上海中医药大学学报， val.17, No.2, 3-6,2003 中医学是复杂性科学 (I) 包含飞 上海中医药大学 中医学信息化 - 标准化研究室 无庸违言，当今中医学的发展面临着严峻的考验。不少有志有识之士为此十分担忧 。中医经络和证型方面的实证努力受到了严重挫折，有人甚至认为 从实证角度来看，其结果近乎一无所获。 也有些学者对实证努力不以为然 ，有的干脆认为中医学无须实证，或提出中医学是一种文化或哲学（而不是科学），泛而言之文化和哲学不存在实证问题，并且把指导诊疗实践操作的一门典型的科学讲成哲学会带来很多弊端 。首先笔者赞赏脚踏实地实证思想，钦佩勤勤恳恳的实验努力。但问题是中医学并不全等于当今主流科学，也不全等于当今主流生命科学，简单实证方法和急功近利的想法也许过于天真，希望越急，往往失望越大。中医学的实践和理论体系属于复杂性科学，它应该在驰骋在未来的复杂性科学巨大的空间中，我们应在复杂性科学意义下来谈论、认识和部署中医学发展问题。本系列文章的主旨在于探讨中医学的信息学实质，为进一步探讨中医标准化的可能性作准备 。 （一）何谓复杂性科学 ： 至少迄今为止，科学的主流是面向简单性的，可以说没有简单性就没有科学。即使面对奥妙无穷的超级复杂系统生命系统，最大胆的还原论科学家也敢于声称生命所以难以理解就是由于它的简单。所以复杂性科学这一提法似乎本身就是一条悖论。对生命系统，现代科学实验巧妙地用实验组和对照组二者严格对照的方法把复杂性问题过滤掉（至少实验者认为已被过滤掉），把复杂性问题转化为简单性问题来处理。当今的生物医学知识的绝大部分就是这样获得的。生物化学家把组织打成匀浆，然后观察其中的物质反应。组织匀浆已破坏了形形式式的空间分布生物原则，使复杂的空间效应如作用室、隔离、通讯、识别、运输及模式化等基本生命机制化为乌有。至今现代临床医学尚未引进最基本的最重要的空间不均匀性，无论是口服、肌肉注射、静脉注射药物均视机体为均匀的药物反应锅。以回归到简单性为标志的还原论几乎是唯一的研究方法。有学者指出，任何思维正常的人都不会否认，现代生物学研究的全部总和，实际上就是还原论胜利的航程。分子生物学就是还原论的直接产物。 现代科学不得不转而重视复杂性很大程度上还是受生命系统的驱使。因为生命系统特别是作为万物之灵的人体系统的复杂性无时无刻不在捉弄现代医学知识体系和生命科学知识体系，使现代生命科学或生物医学一次又一次地陷入尴尬。我们无法脱离知道越多，理解越少的困境。一些富有探索精神的科学家因此开始反思单一简化方法的局限性，并从各种角度开始探讨复杂性问题。 一个系统如果只是含有数量巨大的组分而其运转原则是规则而统一的，那么人们并不认为它是复杂系统。最常见的例子是联络成千上万个电话机的电话系统。非常规则的巨大系统可以轻易地黑箱化，例如我们打电话时可以完全不管巨大的电话网络如何运作，只需注意两端的讲话内容，中间运作似乎不复存在。系统只有涉及以下问题时，人们才认识到它的复杂性： （ 1 ）复杂性线性和非线性问题； （ 2 ）复杂性与多变量及高维空间的关系； （ 3 ）复杂性与多样性或个性的关系； （ 4 ）复杂性与不确定性的关系； （ a ）随机性 ( 个体动力学千变万化或人们尚未掌握群体量度，如某疾病的发病率，某路口的交通事故率，某电视节目的收视率等，这些均为统计学的研究对象，本文不作讨论 ) ；（ b ）系统的冗余性和容错性 ; （ c ） 三体动力系统的不可预测性 ; （ d ）海森堡测不准原理。而作为医学知识系统，还存在诸如（ e ）概念表达的不确定性（ Fuzzy 性），类与对象的一对多关系；（ f ）知识成立的潜条件（潜背景）性（笔者在其他文章中已讨论）等。 （ 5 ）复杂性与分数维的关系； （ 6 ）复杂性与混沌（某些决定系统的行为）的关系； （ 7 ）组织与自组织原理：中医学的发展应该是自组织的而不是先组织或固定组织的； （ 8 ）生物医学知识大规模整合（上海中医药大学的研究） 。 （二）中医学是复杂性科学： 中医学是复杂性科学，这可以讲是一种科学常识。因为从分子水平来看，作为自然药物的每一种中药都是一个复杂系统，多味中药组成的方剂是更复杂系统，而中医的证与症均可认为是复杂系统。复杂性科学是当前科学发展的大势所趋，中医学也应归属于这一未来科学。中医学在自然医学方面取得的成就举世瞩目，特别在宏观和整体观（假设没有现代临床检验）控（指利用自然药物治疗）方面，无论是理论上还是临床诊治上都在全世界独占鳌头，这是我们祖先的荣耀。但这只能说是先走一步，比较先进一点，并不意味着中医学作为自然医学已是一门成熟的、完美的科学。相反，它仍是一门新生的科学，是一门未来科学。中医学传统理论是对复杂系统比较原始的、朴素的和粗糙的认识。值得骄傲的是，当前真正敢于直面复杂性系统（很多现代科学或医学避开复杂性）的理论特别在观控方面较为系统而有效的理论也许还数中医学。 因此认为中医学是复杂性科学，是鉴于理由如下： （ 1 ） 与先进的未来科学和科学哲学结合起来，为中医学发展驰骋开辟足够大的空间，克服简单的实证思路及由于一系列简单实证性实验受到挫折而带来的消极情绪。当前的一些挫折和中医学发展的停滞不前可理解为新理论尚不可及 , 老理论力不从心 这种青黄不接所致，由此造成发展陷入困境也许是很自然的事。这也有利于中医学名正言顺地留在它应该留的领域：科学领域。即坚持中医学是科学，而不仅仅是文化或哲学。 （ 2 ）与世界科学发展潮流共进。整个生命科学都在深刻地反思和酝酿突变，焦点是面向复杂性科学。随着后基因组时代的到来，人们对科学特别是生命科学的认识正在发生实质性的变化。一个基因，一个蛋白质的研究正在逐步为基因组信息学 (Genome Informatics) ，比较基因组学 (comparative genomics) 、结构基因组学 (structural genomics) 、功能基因组学 (functional genomics) ，基因调控网络，蛋白质调控网络等研究所取代，复杂性科学已实质性启动。科学家追求的充分解析基础上（基于白箱）生命科学整体论与中医学朴素（基于黑箱）的整体观在哲学上也有某种共通之处。 （ 3 ）从分子生物学或量子生物学层次及当代科学常识来看，中医学的经络、脏腑、中药、方剂、证型、七情、六淫都是复杂系统或复杂现象。我们对这些千年名方了解还很肤浅，如近年来研究发现六味地黄丸有许多新功效：（ a ）调节免疫功能：能提高实验动物被降低的脾脏白细胞介素 2 活性，拮抗使用醋酸可的松造成的脾脏重量减轻 , 对多形核白细胞的免疫功能有明显的双向调节作用，且具有一定的防癌作用。（ b ）对肾功能的影响：提高大鼠细胞生成溶酶体的速度，从而提高细胞的解毒能力而改善肾功能。六味地黄丸合用糖皮质激素治疗肾病综合征患儿比单用糖皮质激素治疗者疗效明显提高。中老年人常服六味地黄丸对肾功能有一定的保护作用。（ c ）延缓衰老：明显增加阴虚动物体重，增强其抗疲劳、耐低温和耐缺氧能力。（ d ）治疗老年性痴呆：有明显的抗氧化作用，对老年性痴呆有一定治疗作用。动物实验表明，六味地黄丸可改善动物学习和记忆障碍；临床试验证实，六味地黄丸可改善健忘等症状。（ e ）治疗轻中度高血压：六味地黄丸和复方丹参有较好疗效。（ f ）治疗 2 型糖尿病：加减六味地黄丸有较好的疗效，还有降低胆固醇、甘油三酯的作用。（ g ）治疗绝经后骨质疏松：六味地黄丸和某些西药合用对绝经后骨质疏松症和更年期综合征有效。（ h ）治疗矽肺：六味地黄丸与其他药物合用可改善矽肺患者症状。