熵流与生命

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■ 来源：恒发（中国）医疗有限公司.医学事业部 作者：侯亮
　　摘要：生命体是一种耗散结构，四元医学认为熵流是组成生命体四元素之一，代表了其物质能量代谢和信息交换的规律。熵流与体质、意识、生态等其他元素相互作用、平衡互动，是四元医学生命管理的主要干预对象。本文对\"熵\"理论的提出及其在生命科学和医学领域的应用进展情况做了概况总结，并展望了熵流观念在四元生命管理中的地位和应用价值。
　　关键词：四元医学 熵流 生命管理 耗散结构

　　1969年普利高津提出了著名的耗散结构理论，普里高津从物理热力学第二定律出发，通过对非平衡热力学的研究指出：“一个远离平衡态的开放系统，在外界条件变化达到某一特定阈值时，量变可能引起质变，系统通过不断地与外界交换物质和能量，就可能从原来的无序状态转变成一种在时间、空间或功能上的有序状态。”这种远离平衡态的、稳定的有序的结构称之为耗散结构。耗散结构的有序化、稳定化，是通过系统的物质能量耗散过程建立和维持的，其内在本质是系统熵在变化。
　　所谓熵，是反映一个系统宏观态所具有的微观态数目或与热力学几率有关的物理量，它是系统无序性的量度。热力学第二定律，即著名的熵增加原理，它指在孤立系统内部，能量总是从高的地方流向低的地方，系统从有序渐渐变成无序，总是沿着熵增加的方向进行，熵最终将达到最大值．这是一个不可逆的过程。
　　对于生命体而言，熵流，即熵值变化过程的规律，代表了其物质能量代谢和信息交换的机制，包括生命体活动（代谢、形态和能量）的各种现象、产生过程、发生条件及机制，以及内外环境变化对机体生理活动、能量变化的影响。四元医学认为熵流是生命体四元素之一，与体质、意识、生态等其他元素相互作用、平衡互动，是四元医学生命管理的主要干预对象。

　　一、熵流与生命的过程
　　熵与信息的基本理论不仅适用于简单的热力学系统，而且也适用于有生命活动的物质系统。因此，任何生命的进程都可用熵的概念和理论进行研究，都遵从熵变化的物理规律。一切生物系统都不可能是封闭的，它们通过呼吸、进食、排泄以及放出热量、吸收热量和对外做功等活动与外界不断进行着物质和能量的交换。因此，任何生物体都是一个开放的系统，对于开放的物质系统，其熵变由两部分组成，即dS=dSe+dSi，式中，dSe叫“熵流”，它代表系统与外界相互作用中获得的熵，其值可正，可负，可为零；dSi叫做“熵产生”，它代表系统内部进行的不可逆过程产生的熵增，其值恒大于零．对孤立系统，dSe=0，dS=dSi>0，即熵增加原理。
　　若生物体从外界获得的熵流dSe<0，我们称之为负熵流(即信息，由高品质能量流提供)。
　　当负熵流大于生物内部的熵产生(ldSel>dSi)时，生物系统的熵变dS<O，系统的熵减少，有序程度增加。这意味着生物体从一定的有序结构上升到更高的有序结构，生物体就成长了。
　　若生物体从外界获得的负熵流恰好等于系统内部的熵产生，那么系统的熵变dS=0，系统便维持在一定的有序结构上，生物体就稳定在成熟阶段。
　　若生物从外界获得的负熵流小于内部的熵产生，那么生物体的熵变dS>0，生物系统的熵增加，生物便开始退化、衰老。当生物体的积熵达到最大时，整个机体呈现高度混乱状态，生命的有序活动已无法维持，这就是机体的死亡。
　　1943年，薛定谔(Schrodinger)在都柏林三一学院讲演中指出：“一个生命有机体的熵是不可逆地增加的，并趋于接近最大值的危险状态，那就是死亡。生命体作为一个非平衡的开放系统要摆脱死亡，从物理学的观点看，唯一的办法就是从环境中不断汲取负熵来抵消自身的熵增加，有机体是依赖负熵为生的。更确切地说，新陈代谢中本质的东西，乃是使有机体成功地消除当自身活着的时候不得不产生的全部的熵，从而使其自身维持在一个稳定而又很低的熵的水平上。”因为熵是无序性的量度，所以负熵是有序性的量度。

