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根据英国戴维斯的观点:一个镜像对称的封闭系统,在时间上是严格不变的。它既有两个起点,也有两个终点。“而它的历史终点就是它的未来起点,所以知道了历史就看到了未来。而它现在的状况,就是由历史原因造成的,并决定了它的未来结果,”他写道,“如果把这个系统分成两半,那么我们现在只有历史,没有未来,或相反,只有未来,而没有历史。”所以,这个对称系统,就是由历史与未来两个独立系统分界构成的。
这就意味着,科学发展不能总走直线。因为,在跨学科的交叉点上,既隐含着历史科学的一半,也包容着未来科学的另一半,所以,在理论原则上两者不能混为一谈。
生命与非生命的界限
在近代科学中,物理学是最先实现技术现代化和高度数学化的学科。化学也随着物理学的发展被分离出来。只要化学向前迈进一小步,就进入了生物学。作为生物种群的一员——人,就是物理学意义上的技术人。
远在两个世纪以前,法国人笛卡儿就曾指出:“动物是机器。”控制论发明者美国人维纳认为:“控制论意味着动物与机器之间的本质同一性。”日本人丸山一辉提出,从时间生物学的原则理论来看,生物可以是自动的物理机器。许多科学家反复强调,一个原始生命结构的自发产生和转化过程,也许同人工合成化合物一样,其原理应该是极其简单的。
当代化学工业,已经生产出一个庞大的化合物家族。今天,生物化学家正在学着复制各种生物中的化学反应,但是这种复制只能将单一形式的反应同其他反应分开进行,从而提取并分离出在浓度与纯度上合格的产品。然而,生物却无法忍受这种单一形式的高温高压、强酸强碱或催化环境。它们总是根据各自不同的条件和需要,在常温常压和酸碱平衡值的范围内共同进行。当然也有例外发生,但不能形成主流。
可见,严格控制的化学反应与生物反应比较起来,虽然原始落后,但是随机应变的生物反应也并非完美无缺。从这个意义上讲,所有的化学反应都一样,都是通过简单的动量传递、热量传递、质量传递和反应工程这四个基本过程来完成的。就像自然创造的火和人工制造的燃烧一样,虽然概念各不相同,但内容却是相互贯通的。
美国生物学家赖特确信:“精神是普遍存在的。它不但存在于生物及它们的细胞中,也存在于原子、分子和基本粒子中。”
在基础科学中,物理学与生物学是两个最具代表性而又十分独特的学科。目前,还不能给它们深入研究的课题准确下定义。分子、原子和基本粒子……这在今天看来毫无意义,也不能说明问题。因为,它们失去了规律性,即使数学方法也无能为力。
有人提出,我们希望发现的物质奥秘,应该存在于物质的本质中。特别应指明的是,原子与粒子和蛋白质与核酸,它们的共同本质到底是什么。
然而,美国人克赖顿却做出了意外的回答:它们都一样,就像是一块岩石、一个塑料玩具、一台发动机或一堆火等等。它们都有感觉与行为,能进食、消化、吸收和排泄,还能繁殖与遗传。它们都是活着的不同生命形式,只是与我们今天的科学基础和思维惯性想像不习惯而已。因为,在不同条件下,有些物质的相互作用只能分开进行,即只有感觉没有行为,或只有行为而没有感觉。但有时感觉与行为必须同时进行,即感觉就是行为,行为就是感觉。只是这一过程由于刚刚开始,所以进行得很慢,往往总是千古不变。相反,有些过程却处在快速转化中,就像黑暗中的一道闪电那样短暂,瞬息万变……
“很清楚,我们除了仅仅靠研究无生命物质而产生的物理学与化学以外,还需要研究有生命的物理学和化学,由于同样的原因,研究生命物质的生物学与人类学,也需要研究无生命的生物学与人类学。”澳大利亚人伯奇解释道:“这并不是说近代科学的研究方向出现了错误,而是说从现代科学的研究倾向看,它们都是不完善的。”他写道,“如果今天有生命科学与无生命科学进行交战,而双方都想要吞没对方的话,那么,它们将被相互吞没。当然,这种吞没并不会破坏它们中的任何一条普遍原理与机制,而是把它们拼接在统一的模型体系中。”不过,对于这样的“统一模型”,科学尚不能解释。
那么,发育生物学中的“极和场坐标模型”,是否能给我们一种有益的启示呢?