截止今日，所有这些仅是实验发现，相信未来只有复杂性理论才能进行解释。 （ 4 ） 可以解释中医为什么在当前传统科学模式中，也就是简单科学框架下发展缓慢。因为中医不属于简单科学，用简单的还原论方法不能证实中医的主要概念。 （ 5 ）有可能建立宏微兼顾的、古今统一的新理论。最好的中医新理论体系，应该是能同时兼容传统理论，同时兼顾传承和发展的理论。同其他科学一样，复杂性科学的发展必然有一个从粗疏到细密的演化过程，中医学传统理论可看成是一种朴素的、宏观的观察和处理复杂系统的理论。是一种较初步的、自然的、梗概性的并在一定程度上行之有效的复杂性理论框架。它有待于发展为一种现代意义下的复杂性理论。在复杂性科学的意义下，中医学传统理论的传承和发展比较自然，避免出现中医学家所不愿看到的理论断层。 （ 6 ）有利于价值取向的转变。现代中医学体系比较混乱，新体系和旧体系混成一体。犹如一块园地，里面有儿童园地，青少年园地，老年群体园地，而这三个群体的各玩各的，但所有的价值体系则按老年群体的原则。试想，这些团体能玩得和谐统一吗？非常不利于发展，也有悖于事物发展的常识。引进复杂性科学，有利于价值体系着眼于未来。 （三）复杂性科学研究介绍： （ 1 ）何谓线性和非线性： 在讨论复杂性科学以前，笔者愿意先解释一下与复杂性密切相关的高频词线性和非线性。这二个词源出数学：当二个变量 x （自变量）和 y （因变量）的关系成正比，我们就称此二个变量呈线性关系，如 y=5x 。否则称非线性关系 , 如 y=5x 2 。这种严格的数学上的含义在生命科学中实际用处不大。不少情况下，所谓线性和非线性的词义实际上已被推广，即具有拟线性和拟非线性之意。其实在我们的思维逻辑中随处可见拟非线性逻辑。举一个通俗的例子，我们常说三个臭皮匠 抵个诸葛亮（三 臭变 极香），这就是一种 拟非线性逻辑。因为按拟线性逻辑，也许应该是三个臭皮匠， 奇 臭不象样 （极臭） 。又例如我们说众人拾柴火焰高，这是一种拟线性逻辑。但如果我们说，一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。这就是一种拟非线性逻辑。这里有着深刻的科学哲学背景，因为复杂性往往与结构化概念有关，而非线性逻辑也常与事物的结构和相互关系有关，它表征事物各组分之间是相互作用的，而不是相互独立的（一盘散沙的）、正则的、无限可微（可分）的和平滑的。 （ 2 ）复杂性与多变量及高维空间： 除了与高维空间有关，复杂性还与分数维空间有关，但此题留到专门叙述分数维的节段再讲。本节段的高维空间指整数维空间。数学把点看成没有长、宽、高度的零维空间，直线看成是只有长度，没有宽、高的一维空间，平面为只有长度、宽度，没有高度的二维空间，立体为有长度、宽度、高度的三维空间。长度、宽度、高度即为维度（参量）。由此引伸出广义的维度和多维空间：我们把由 n 个参量决定的事物看成 n- 维空间中的事物，它的特性受制于 n- 维空间的特性。对高维空间的意义人们往往缺乏足够的认识：高维空间可以说充满着不可思议，充满着奇迹，充满着非普通逻辑。一个简单的例子，对一个平面（二维）交通，十字路口的交通只能用红绿灯来控制，二个垂直方向行使的车辆是绝对不能同时通过的。后来发展了立体交通，下有地铁，上有高架。增加了上下一维在理论上提供了无穷大机会。任何方向的车辆都有可能同时畅通无阻。我们（特别数学家）一直在运用无穷大，因为我们自认为懂得无穷大，但世间谁也没有经历过无穷大，因此没有人真正懂得无穷大之妖。我们都认为 1/ 等于零，但这可能引起逻辑和物理的严重冲突，导致不可思议的产生。