)。同样,在此过程中,0.4克结晶的食盐(有序度较高)变化成数量众多的离子,并分散在水中,其无序度大大增加(熵增加,熵增)。在此过程中,食盐由固态变化为离子态的过程也是一个自发的、熵增过程。
如果将溶解在水中的0.4克食盐,再结晶成为固态的食盐。通常做法是打开玻璃瓶盖,对玻璃瓶加热,使水蒸发,水中离子(无序度较大)状态的食盐结晶,而“有序度”增加,导致熵减小(熵减、或负熵)。同时,由于得到了0.4克结晶的食盐,使结晶的食盐达到了1克,结晶食盐的能量增加。显然,在此过程中,结晶食盐能量的增加,来自于离子状态食盐“熵”的减少。这也是在外界干预下的“熵减”过程。而对水的加热,使水蒸发,不仅为结晶食盐增加的这部分能量提供了条件,并使水气化,使水的“熵”也大大增加。这也是在外界干预下,水的“熵增”过程。
在自然环境中,人体为“体系”,大气为“环境”。在大气压力(如1个大气压)、大气温度(如25度),人体处在静止状态时。体内的水变化成汗(由“有序度较高”向“有序度较低”或“无序度较大”变化),使体内水分减少,并散发一定的热量。在此条件下,对人体而言,出汗也是一个自发的、熵增过程。
上述三个例子都是比较简单“体系”的“自发过程”的“熵增”,或在外界干预下的“熵减”、“熵增”过程。基于这一思路也可以对不同体系、不同过程的“熵增”、“熵减”进行研究。比如,在人体消化系统的作用下,将作为食物的、“有序”结构的动植物变化成为大量“无序”的分子(熵增)。而这些动植物的分子通过生化反应又变化成“有序”的人体骨骼、器官、血液、皮毛等。在这个过程中,发生了“无序”的动植物分子向“有序”的人体结构的转化。因此,对动植物分子是“熵减”(负熵)。由于熵的单位是J·K-1,因此,动植物分子的“熵减”(负熵),可理解为给人体结构增加了能量。或者说,将动植物的分子转化为人体结构的同时,将动植物的能量转换为人体的能量。
转了一大圈,将“熵”与“虚”关联起来到底有什么意义?为了进一步探索、理解这个问题,我们还是要回到“气”是什么?这个根本问题。在“关于“虚”的商榷”的短文中,已明确“中医之气应该对应于物质及其承载的能量。能量可以做功,因此,物质具有功能。”在此基础上,再进一步探讨“熵”与“虚”的关系。
“虚”与“熵”。基于上述分析、讨论,“虚”、“正夺”、“正气夺”是人体的一个“自发过程”。在此过程中人体的“正气”逐渐“虚”,而消耗,甚至耗尽。依据热力学,这是一个“熵增”过程。或者说,在理论上,“虚”具有热力学基础。同时,在西医中“体质虚弱”或“体质衰弱”也是人体的一个“自发过程”,同样是一个“熵增”的过程。因此,在热力学基础上,中医的“虚”、“正夺”、“正气夺”与西医的“虚弱”或“衰弱”具有共同的理论基础。或者说,在此方面,对同一个研究对象,中医与西医完全可以“融合”与“贯通”。
气与物质。如果中医之气可以对应于人体的物质,基于物理学、热力学等,在理论上,中医与西医同样可以“融合”与“贯通”。例如,如果将“营气”对应于血液。如果是这样,在临床上,西医对血液做的大部分化验、检测指标,可用于中医定性或定量的表征“血虚”。当然,中医应该对这些指标的生理、病理意义有明确了解。否则,便不得其解。同样,在临床上,西医也可以借鉴中医“血虚”的理念,采用中医或西医的方法对患者进行治疗。其它的气,可以此类推。
气与能量。如果中医之气可以对应于人体的能量,基于物理学、热力学等,在理论上,中医与西医亦可“融合”与“贯通”。例如,对中医和西医而言,对“气虚”或“体弱”之人,都可以通过增加饮食或营养物质“补气”或“补充能量”。而在临床上,同样有各种各样的“补气”或“补充能量”的手段、方法,可互相借鉴。如喝糖水或输液补充葡萄糖;服用中药或西药等。
基于上述探讨,“熵”与“虚”具有内在的关联。“虚”、“正夺”、“正气夺”、“虚弱”或“衰弱”均是人体的“自发过程”,也是一个“熵增”过程。在此方面,对同一个研究对象,在理论上,中医与西医具有共同的热力学基础,完全可以“融合”与“贯通”。在临床上,中医与西医的各种各样的的手段、方法,均可用于对人体“补气”或“补充物质与能量”。