梯度与轴线的设想
当有些动物的生殖器官发育到成熟期,便会分裂出一种十分奇特的生殖细胞,也叫精(卵)细胞。这种细胞与动物其他细胞不同的是,它们不能独立完成生长发育这一过程。只有相互结合,才能构成一个完整的体细胞。当受精卵发育成两个细胞时,可以用人工方法把它们分开,其中每一个细胞都能发育出完整的小动物。当分裂成四个细胞时,这种实验也能勉强成功,但分裂成八个、十六个……却办不到!
因为,随着细胞的分裂增多,每一个细胞、细胞组织及细胞器官等,都出现了性质不同的差异。到后来,不同的细胞只能固定在身体的不同位置上,甚至连区分细胞的基准都变得模糊了。
这一系列细胞分化现象,如同把一块磁石不断砸碎看到的情况一样。为了说明这种差异现象,美国人蔡尔德1910年最先提出了“极性梯度学说”。这一学说认为,在生物中普遍存在各种不同的梯度机制。它总是从一端开始,并严格按照相同不变的比例积少成多,当到达另一端后,便会立即停下。
如果把梯度机制用数学表示,刚好构成一个已知三角形“单极”细胞,也叫“三叉坐标”细胞。其中内含1份3个“纵横图像”因子,其3因子交换法则为:强、中、弱;中、弱、强;弱、强、中(单极4因子法则也成立)。可见,这样的3因子排列,既是促进单级逐渐增强,同时又是导致单极不断减弱的生物过程。所以,知道其中两个因子的排列顺序,另一个就可以推测出来。
涡虫、水螅和蚯蚓等,都是再生能力很强的低等动物。如果把它们的头部或尾部切去,在残留的部分中,还可以复制出完好的头部和尾部。要是把涡虫从中间部位切得更准确,还能生长出由两个头或两个尾组成的畸形涡虫。
需要说明的是,不仅差异的发育会出现差错,就是在相似的再生中,畸形的出现率也是相当高的。实验表明,附带一个隐性病态的个体,通常也能引起成功的遗传。同样,一个健康的个体,也有出现遗传同质的危险。这在整个生物界可以普遍找到。
这种由单一同质个体再生出完整群体的现象,如同把一块长方形磁石切割成两段相似的一样。为了说明相似再生,美国人哈里森1918年最先发现了“纵横轴心场”。这种机制总是从轴心开始,并连续向着纵横方向积少成多,其中每一半的积累,都必须严格按照另一半同步进行,并直达边缘。
如果把纵横机制用数学表示,便构成一个已知四方形“双极”细胞,也叫“纵横坐标”细胞。其中内含2份4个“三叉图像”因子,其4因子交换法则为:强、弱、强、弱;强、弱、弱、强;弱、强、强、弱;弱、弱、强、强(双极3因子法则也成立)。可见,这样的4因子排列,既是促进双极不断吸引同时又是导致双极逐渐排斥的生物过程。所以,知道了纵向或横向的一半,另一半就可以推测出来。
不难看出,这种极和场坐标模型的应用原理,就是两种电视机和两种细胞的互补放映:一种是用三叉坐标放映四方形图像,正确;另一种是用纵横坐标放映三角形图像,正确。但是,随着四方形图像动点移位,部分图像与坐标出现了轴线重叠,错误;同样,三角形图像与纵横坐标也出现了轴线重叠,错误。如果换一种方法,用三叉坐标放映三角形图像,用纵横坐标放映四方形图像,也会发生类似情况。区别的只是,两种模型在相互移位过程中,轴线的重叠几率不同。所以,双方对错各占一半,知道其一,便知其二。因为,它们就是一种电视机和细胞,也叫互为坐标与图像。只是我们的视线只看图像,不看坐标。
但是,万变不离其宗,1、2、3、4的理论原则始终不变。如果把这一原则归纳成科学方法论,可以是系统论1、控制论2、信息论3和循环论4,也叫1、2、3、4的系统论、控制论、信息论和循环论。
制造与创造的超越
有趣的是,不仅在生物中,就是在原子世界里,也普遍存在着巴耳未梯级和拉波尔特奇偶对称现象。虽然它们还不是整数,并受到质量偏差的限制,但是,它们的理论形式也能同生物坐标模型相提并论。那么,从数学意义上讲,3与4和三角形与四方形就是时间与空间的基本单位吗?