因为在物理学上当两个事物无穷接近（所谓零距离）就可导致不可思议的现象的出现，物理学在严密考虑长度为 0 的极限时，一般都要受到不确定性原理的拒绝，考虑长度是 0 的物体时，物理量的不确定性将变得无限大。 这就是著名的海森堡测不准原理，下文有专门节段讲述。总之，无穷大是奥妙、神奇、不可思议之源。它甚至对被认为是世间最精密的理论数学体系也制造了不少麻烦。从相对低维到相对高维空间的转化的神奇性的例子还见于生态科学，例如在三维空间局部的即时的物种之间的生死搏斗（如金钱豹与羚羊之间），在时空四维空间交响乐中却是一组协调和谐的生态音符，这就是因为当三维空间中加上一个时间维，物性发生了根本性变化。试想，生命系统作为一个万维系统，什么样的奇迹不能产生。处于高维空间的生命系统的物性决非还原论者想象的那么简单，仅靠随机对照或打成组织匀浆的实验的认识手段是远远不够的。我们的医学院校也有责任培养能在高维空间看病的医生。 （待续） 参考文献 1. 王鹏伟，白云潇：关于中医现代化研究的思考及前景展望，医学与哲学， 23 （ 5 ）： 57-58 ， 2002 2. 原所贤，暴连英：影响中医可持续发展的思考，医学与哲学， 23 （ 6 ）： 54-55 ， 2002 3. 王真权，王爱华：中医证实质研究的困惑及出路，医学与哲学， 22 （ 11 ）： 9-11 ， 2001 4. 陈少宗，王杰：科学主义的尴尬和中医学的多向度发展，医学与哲学， 21 （ 7 ）： 21-23 ， 2000 5. 李守业：实证论不等同于中医科学――与陈可冀院士和危北海研究员商榷，医学与哲学， 21 （ 6 ）： 58-59 ， 2000 6. 詹育和：论中医学体系突变的失败，医学与哲学， 21 （ 7 ）： 24-26 ， 2000 7. 包含飞，严世芸：中医学概念的信息学属性及中西医学互通性初探中医标准化预备研究之一，上海中医药大学学报， 15 （ 4 ）： 8-11 ， 2001 8. 王德彦： HGP 把医学引向何方，《医学与哲学》， 23 （ 11 ）： 36-38 ， 2002 9.Bao H.F.: The structure characteristics of the new research QMSOC and its relevant operators, J Tongji Med Univ, 1989, 9(4):235-238 10.Bao H.F.: Quantitative and Computerized Medicine--New research QMSOC(I), The proceeding of the First Conference of the Frontier for Life Sciences on Central-south China, 1989, 211-216 11.Bao H.F.: The quantitative integration of biomedical information by computer--New research QMSOC(II), The Proceeding of the First Conference of the Frontier for Life Sciences in Central-south China , 1989, 216-222 12.Bao H.F.: The new functions of Quantitatively Medicine Simulating and Operating by Computer-New research QMSOC(III), 1990, J Tongji Med. 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