聂广(深圳三院):李教授,看了您的探讨。“熵”、“虚”、“气”都是抽象的高层次概念,必须进一步细化为客观的物质和功能等层次,才能为医学所用。比如从功能上讲,包括功能不全、功能衰竭,进一步细化则有心、肺、脑、肾等实质脏器的功能不全或衰竭;从物质上讲,包括各种营养不良或低下的情况,需要根据各种营养成分进行补充。另外,物质和功能也是互相关联的。比如肝功能不全或衰竭,可造成白蛋白等合成不足,胆红素等代谢异常等等。仅仅停留在高层次的概念,是无法进入到医学的应用中来。因此必须细化,而只有实证的东西才能够细化,只有确定的概念才能够操作。中医概念为什么不能操作,就是缺乏确定性。可此可彼的名词,不能够成为“科学概念”。
比如,中医的“气”,能够用“能量”替代吗?中医的“血”、“营气”能够用“血液”取代吗?显然不能。因为中医从业者不答应,就是赵老师也不敢认可。如果强行取代,虽然实现了实证,实现了可确定性,却与中医学范式强烈冲突,除非你彻底抛弃它(中医理论)不可。
王昌俊:学学庄子。
相对性第一。
聂广:秘书长,庄子是哲学家,他可以优哉游哉。基础医学是较真的学问,难以“逍遥游”哇。
王昌俊:庖丁解牛,解的是真实的牛
聂广:那是技艺,不是理论。
李明远教授:聂教授,所言极是!“熵”、“虚”、“气”这些较基础的东西,都是比较抽象的概念。但不同的是“熵”具有明确的定义和物理意义等,而“虚”、“气”等却没有。如您所说,“中医概念为什么不能操作,就是缺乏确定性。可此可彼的名词,不能够成为“科学概念””。如果中医希望与西医和现代科学交流,或利用西医和现代科学的研究成果,则必须对“虚”、“气”、“气血”、“经络”等概念给予统一的、明确的定义或规范的表述(哪怕是仅仅按照中医的范式)。只有这样,才能依据人体这一客观研究对象、西医、现代科学和中医,去“实证”和“细化”,“只有确定的概念才能够操作”。如果仍然是按照千百年的思路走下去,对这些不确定的理论、不确定的术语、不确定的概念、不确定的脏腑等等,“悟来悟去”,是转不出这个“怪圈”的。这已是相当一部分国人的共识。目前需要的是朝着这个方向,选对正确的路径,踏踏实实地去做、去探索。
聂广:李教授好!其实,仅仅是个观念问题。中医的“血”是人体的“血液”吗?显然是毫无疑问。但为什么不是?因为古代医学都不是,无论是印度医学,西方古代医学,还是等等其他传统医学。因为在那个认识阶段,还没有对血液认识到今天的水平,还存在许多幻想的东西、虚构的东西。那自然是不一样的。但是今天,已经有了这样的认识水平,为什么不能为我所用?这就是范式差异,因为各种古代医学已经有了一套自说自话的理论体系,这些个体系与现代医学的实证体系出现了“生殖隔离”,它们之间也存在“生殖隔离”,也就是“不可通约性”。那么,怎样才能“通约”,即解除它们之间的“生殖隔离”?其实是可以做到的,那就是采取统一的范式,即统一的理论。
李明远教授:聂教授,对!“统一的理论”。赵洪钧先生在这方面已经做了几十年的探索,并取得了重要进展和成果。我说过,赵先生将“熵”应用于认识、解释“虚”,令我震惊!因为,即便是一个一般的读物理化学的博士,对“熵”的认识、理解也是一个较难的事情,更何况应用于人体这样一个复杂的体系。但赵先生做到了!尽管在两年前,我已经认识到可以用“熵”、“能量”等研究中医。并在2018年夏天与林兄谈过,如果是这样就可以对“气”等进行定性或定量的表征。而不再只是“悟”。但一年多来,在这个群里,我只是在讨论“能量”或“物质”与“气”的关系,没敢涉及“熵”等其它概念。因为,对大部分中医专家,很难接受这个“概念”。这很自然,对我也是一样,对一个概念,在不理解的情况下,不会去接受。经过这几年的探索,特别是看了赵先生的著作、文章(尽管我的认识、理解还很有限)。在基础科学的基础上,在理论上将中医与西医“融合”与“贯通”是可能的。直到目前为止,我还没有发现实现这一目标,在理论上还不存在不可逾越的障碍。因为,中医学也是科学,并且是一门应用科学!