数学是为科学服务的。它的任务,就是把时间与空间虚构成简单的代数方程和几何图形,并相互模拟在统一的数学体系中,从而使未知的物质世界,受已知数学规律的支配。 所以,数学家们认为,世界上任何事物都可以通过数学的方式来实现。但是,在近代科学中,只有物理学与数学存在着直接的对应关系。根据物理学的研究经验,只要发现了物质中的规律性,就能被数学化。这一点,我们以技术为例可以在机器中看到。但是,生物学却截然不同,因为,生物中的规律性是自然创造的,而机器的规律性是人工制造的。面对自然规律,生物只能听天由命,因为它们身不由己。而面对制造规律,人类却可以随心所欲,任意操纵。美国人霍夫曼指出:“我们完全有理由相信,人工制造与自然创造是可以通过数学方式相互超越的。因为,人工制造本身就是虚构的自然创造。”所以,数学是一门虚构科学,重要的是原理,而不是虚构。
当一根琴弦的两端固定在琴上后,便能从弦中间向两端弹出两组整数序列的弦音。既然弦的两端已被固定,这两组弦音一定是两个奇数。因为,琴弦的结构是被偶数限制住的,如果是奇数,琴弦两端应该是一端粗,另一端细。远在2500年前,希腊数学家毕达哥拉斯在发现音乐与琴弦之间存在的奇特关系后,十分高兴和激动,他当即下断语说:“数,奇异的整数,必是宇宙的关键。”
如果进而联想,每一个大于5的奇数都是3个素数之和。在自然数几次方的个位数值中,n每隔4次,其个位数的值就循环一次;在欧几里德几何中,同半径球体的表面积是圆面积的4倍;迦罗华用群论证明,当n>4时,一般n次方程没有根式解,根据黎曼几何,我们是生活在四维的时空连续区。
这样,我们便不能不产生许多疑问:这3与4的奇妙出现意味着什么?难道只是现象吗?根据因果规律,隐藏在现象背后的必定有其原因。那么,这原因究竟是什么?
