蔡医丞：中医证与生物熵的同构性探讨

中医人

20 世纪量子理论的诞生为促进生命科学乃至整个自然科学的进步作出了巨大贡献。奥地利物理学家薛定谔《生命是什么》利用热力学和量子力学理论来解释生命的本质，引入非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式突变等概念来说明有机体物质结构、生命的维持和延续、遗传和变异等现象，从而推动了分子生物学的诞生。

1 从中医证与生物熵的概念、内涵和外延论其同构性关系

1.1 概念是反映事物对象本质属性或特有属性的思维形式，内涵和外延是概念的两个基本逻辑特征。内涵能反映事物的本质属性，外延是具有内涵所反映本质的一切事物，而下定义和划分是明确概念内涵和外延的逻辑方法，从概念的内涵和外延可以得到事物的特性和关系。中医证和生物熵分属两个不同领域，那么，从其概念的内涵和外延能否看出两者之间同构性关系呢？

1.2 证（syndrome）的概念形成经历了漫长的年代，早在《黄帝内经》中已有关于证的描述，如《素问·至真要大论篇》有“气有高下，病有远近，证有中外”，其后《伤寒论》提出“观其脉证，知犯何逆，随证治之”，并明确提出伤寒六经证、杂病脏腑证等观点。近现代以来，证的概念逐渐被分化出来，但迄今围绕其本质却众说不一。有网络学说、功能态学说、隐态系统学说、整体功能失调的关系模型学说及方证耦合学说等。

在现行教材中，《中医基础理论》将证定义为“机体在疾病发展过程中的某一阶段或某一类型的病理概括”，《中医诊断学》认为“所谓证或证候，既包括四诊检查所得，又包括内外致病因素，全面而具体地反映了疾病的特征、性质和在这个阶段的主中医证与生物熵的同构性探讨要症结”。这些观点从不同角度阐述了证的概念或本质，从而也导致证概念本身存在一定的片面性和模糊性。

综合以上，对证概念的定义，它们有一个共通之处，即强调了证是一种状态的紊乱。蔡氏在总结前人研究的基础上，结合量子理论认为“中医证是机体电磁辐射的量子叠加态”，并提出证即机体在疾病发展过程中的某一阶段的病理的概括，是对四诊信息表达的机体病理生理变化整体反应状态的概括，是一种综合性的功能态。

利用下定义的逻辑分析方法，可以认为所谓“病理概括”、“整体反应状态”、“综合功能态”是中医证的临近属概念，它们描述的都是一种状态，也是一种有序性。而“疾病发展过程”、“机体病理生理变化”是生命体状态区别于一般物质状态的体现，即“种差”。中医证概念的内涵是生命体的有序性状态。外延，相对于内涵而言，根据上述证的内涵划分，证的外延便是所有反映生命体有序性状态的概括。

1.3 熵（entropy）指的是体系的混乱程度，在许多研究领域都有重要应用，在不同的学科中也引申出更为具体的定义，成为各领域十分重要的参量。目前对熵的详细释义有：①在物理学上指热能除以温度的商，标志热量转化为功的程度；②科学技术上用来描述、表征系统不确定程度的函数，亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度；③传播学中表示一种情境的不确定性和无组织性。

由以上含义可看出，“程度”是熵的临近属概念，即发展状况、状态，“混乱”、“热量转化为功”、“表征系统不确定性”、“表示一种情境的不确定性和无组织性”，是熵概念在不同领域定义的种差。在不同场合，针对不同对象，熵可以作为状态的混乱性或无序度、不确定性或信息缺乏性、不均匀性或丰富度的量度。总之，熵的内涵是指一种体系的混乱程度或有序性状态。

对生命系统而言，从生物物理学角度衡量生命体有序性状态的参量是生物熵。生物熵的概念是借助于广义熵概念形成的，其不同点在于生物熵定义的种差是“生命活动过程”。因此，生物熵的内涵是指生命体的有序性状态，其外延便是反映生命体有序性的所有状态。

1.4 中医证从中医理论揭示了生命体的有序性状态，而生物熵是从物理学或生物物理学角度来阐述生命体的有序性状态。从两者概念的内涵和外延对比可以看出，生物熵与中医证的内涵都是指生命体的有序状态，其外延便是反映生物体所有状态的概括。中医证与生物熵概念的内涵和外延具有异曲同工之妙，两者之间本质属性相同，具有极大的相似相通性，因此可以得出生物熵与中医证具有同构性关系。