　　二、熵流与生命的意义
　　无机世界发展的过程是一个熵增的过程，根据热力学第二定律，无机世界将趋向更加的无序和混乱，最终达到热寂的平衡。而有机界生命发展的过程是一个熵减的过程，是一个趋向更加有序的过程。生物进化是熵减过程的具体体现。熵减的力量是生物进化的动力。
　　生命存在的意义就在于实现这个熵减的过程，使之向更有序更高级更复杂的方向发展。但人与动物最大的不同在于人有智慧，动物实现熵减过程的方式是自然进化，这仅靠进化机制起作用。对人来说，实现熵减过程的方式不是自然进化，而是靠人类自身改造世界的能力。虽然进化机制仍发生作用，但人的进化将主要依靠科技进步，而不再是缓慢的自然进化。
　　人类社会发展是从物质匮乏走向物质丰富、从人口稀少走向人口众多、从疾病走向健康、从愚昧走向文明、从专制走向民主、从无知走向科学、从战争走向和平，使世界更完美的过程，也就是熵减过程。人类幸福是建立在社会发展的基础上的，所以生命的意义就是：不断地探索和改造宇宙自然环境使之更适合人类生存；创造出更多的物质财富以满足人的各种需要；不断地改进社会制度和结构使之更有利于生活在其中的每个人幸福；不断增强人自身的能力，使整个世界更符合理性、更理想，朝着完美的极限前进。

　　三、熵流与疾病的关系
　　按照现代医学观点，处于健康状态的人体其熵通常都维持在恒定体温下的合成代谢与能量代谢相匹配的水平上。当能量代谢过剩时，机体将产生过量的废热，若超出身体调节功能，则会偏离健康状态，废热或导致发烧，或在维持体温不变情况下以熵的形式残存于体内，造成体内积熵，进而也偏离健康状态。正常情况下机体是靠热辐射、排泄废物等方式向体外排出多余的熵的，当机体热辐射受阻或排泄受阻时，都会导致熵流受阻而造成积熵从而形成“熵病”。
　　中暑是一种最典型的熵病。闷热的酷暑天，由于环境温度高，湿度大，身体放不出热，使机体几乎向绝热状态逼近，结果体内积熵过多而引起严重失常。
　　感冒源于运动或劳累过度，身体消耗大量能量，产生大量废热(体内熵大增)，如能迅速排除，人就相安无事。但如此时或吹风、或着凉，皮肤感到过凉，此信息传到大脑的调温中心(丘脑)，进行调温以暖皮肤，并下令皮肤毛细血管收缩阻止身体散热，这样体内原有的积熵排不出，还进一步产生积熵，以致积熵过剩．因此人体内各种化学反应开始混乱，使人头痛、发烧、畏寒畏冷、全身无力，抵抗力减弱，人因此感冒了。中医说：内有虚火，外感风寒；西医说：感冒了，有炎症；物理说：积熵过剩。如何治疗呢？中医说：发汗清热；西医说：退热消炎；物理说：消除积熵。
　　癌症的发生是一个多阶段逐步演变的过程，根据熵流论，当生命体内某一部分细胞组织的熵突然大增，以致其中的微观秩序受到破坏时，细胞中的脱氧核糖核酸的合成及蛋白质的合成则会出现偏差，新、旧蛋白质间的信息传递也会出现差错，而蛋白质中氨基酸的排列或空间构型上的微小差错会导致蛋白质、核酸及酶功能出现长远性的差错。这种差错拨正极难，于是便出现了癌症。使细胞恶变，不再服从细胞生长和细胞分裂的调控机制，表现为自主性生长。每次细胞繁殖分裂时，细胞的数目呈指数增长的方式膨胀。这显然是体系从有序状态向无序状态快速转化的过程，体系的熵值自然会升高。肿瘤细胞在某种情况下，表现出基因过度扩增、蛋白堆积、细胞无限增殖的无序状态。
　　Kohler和Milstein证明，利用体细胞杂交法可获得分泌抗体的杂交细胞系。由于应用这一技术所获得的抗体来源于单一的抗体生成细胞所形成的杂种细胞克隆，所以称之为单克隆抗体。为了使操作过程比较准确，应该采用分子切割技术从组织中得到所需细胞。当导入的抗体抑制癌细胞的恶变，削弱它的增殖时，细胞本身的混乱程度将会减小，趋向于稳定的低熵状态。这就相当于给体系内部输送了负熵，使体系趋于有序状态。因此，负熵对于癌症的研究非常有意义。
　　人的情绪过激，如大喜、大怒、大哀、大乐，都不利于养生，从分子生物学的角度看，都是功能分子正常的有序结构被部分破坏，从熵的角度看，是导致了该部分结构的熵增加，还可能因其非线性相互作用，诱发其他组织的病变，形成生命之熵的反馈增长。如果此时外界采取某种适当的方式，比如药物治疗(表现为提供一种物质负熵流)，挚友的开导(表现为提供信息负熵流)，或改变环境并加以自身有意识的反省(表现为对精增的一种负反馈)，均可以使情绪好转，恢复低熵状态．因此，从信息熵流的角度看，避免生命之熵突然增值，是有利于健康长寿的。