著名日本发育学家岗田节仁评述道,利用极和场坐标模型来解释生物中的发育现象,不但“简单明快”,而且非常“恰当圆满”。其中许多专家学者巧妙地改换各种模型,说明了不同的实验结果。但是,即使在今天,要想把发育生物学的研究现状,用这种模型理论统一起来概括其全貌,也是不可能的。问题不仅在于,这种理论形式与实际内容之间很难对号入座,还在于细胞因子在不同生物层次中的含义也无法破解出来。所以,在生物学中并没有完整的研究价值。令人费解的是,把细胞这个词与其他人造材料综合使用,便会构成各种有规律的原始要素,但其模型意义却完全不变。他写道:“只是这样的理论处理,是在完全不清楚其人工制造与自然创造的本质是什么的情况下使用的,所以,至今没有引起科学界的足够重视。”但是,不论现代科学发展出现怎样的变化,发育生物学这块“神圣领地”却始终被完整地巩固着。想到这一点,确实发人深思。
许多专家学者又重新回过头来,把分门别类的现代科学拼装在一起,进行着尝试性的再研究。 顾国建图
这就意味着,科学发展不能总走直线。因为,在跨学科的交叉点上,既隐含着历史科学的一半,也包容着未来科学的另一半,所以,在理论原则上两者不能混为一谈。
生命与非生命的界限
在近代科学中,物理学是最先实现技术现代化和高度数学化的学科。化学也随着物理学的发展被分离出来。只要化学向前迈进一小步,就进入了生物学。作为生物种群的一员——人,就是物理学意义上的技术人。
远在两个世纪以前,法国人笛卡儿就曾指出:“动物是机器。”控制论发明者美国人维纳认为:“控制论意味着动物与机器之间的本质同一性。”日本人丸山一辉提出,从时间生物学的原则理论来看,生物可以是自动的物理机器。许多科学家反复强调,一个原始生命结构的自发产生和转化过程,也许同人工合成化合物一样,其原理应该是极其简单的。
当代化学工业,已经生产出一个庞大的化合物家族。今天,生物化学家正在学着复制各种生物中的化学反应,但是这种复制只能将单一形式的反应同其他反应分开进行,从而提取并分离出在浓度与纯度上合格的产品。然而,生物却无法忍受这种单一形式的高温高压、强酸强碱或催化环境。它们总是根据各自不同的条件和需要,在常温常压和酸碱平衡值的范围内共同进行。当然也有例外发生,但不能形成主流。
可见,严格控制的化学反应与生物反应比较起来,虽然原始落后,但是随机应变的生物反应也并非完美无缺。从这个意义上讲,所有的化学反应都一样,都是通过简单的动量传递、热量传递、质量传递和反应工程这四个基本过程来完成的。就像自然创造的火和人工制造的燃烧一样,虽然概念各不相同,但内容却是相互贯通的。
美国生物学家赖特确信:“精神是普遍存在的。它不但存在于生物及它们的细胞中,也存在于原子、分子和基本粒子中。”
在基础科学中,物理学与生物学是两个最具代表性而又十分独特的学科。目前,还不能给它们深入研究的课题准确下定义。分子、原子和基本粒子……这在今天看来毫无意义,也不能说明问题。因为,它们失去了规律性,即使数学方法也无能为力。
有人提出,我们希望发现的物质奥秘,应该存在于物质的本质中。特别应指明的是,原子与粒子和蛋白质与核酸,它们的共同本质到底是什么。
然而,美国人克赖顿却做出了意外的回答:它们都一样,就像是一块岩石、一个塑料玩具、一台发动机或一堆火等等。它们都有感觉与行为,能进食、消化、吸收和排泄,还能繁殖与遗传。它们都是活着的不同生命形式,只是与我们今天的科学基础和思维惯性想像不习惯而已。因为,在不同条件下,有些物质的相互作用只能分开进行,即只有感觉没有行为,或只有行为而没有感觉。但有时感觉与行为必须同时进行,即感觉就是行为,行为就是感觉。只是这一过程由于刚刚开始,所以进行得很慢,往往总是千古不变。相反,有些过程却处在快速转化中,就像黑暗中的一道闪电那样短暂,瞬息万变……
“很清楚,我们除了仅仅靠研究无生命物质而产生的物理学与化学以外,还需要研究有生命的物理学和化学,由于同样的原因,研究生命物质的生物学与人类学,也需要研究无生命的生物学与人类学。”澳大利亚人伯奇解释道:“这并不是说近代科学的研究方向出现了错误,而是说从现代科学的研究倾向看,它们都是不完善的。”他写道,“如果今天有生命科学与无生命科学进行交战,而双方都想要吞没对方的话,那么,它们将被相互吞没。当然,这种吞没并不会破坏它们中的任何一条普遍原理与机制,而是把它们拼接在统一的模型体系中。”不过,对于这样的“统一模型”,科学尚不能解释。
那么,发育生物学中的“极和场坐标模型”,是否能给我们一种有益的启示呢?