2 从理论背景分析中医证与生物熵的同构性

2.1 生成渊源

19 世纪 50 年代，克劳修斯在研究卡诺热机循环实验中发现，密闭系统中系统热量与系统绝对温度的比值在任何过程中都是增长的。1865 年，他发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》，文中明确阐述了“熵”的概念，即熵是热量与温度之比，是物质的状态函数，代表了体系的混乱程度。由此热力学第二定律诞生，在孤立系

统中，系统只会向着更加无序或者说熵增大的方向发展。

针对经典热力学定律，普利高津等却从中看出了无序可向有序转化，提出了著名的耗散结构理论。该理论的诞生成功解释了系统维持有序状态的可行性。研究表明，耗散系统是远离热平衡的开放系统，由外界提供能量和物质维持。耗散系统一般包含大量的系统单元或多层次的组分，各子系统之间、不同的组分和层次之间存在错综复杂的相互作用，尤为重要的是正反馈和非线性作用。

正是由于系统的开放性、非平衡性和系统内部的这些非线性作用，使系统能保持高度的有序性。因此，熵的理论相继被引入信息论、控制论、概率论。借助耗散结构理论，生物熵被成功引入生命科学中，用来度量生命活动过程的质量。

耗散结构理论同样对人体医学有很大的指导意义。人体是一个远离热平衡的开放系统，由无数小单元（器官、组织、细胞、生物大分子等）组成。人体从外界摄取食物和能量作为负熵，成功抵消由于生活、工作等新陈代谢活动产生的正熵，这样才会维持身体的有序性，这是生命的热力学基础。但当负熵不足以抵消身体产生的正熵时，身体内部的熵就会增大，即有序性降低，从而产生疾病，而证是对疾病反映于外的病象观察。

证一般是根据医生及患者感觉器官收集疾病有关资料，如症状、体征、病史等，再从疾病临床表现并结合患者体质、环境、发病经过和治疗结果对生理病理进行推理，然后运用中医理论与辩证思维方法进行概括与总结而得到。

因此，耗散结构理论可以用来解释中医学关于疾病发生的原因和治疗原则。对处于阴阳相对平衡的人体，非平衡非线性相互作用产生因素之间的协同效应，使生理功能达到有序结构。但当外邪入侵人体达到一定程度，人体有序结构被破坏，从而发生疾病，为使人体结构趋于有序，就必须采取一定措施使人体处于非线性非平衡区域，使人体生理功能由无序趋于有序。

生物熵和中医证都是产生于耗散系统这个大背景下，具有相同的系统结构，只是从不同领域阐述了系统的有序性状态，因此也具有相似同构性。

2.2 序参量

生命体是一个复杂的巨系统，这也就导致了证候的复杂性。中医辨证施治，就是根据四诊所收集的资料，通过分析、综合，辨清疾病的病因、性质、部位，以及邪正之间的关系，概括、判断为某种性质的证，然后确定相应的治疗方法。普利高津在研究非平衡热力学时，就十分强调局域平衡假说，即一个系统从整体上看是非平衡的，但可以将其分为无数小单元。这样在研究总体的熵时可以从局域熵求和得到，那么就必须找到一个合适的序参量。

序参量是宏观组织序的一个度量，能够反映系统紊乱的程度。有学者提出阴阳可以作为中医学检测的一个序参量，具有极大的参考价值，但尚缺乏一种科学检测工具。如果把人体比作谐振腔，那么，人体光子储存能力和光子损耗便可以表征生命有序态，作为生命组织序的度量。当机体受到病因损害作用，自我稳定调节发生紊乱，机体就会偏离稳定态显示特殊的生理反应，出现整体体质反应特征和整体与周围环境之间、脏腑经络之间、细胞与体液之间相互关系紊乱的综合表现，那么机体电磁辐射也会相应变化，从而导致证的产生。

从量子理论角度讲，生物光子辐射便可以作为熵检测的一种工具，来分析生物组织的有序性。从中医理论角度看，若这个序参量可以定量揭示中医证的本质和关系，那将是一个很有力的指标。有学者提出中医证本质后 ，就机体电磁辐射相干性理论推出中医证的数理模型Sy=v/S=v/ln（6I+1），认为生命的有序态与机体电磁辐射强度和频率有关。但这有待于进一步实验验证。

寻找一个合适的序参量作为中医证的检测指标，标示着生物熵与中医证具有相同的系统操作。如果两个对象之间有相似的系统结构、属性和操作，那么这两个对象就具有同构性，这为生物熵与中医证的同构性论证作了进一步解释。

