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作者简介
姜岩1968年出生，是中国科技大学科技史理学博士，曾任驻英国专职科技记者，现任新华社国际部科技室主任，是国际科学作家协会会员，世界科技记者联盟奠基人之一。姜岩成功地进行了信息高速公路、克隆羊等报道，发表了几十篇学术论文和《知识经济发展战略》、《东方科学文化的复兴》(合著)等九部科普著作，并在国际会议上发表主旨论文，还参与了我国一些重大科技政策制定的基础工作。2006年8月，他在云南澄江县挂职任县委副书记期间，成功组织了中外媒体对抚仙湖水下城潜水探密的现场报道。应本刊之约撰写的这篇论文，有益于科学探讨。
中医几千年的理论和实践，很可能带来21世纪科学的重大突破；而复杂科学中的孤子理论，很可能就是突破口。
孤子又称孤立子犹如一个孤独的超级剑侠
长期飘零在科学主流之外
孤子又称孤立子，对它的研究在很长一段时间如同它的名字一样，孤独寂寞地飘零在科学发展的主流之外。直到20世纪下半叶，人们才开始逐渐认识到这位超级剑侠的巨大威力，甚至有人提出了它就像19世纪末飘在物理学晴空上的两朵乌云，正在孕育着科技的重大突破。
孤子的威力有这么大吗？
1834年8月的一天，英国爱丁堡一条运河边，当时的造船工程师罗素正在骑着马观察一条船的运动。当船突然停下来时，罗素看到了一个不可思议的奇妙现象:被船推动的水团并未停止前进，而是变成一个“滚圆光滑、轮廓分明的、巨大的、孤立耸起的水峰”继续向前行进。罗素立即驱马跟踪，而这个“水峰”保持其长约1米，高近半米的原始形状前进了2、3公里后才渐渐消失。罗素称之为“平移波”，后来人们叫它为“孤立波”，再后来人们把这类现象称为“孤立子”，或者称为“孤子”。像很多重大科学发现一样，罗素的这一发现并没有被科学界的主流理解。1982年，在罗素逝世100周年之际，人们在他发现孤立波的运河边竖立了一座纪念碑。
孤子研究的春天20世纪50年代才到来。3位美国物理学家利用当时美国用来设计氢弹的计算机，对由64个谐振子组成的、振子间存在微弱非线性相互作用的系统，进行了数值计算实验。实验中，他们先给其中一个振子能量，而其他63个振子没有能量；按照经典的理论，经过足够长时间的相互作用，这一能量最终将被均匀地分布到64个振子上。实验结果让他们大吃一惊，能量并没有均分，而是绝大部分能量又集中到最初那个有能量的振子上。这就是著名的FPU问题。1965年，美国科学家计算机数值计算又发现，以不同速度运行的两个孤波在碰撞后，仍保持原有的能量，能量的集中形态等，因此发现完全可以把孤波当作刚性粒子看待，所以可以把孤波称为孤子。以后，人们进一步发现，孤子是一个普遍现象，如木星的大红斑旋涡、神经元轴突上传递的冲动电信号、大气中的台风、激光在介质中的自聚焦，甚至在生命和人类社会中也普遍存在，如物种的相对稳定，财富和权力的相对稳定，文化习俗的相对稳定，等等。
1982年到21世纪初，世界范围内形成了孤子研究浪潮，大家期待着它能带来像相对论和量子论这样的伟大突破。
孤子就是生命
能量集中在空间的有限区域
孤子的一生有5个时期
孤子是非线性发展方程能量有限的解，即能量集中在空间的有限区域，并不随时间的增加而扩散到无限区域中。简单地说孤子就是生命。
孤子第一个特征是要保持一种能量，在一定时间内的稳定集中状态，比如木星上那个不知存在了多少年的大红斑旋涡。第二个特征是它一定是动态的、演化的。其实这不就是生命吗？一棵树，一条狗，一个人，它们的能量在一定时间内相对集中，而且是动态的，演化的。因此我们大家都是孤子现象。
孤子是一个系统，但它必须是开放系统。热力学二定律简单地说就是:对于一个封闭系统而言，能量守恒，熵恒增。熵是一种系统有序化程度的量度，系统越有序熵就越小。“控制论”的创始人维纳指出“熵是无序的度量，信息是有序的度量。”“信息是负熵。”能量是熵的载体，熵是能量的管理者。根据孤子的特征，我们可以定义标准孤子为“摄入的能量恒增，整体的熵守恒”的系统。这和封闭系统的热力学第二定律恰好形成完美的互补。