梯度与轴线的设想
当有些动物的生殖器官发育到成熟期,便会分裂出一种十分奇特的生殖细胞,也叫精(卵)细胞。这种细胞与动物其他细胞不同的是,它们不能独立完成生长发育这一过程。只有相互结合,才能构成一个完整的体细胞。当受精卵发育成两个细胞时,可以用人工方法把它们分开,其中每一个细胞都能发育出完整的小动物。当分裂成四个细胞时,这种实验也能勉强成功,但分裂成八个、十六个……却办不到!
因为,随着细胞的分裂增多,每一个细胞、细胞组织及细胞器官等,都出现了性质不同的差异。到后来,不同的细胞只能固定在身体的不同位置上,甚至连区分细胞的基准都变得模糊了。
这一系列细胞分化现象,如同把一块磁石不断砸碎看到的情况一样。为了说明这种差异现象,美国人蔡尔德1910年最先提出了“极性梯度学说”。这一学说认为,在生物中普遍存在各种不同的梯度机制。它总是从一端开始,并严格按照相同不变的比例积少成多,当到达另一端后,便会立即停下。
如果把梯度机制用数学表示,刚好构成一个已知三角形“单极”细胞,也叫“三叉坐标”细胞。其中内含1份3个“纵横图像”因子,其3因子交换法则为:强、中、弱;中、弱、强;弱、强、中(单极4因子法则也成立)。可见,这样的3因子排列,既是促进单级逐渐增强,同时又是导致单极不断减弱的生物过程。所以,知道其中两个因子的排列顺序,另一个就可以推测出来。
涡虫、水螅和蚯蚓等,都是再生能力很强的低等动物。如果把它们的头部或尾部切去,在残留的部分中,还可以复制出完好的头部和尾部。要是把涡虫从中间部位切得更准确,还能生长出由两个头或两个尾组成的畸形涡虫。
需要说明的是,不仅差异的发育会出现差错,就是在相似的再生中,畸形的出现率也是相当高的。实验表明,附带一个隐性病态的个体,通常也能引起成功的遗传。同样,一个健康的个体,也有出现遗传同质的危险。这在整个生物界可以普遍找到。
这种由单一同质个体再生出完整群体的现象,如同把一块长方形磁石切割成两段相似的一样。为了说明相似再生,美国人哈里森1918年最先发现了“纵横轴心场”。这种机制总是从轴心开始,并连续向着纵横方向积少成多,其中每一半的积累,都必须严格按照另一半同步进行,并直达边缘。
如果把纵横机制用数学表示,便构成一个已知四方形“双极”细胞,也叫“纵横坐标”细胞。其中内含2份4个“三叉图像”因子,其4因子交换法则为:强、弱、强、弱;强、弱、弱、强;弱、强、强、弱;弱、弱、强、强(双极3因子法则也成立)。可见,这样的4因子排列,既是促进双极不断吸引同时又是导致双极逐渐排斥的生物过程。所以,知道了纵向或横向的一半,另一半就可以推测出来。
不难看出,这种极和场坐标模型的应用原理,就是两种电视机和两种细胞的互补放映:一种是用三叉坐标放映四方形图像,正确;另一种是用纵横坐标放映三角形图像,正确。但是,随着四方形图像动点移位,部分图像与坐标出现了轴线重叠,错误;同样,三角形图像与纵横坐标也出现了轴线重叠,错误。如果换一种方法,用三叉坐标放映三角形图像,用纵横坐标放映四方形图像,也会发生类似情况。区别的只是,两种模型在相互移位过程中,轴线的重叠几率不同。所以,双方对错各占一半,知道其一,便知其二。因为,它们就是一种电视机和细胞,也叫互为坐标与图像。只是我们的视线只看图像,不看坐标。
但是,万变不离其宗,1、2、3、4的理论原则始终不变。如果把这一原则归纳成科学方法论,可以是系统论1、控制论2、信息论3和循环论4,也叫1、2、3、4的系统论、控制论、信息论和循环论。
制造与创造的超越
有趣的是,不仅在生物中,就是在原子世界里,也普遍存在着巴耳未梯级和拉波尔特奇偶对称现象。虽然它们还不是整数,并受到质量偏差的限制,但是,它们的理论形式也能同生物坐标模型相提并论。那么,从数学意义上讲,3与4和三角形与四方形就是时间与空间的基本单位吗?