3 从特性分析中医证与生物熵的同构性

3.1 方向性

熵增加原理认为，孤立系统的一切自发过程均向其微观状态更无序的方向发展，熵自发地趋于极大并最终到达平衡态，呈现完全无序的混乱状态，这是熵方向性的表现。普利高津耗散理论的诞生，成功解释了一个系统从无序向有序性转化的规律，但这并不否认熵具有方向性特点。正如薛定谔《生命是什么》指出：“一个生命有机体的熵是不可逆地增加的，并趋于接近最大熵值的危险状态，那就是死亡了。” 即生物走向死亡是生命体生长发展的必然规律。

对于耗散系统，当负熵流远低于熵产生时，按照熵增加原理，系统最终趋于混沌状态即平衡态；若负熵流抵消了熵产生，由于环境的干扰，导致系统结构原有稳定性的一定偏差，当这种偏差小于某临界值时，系统保持稳定的生长；若负熵流远远大于熵产生，系统的某些参量或约束条件超出某一临界值，原有结构遭到破坏，由于系统内部各子系统的非线性相互作用使之产生相干效应和协同作用，使系统内部的微小涨落发生质变的巨涨落，从而形成新的稳定态，变得更为有序。这与人体疾病过程中状态变化原理一样。

人体由一种健康态转变到病理状态是有序向无序转化的过程，如果不及时给予相应的治疗，那么，疾病只会向着更恶劣更复杂无序的状态发展，或在达到某一临界值时转变为另一种病理状态。只有给予相应的治疗，才能使这种紊乱无序性降低，同样在达到某一临界值时，机体将成功恢复健康状态，即达到一种新的稳定状态。

中医证便是这所有病理状态的概括。疾病处于不断变化中，由某种病理状态转变到另一种病理状态，或由某种病理状态转变到健康态，其间都伴随着生物熵的变化，并严格遵循熵的方向性规律。从这一点看，中医证与生物熵是相通的，其产生和发展遵循相同的规律，可以作为判断两者具有同构性的论据。

3.2 概率性

在热力学中，熵是热量转变为功的程度，与能量密切相关，可以用来表示能量在空间中的分布。能量分布越均匀，熵就越大，当系统能量完全均匀分布时，熵达到最大，系统处于平衡态。从微观上讲，熵表征系统内部粒子的混乱程度。

玻尔兹曼从统计物理学的角度定义熵公式为 S=klnW，阐述了熵与在该宏观状态下所具有的微观状态数W 的自然对数成正比，表明熵是系统微观状态无序性的一种量度。系统的微观状态数目 W 越多，熵越大，系统越无序；反之，熵越小，系统越有序。而微观状态数目的多少反映了概率的大小，因此，玻尔兹曼从微观机制上说明了熵与概率的关系，并指出平衡态是概率最大的状态，也是 W 最大的状态。熵由非平衡态向平衡态的转化，则表明系统由较小的可能状态过渡到更大的可能的状态。

那么，从数学上看，只要知道了变量的概率分布（或概率密度）就可以得出对应的熵值，即熵是概率（密度）分布的泛函。参照玻尔兹曼的“统计熵”的定义，现代信息论创始人美国工程师申农成功提出了信息熵的概念，发现信息熵是对观测结果不确定性的测试，信息代表负熵。一个系统有序度越高，熵越小，所含信息量就越大；反之，信息量就越小。生物熵就是在热力学熵、统计熵、信息熵的基础上发展起来的，虽然它们的表现形式不同，但都具有概率性。

如前所述，光子辐射可作为组织序的一个度量。通过玻尔兹曼熵公式导出的 Sy=v/S=v/ln（6I+1）公式中，I 代表生物光子辐射强度，在一定频率下，人体光子辐射强度越高，熵越大，有序度越低。这种情况说明人体光子储存能力弱，具有一定的病理损伤特征。

机体的生物熵值越高，意味着体内发生的病理改变越多，生理有效能转化率越低，机体的混乱程度就越高。生命的有序态与生物光子辐射的大小相关，这是中医证概率性的一种表现。从上述公式也可看出，中医证与生物熵之间具有相当性，这是两者之间具有同构性的重要表现。

4 结语

证是中医理论的特色与精髓，源于长期临床实践，是根据不同疾病表现出来的临床症状归纳总结得来。生物熵是从物理热力学角度系统阐述生命过程的熵变，以此来分析机体各组织器官的生理病理信息。通过以上对生物熵与中医证的同构性分析，有助于进一步了解人体生理、病理现象，从而找到一个证定量表达的客观检测指标，为更好地指导中医临床工作和中医学的发展提供新的思想和新的建议。

本文作者：蔡医丞，台北人，1969年生，山东中医药大学博士，北京悬壶脊世中医科技院院长，世界脊柱健康医学联合总会常务理事，中华整复总会日本地区分会总会长。蔡医丞老师曾三次飞赴泉州，向李太云传授绝技密法。