　　四、熵流与四元医学生命管理
　　《内经》中有句名言：“圣人不治已病、治未病，不治已乱、治未乱??夫病已成而后学之，乱已成而后治之，譬犹渴而穿井，斗而铸锥，不亦晚乎。”《灵枢·逆顺》亦有“上工治未病，不治已病”之说。
　　四元医学通过先进的现代信息技术平台，融汇了古老的东方易经思想和西方数学哲学理论，将传统医学与现代医学技术整合于四元医学诊疗体系之中，实现对生命的全程管理，维护全人生命健康。熵的过度增值，导致体质、意识和生态的无序化程度增加，影响生命体的稳定性，进而出现亚健康状态。四元医学生命管理的目的就是为了维护生命体的平衡互动，及时对亚健康状态进行干预，实现“治未病”。
　　熵的变化可以是局部的、一过性的，通常可由机体自我调节得以缓解或经过治疗而愈，功能性疾病及亚健康大多处于这一过程之中。而“未病”的含义关键在“未发”，是指机体处于发病或其传变的前期状态，往往经过系统检查、化验或影像检查找不到肯定的病变所在，但它却是各种疾病发生的内在基础，是疾病前一个量变的过程，是过渡状态。多数疾病虽然是突发的，但是在发病前存在着不同程度的亚病态，任其发展可由功能性疾病发展为器质性病变。由功能性疾病发展为器质性疾病，这个动态的过程就是一个负熵机制失常、熵积累的过程。
　　正如从事自然和预防医学工作的安得鲁·韦尔博士在其近著《不治而愈》中指出的：“医生的基本职责首先应该是教会人们如何不得病……传授预防知识应该是重要的；治疗已发生的疾病是次要的。”对于亚健康状态的调治，应根据每个患者的临床特点确定相应的治疗原则，有的放矢，灵活辨证。在亚健康，即熵的初始化积累阶段通过药物调理、针灸、推拿、食疗、精神调摄、运动、气功等手段使机体大量汲取负熵，尽快纠正熵积累，使人体维持在有序的稳定状态，从而阻断疾病发生的条件，以免疾病的发生。