熵守恒要求标准孤子的形态、大小、内部结构等有序程度保持恒定。怎么保持这种恒定呢，标准孤子就要不断地摄入能量，而能量中负熵留在孤子中恰好抵消了孤子内部产生的熵，能量则消耗掉了，因此对于标准孤子而言，内部能量是稳定的，但摄入的总能量恒增。生命本身也可被视为一个高级孤子。
标准孤子是一种理想状态。通常孤子的一生有5个时期，第一个是孤子的诞生，第二个是有序程度越来越高(发育的过程)，第三个是有序程度相对平稳(青壮年时期)，第四个是有序程度越来越低(衰老的过程)，第五个是孤子的解体。其实，类似人的生老病死而已。不同时期孤子的能量摄入量和整体熵的高低有相应变化。
宇宙是一个标准孤子宇宙的总能量恒增，熵守恒孤子集中能量转化成各种基本粒子
根据最新的研究结果，我们的宇宙大约在140亿年前由一个极小的点爆炸而成的。在140亿年前，宇宙尚是“没有时间、没有空间、没有能量、没有物质”的空虚的“无”的状态，偶然发生了一个量子涨落事件，它产生了一个基本的空间单元。这个基本空间单元也就是宇宙的最小结构。这个偶然现象像多米诺骨牌一样，把周围的地方都带动成和它一样的性质，空间不断地向四周传播，传播之处就形成了新的空间，而新的空间又加入到传播的队伍中。空间的传播就是光，也就是电磁波光是停不下来的，真空中的光速也是不变的，因为它是宇宙诞生时的根本性质，是初始规律，它决定了此后宇宙万物的各种规律。
传统的宇宙学有一个很难理解的现象:宇宙在大爆炸的一刹那怎么会一次性地产生了如此巨大的能量和负熵？要回答这个问题，还要回到宇宙诞生和演化的过程中，原来空间单元在传播，每个空间单元诞生时都产生了一个偏离“无”的量，我们定义为能量，而能量的实质就是本能地要克服偏离回归到“无”的状态，并在这一过程中做功。空间单位以电磁波形式一轮一轮地呈量化跳跃式地传播，于是催生了一轮又一轮的新的空间，就使得宇宙又摄入了一轮又一轮的新能量。因此，宇宙像一个被星星之火点燃的草原，而不是一颗被引爆的炸弹，宇宙大爆炸是被火种点燃的一个时刻，而不是像炸弹爆炸那样释放出所有能量的一个时刻，当宇宙诞生后，就像一个被点燃的草原在扩大燃烧的空间的同时不断释放能量，而这些能量的来源于宇宙的膨胀。
每一轮新空间的诞生都增加了整个宇宙的不同状态的可能性，因此宇宙膨胀本身是一个增加熵的过程，是一个无序增加的过程。与此同时，从一轮轮新空间中进入宇宙的能量却使宇宙产生了有序，即负熵。这样看来，宇宙本身就是一个孤子！如果我们定义光速不变，那么宇宙就是一个标准孤子，即宇宙的总能量恒增，熵守恒。
如果宇宙是一个标准孤子，那么必然要求其物质、能量和信息间产生相互作用，使得宇宙产生结构，而4种基本作用力的产生是宇宙作为标准孤子的必然。
本空间单元的一轮一轮地以波动形式扩散，这些波相互作用就可以形成各种孤子，这些最基本的孤子就是各种基本粒子。孤立子相互作用形成了力。随着能量的增加，空间的膨胀，孤子越来越多，这些孤子集中了大量能量，也就是说能量转化成了各种基本粒子。这些基本粒子相互作用逐渐形成星云、星系、恒星、行星、卫星，使得宇宙的有序增加了，最终在行星上出现高度有序的结构——生命现象，而且在地球上诞生了智能生命——人类。人类是有序加工和放大器，可使有序进一步增加，而且能形成非常有序的结构——精神世界。
万物都是孤子
孤子是进化的
波动性是孤子的本质
宇宙中存在着不同层次、不同角度的孤子。同时，一个研究对象，从不同层次、不同角度考察，可以是不同的孤子。相同层次、相同角度的孤子具有类似的结构，类似的熵。不同孤子间是普遍联系的，通常情况下，孤子的层次和角度越相近，其联系越密切。因此中国古代“取象比类”的方法完全有其科学基础。孤子之间可以存在环环相扣的关系。复杂的孤子是由众多小孤子组成的。孤子是进化的，进化是飞跃性地由一个层次向更高的层次发展。孤子的层次越高，其生命力越强。因此一块石头与一棵树相比，其生命力是不言而喻的。规模越大、越高级的孤子，需要摄入的负熵越多。孤子内部有一些关键点和线路，可以牵一发而动全身。