我还没有发现实现这一目标,在理论上存在不可逾越的障碍!
聂广:刚才写了一些,因为事情耽误了一会。说到这里,我的意思已经非常明确了。进一步看,为什么古代医学五花八门?现代医学为什么独一无二?它们之间的差距在哪里?实际上,是医学理论形成方式上的差异,现代医学理论采用实证方法,而各种古代医学采用自然哲学方法;实证方法追求经验事实的真相,而自然哲学方法仅仅满足于给经验事实一个解释就行了。因此,印度医学有印度医学的解释,古希腊医学有古希腊医学的解释,祖国医学有祖国医学的解释。但仅仅解释是不够的,需要有预测功能,这又必须走上实证道路包括。实证医学永远像着接近真实的方向努力,因此需要不断地否定自己。
但仅仅解释是不够的,需要有预测功能,这又必须走上实证道路才行。实证医学的目标是永远接近真实的努力,因此在这个过程中需要不断地否定自己。正是这种不断否定的方式,造就了它的唯一性。
李明远教授:对!几百年来,科学的崛起,已经使过去人类几千年“积累”的、无数的“东西”灰飞烟灭!并创造了数不清的“新东西”。而这个速度越来越快!如果不在科学的基础上认识、理解、发展中医,对中医而言,将万劫不复!
聂广:各种医学体系所面对的,都是人体的生理病理,这些与自然界各种物质、各种生物相互交流,密切相关,无论从哪个方向追求真相,它永远是唯一的。因此,医学最终会统一起来,尽管研究的方向、角度有所不同。
李明远教授:至少作为治病的中医学,不应该游离于科学。而作为文化的遗产、或许可另当别论。
聂广:目前为止,现代医学是最接近人体和疾病真相的医学,而且它还有进一步向真相迈进的潜力,存在不断改正错误的机制。事实上,医学包括两大方面,一个是经验事实,一个是理论解释。在经验事实确立的基础上,发现其内在机制,也就是真实确切的理论。中医学的宝库在哪里?就是丰富的临床经验。一是确立经验事实的可重复性,二是找出经验事实的内在机制,三是在此基础上获得新的启示,发展新的经验事实......如此往复。
李明远教授:一百多年以前,中医是在自己的“一亩三分地”上繁衍、发展。但现在“墙”没了,环境完全变化了。“适者生存”,对中医应该也适用。虽然“幻想”总是难以割舍,但现实不会原谅“幻想”。莫斯科不相信眼泪!
聂广:我们再回到中医的“血”是“血液”吗?如果血就是血液,那么脾就是脾,心就是心,那么中药的起效机制就是不同结构和功能的化合物的综合作用,针灸的起效机制就是它们的物理化学作用,那么“湿热”、“上火”、“肾虚”、“瘀血”、“气虚”、“血虚”等等缺乏可操作性的非确定性概念,就完成了它们的历史使命。
当然,这是就未来而言,不是今天,而且也仅仅是一家之言。未来是少数人的探索,我们多数人仍然活在当下,也必须活在当下。
李明远教授:“气”、“气血”、“经络”等理论也应该是中医宝库的重要部分,千百年前能提出这些理论实属先进。对于““湿热”、“上火”、“肾虚”、“瘀血”、“气虚”、“血虚”等等缺乏可操作性的非确定性概念”可以逐一进行研究,确定其本质含义或概念,再决定其取舍。
聂广:各位,今天“聊发少年狂”,大家看过就罢,不要在意我的胡说八道!
李明远教授:@聂广(深圳三院) 同感。
聂广:握手。
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GMT+8, 2024-11-29 18:41
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