数学是为科学服务的。它的任务,就是把时间与空间虚构成简单的代数方程和几何图形,并相互模拟在统一的数学体系中,从而使未知的物质世界,受已知数学规律的支配。 所以,数学家们认为,世界上任何事物都可以通过数学的方式来实现。但是,在近代科学中,只有物理学与数学存在着直接的对应关系。根据物理学的研究经验,只要发现了物质中的规律性,就能被数学化。这一点,我们以技术为例可以在机器中看到。但是,生物学却截然不同,因为,生物中的规律性是自然创造的,而机器的规律性是人工制造的。面对自然规律,生物只能听天由命,因为它们身不由己。而面对制造规律,人类却可以随心所欲,任意操纵。美国人霍夫曼指出:“我们完全有理由相信,人工制造与自然创造是可以通过数学方式相互超越的。因为,人工制造本身就是虚构的自然创造。”所以,数学是一门虚构科学,重要的是原理,而不是虚构。
当一根琴弦的两端固定在琴上后,便能从弦中间向两端弹出两组整数序列的弦音。既然弦的两端已被固定,这两组弦音一定是两个奇数。因为,琴弦的结构是被偶数限制住的,如果是奇数,琴弦两端应该是一端粗,另一端细。远在2500年前,希腊数学家毕达哥拉斯在发现音乐与琴弦之间存在的奇特关系后,十分高兴和激动,他当即下断语说:“数,奇异的整数,必是宇宙的关键。”
如果进而联想,每一个大于5的奇数都是3个素数之和。在自然数几次方的个位数值中,n每隔4次,其个位数的值就循环一次;在欧几里德几何中,同半径球体的表面积是圆面积的4倍;迦罗华用群论证明,当n>4时,一般n次方程没有根式解,根据黎曼几何,我们是生活在四维的时空连续区。
这样,我们便不能不产生许多疑问:这3与4的奇妙出现意味着什么?难道只是现象吗?根据因果规律,隐藏在现象背后的必定有其原因。那么,这原因究竟是什么?
著名日本发育学家岗田节仁评述道,利用极和场坐标模型来解释生物中的发育现象,不但“简单明快”,而且非常“恰当圆满”。其中许多专家学者巧妙地改换各种模型,说明了不同的实验结果。但是,即使在今天,要想把发育生物学的研究现状,用这种模型理论统一起来概括其全貌,也是不可能的。问题不仅在于,这种理论形式与实际内容之间很难对号入座,还在于细胞因子在不同生物层次中的含义也无法破解出来。所以,在生物学中并没有完整的研究价值。令人费解的是,把细胞这个词与其他人造材料综合使用,便会构成各种有规律的原始要素,但其模型意义却完全不变。他写道:“只是这样的理论处理,是在完全不清楚其人工制造与自然创造的本质是什么的情况下使用的,所以,至今没有引起科学界的足够重视。”但是,不论现代科学发展出现怎样的变化,发育生物学这块“神圣领地”却始终被完整地巩固着。想到这一点,确实发人深思。
许多专家学者又重新回过头来,把分门别类的现代科学拼装在一起,进行着尝试性的再研究。 顾国建图