层次最低也是最小的一类孤子是基本粒子。基本粒子本质是波，是一种能量波。这可以解释大量单个电子分别通过双缝形成的干涉图案的实验。波动性是孤子的本质，粒子性只是孤子的外在表现形式，正如同浪花只是水的一种外在表现形状一样。
无机世界的孤子如星系、分子团等等，可以作为一个大层次。而地球作为孤子的层次就更高了，因为它上面有了生命。目前地球是一个茁壮成长的孤子，它摄入太阳能，产生了地球上的生机勃勃的万物。此外，它内部的人类已经可以直接从地球以外大规模地摄取负熵(信息)，因而使得整个地球更加有序。
人类文明是目前已知的层次最高的孤子。人是到目前为止，可以利用工具大规模增加有序程度的惟一孤子。地球上的孤子进化到现在，已经开始从以物质(主要是细胞)为基础的进化，转向以信息为基础的进化，这就是信息时代。人与其他动物不同，他产生了越来越多的更高的需求，而这些需求创造了越来越多的财富。人的主要需求，除了与其他动物相同的外，还包括直接对负熵即信息的需求，人们的天文观测，科学实验，读书看报，看电视，欣赏艺术作品等等，都是摄入负熵的过程。
中医思想和方法都有科学基础
人体孤子向无序化发展就是疾病
穴位和经络就是关键点和线路
中医的思想基础是中国古代的“天人合一，天人同构”的思想。它把人体视为一个整体，把人与社会、人与自然视为一个整体，每个人作为个体都是社会和自然这一大孤子的组成部分，大孤子状态不好，小孤子的状态也好不到哪里去。比如，自然界出现了天灾，社会出现了战乱，人类个体也跟着倒霉。这就是“天人合一”的理论基础。层次和角度相近的孤子间的结构是相似的。比如从功能讲，一个城市很像一个细胞，一个国家很像一个人。这就是“天人同构”的理论基础。
作为人体这一孤子，其内部足够好的有序状态受到威胁或者破坏，导致人体孤子向无序化发展，这就是疾病。概括起来，人体内部不和谐，人体与社会和自然不和谐，是导致疾病的根源。西医通过清除病源治病，而中医则通过调节人体、人与社会和自然的状态治病。两种方法互为补充，相得益彰，都可以使人体恢复足够好的有序状态。在孤子理论的层次看，中医与西医本来就是一体，没有什么矛盾，都是使人体保持足够高的负熵的手段。
中药是经过实践证实，含有大量有用的负熵的物质，这些负熵进入人体后可以调节人体的状态。负熵的有用性是因人而异的，因此中医提倡辨症施治，这个过程是非常复杂的，不可能像西医那样用一个或几个处方打天下。中医疗病如同领兵打仗，从这个角度讲中医是门艺术。
一个大孤子内部存在一些关键点和关键线路，它们可以牵一发而动全身。人体作为一个复杂高级的孤子更是如此，穴位和经络可能就是这些关键点和线路，对这些关键点和线路进行刺激，就会事半功倍地达到纠偏的目的。针灸利用的很可能就是这个原理。
中医一直提倡治的是人，不是简单的病。这很正确，因为信息是一种负熵，而且它的作用越来越大。人的心理活动，人的社会活动，人对自然的活动都会摄入和输出信息这种负熵，也必然存在这些负熵的摄入、输出是否和谐，这些负熵有用、无用，还是有害的问题。中医心理调节是治疗疾病的方法已经得到世界认可。
另外，更广义地讲，中医的“治病于未病”是一种非常好的医学思想，这就是中医一直提倡的养生。中医养生的原则是“道法自然”，其实就是实现人体内部、人与社会、人与自然的和谐，使得各层次的孤子的有序化都达到一个足够好的状态。
中医对世界上最复杂、最高级的孤子——人的研究和实践经验的已经有几千年的历史了。人类对孤子的研究也已有170多年了，目前应当是孕育重大突破的时候。中医应当迎来日益灿烂辉煌的明天。 | |
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