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初学教室:非线性系统——老丁说中医(9)

本帖最后由 老丁说中医 于 2012/12/3 19:22 编辑 www.lindalemus.com



九、非线性系统



      如前所述,线性系统,是指主要原因和主要结果之间存在必然联系的一类系统,这种因果之间的必然联系可以通过线性公式描述出来,故而容易为人们把握,并使复杂的系统问题分解为简单的问题,从而实现简易的操作和把握。非线性系统与之相对,是指因果之间的联系并非必然的系统,它无法通过线性方程的形式来揭示和描述事物内部的本质和规律。

      一般认为,线性系统与非线性系统之间的界限,以影响系统的随机性变量之可控程度为决定性因素。在线性系统中,由于因果之间存在必然联系,故而对这类系统的事物发展变化是可控的。所谓可控,是指可以抓住其内在的规律进行描述、预测、把握等等。例如在前文提到的“让一钢球从1 000米高空自由落下”问题当中,可以利用其间的必然联系(公式),来根据时间计算钢球的高度、速度,或者根据高度、速度来计算钢球下落的时间。而在非线性系统中,由于因果之间缺乏必然性的联系(公式),所以这类系统是不可控的。例如戏博中常见的抛投骰子,你心里希望出现第6面,但你就无法通过力学原理对抛投的力度、角度、速度、高度等的控制,使骰子抛定后出现第6面,而只能“听天由命”地抛出后等待骰子(随机地)出现哪一面。所谓不可控,它包含了两种情形,一是不存在因果联系的,是不可能出现的,在概率论上称“不可能事件”;一是有可能出现但不是必然出现的,在概率论上称“随机事件”。显然,“骰子抛定后出现第6面”就是一种随机事件。

      具体到医学上来说,无疑存在大量不可控因素,进而存在大量的非线性系统。而一个系统不可控的原因,应该是多方面的,甚至是不可穷举的,其中常见的原因,我们不妨可作如下的归纳——

      第一,未知领域。即对于某种病症的原因和结果之间的内在联系,在现有科技水平之下,尚未能分析清楚。例如前述的20岁小伙子缺乏应有生气问题,就无法通过现有的各种微观物质检测手段分析清楚其间的病理病因,更谈不上根据生化理论创制生化药物来克服这一疾患。这类现象应该是在任何历史条件下都存在的。

      第二,部分领域未知。即对于某种病症的部分因果联系已经清楚,但还有许多因果联系尚属未知。就好比前文例举的自行车,零部件及其组装方式已经清楚,但事实上,除此之外,要使自行车能够轻便自如地运转,还必须考虑滑轮是否润滑、某些关键部位是否无锈、链条是否松弛……等等,在这一系列因素尚未掌握的情况之下,一辆自行车即便零部件齐全无损且组装合理,那也会导致没法轻便自如地运转(即导致人体病态)。

      第三,变量的随机性。即系统各变量之间的因果联系具有随机性,使人无法把握结果。如抛投骰子,由于六种结果都有可能随机出现,即便你力学原理学得再好,也没法依靠力学原理来实现抛投的结果必然出现第6面。在人体器官置换手术中,会否出现排异反应,就是一个随机性很大的问题。

      第四,技术难度太大。即对于系统各变量之间的因果联系虽然已知,但由于因果联系过于复杂,要对之实施控制,技术难度太大,以至于无法把握。比如一个人“左耳进右耳出”的记忆失常是由于神经衰弱所致在医学上已经清楚,但由于神经系统的结构实在细微且复杂,无法构思创制出调理神经系统的化学药物来根治此病。

      第五,顾此失彼。有的变量是以对称的方式出现的,比如前面提到的微观粒子的位置和动量,能量和时间,它们被称为共轭因子。其特点是:控制了位置便会控制不了动量,控制了动量又会造成位置失控,即两者无法同时控制。这种叫人难以两全其美的共轭因子,在宏观世界同样比比皆是,比如“打击犯罪”与“人权保护”:如果坚持要不放过一个罪犯,那么势必要动用刑讯逼供之类的特殊手段,从而导致冤案的大量发生;如果坚持不让冤案大量发生,那就必须摈弃刑讯逼供,从而导致大量罪犯漏网。这也正是国家根据形势发展经常修改刑事诉讼法的一个主要原因,它在法律界早已成为共识。这种共轭因子在临床实践中同样非常多见,比如:一个90岁高龄体质虚弱的老人患了癌症,若动用手术切除癌肿,会因体虚至极而亡;若不动手术,则又会因癌患加剧致亡。又比如:在将某一类病菌杀灭之时,另一些种类的病菌又会乘机勃发起来致人于新的病态;使用某药物杀灭病菌的同时,会使人体的健康细胞遭到损害,该药物用得越多,人体损害跟着越严重;摘除某器官固然使人从某疾病中解救了出来,但人却又因该器官的丧失而致残……等等。

      第六,变量混杂。这是在变量非常繁多的系统,叫人眼花缭乱无法理出其间的因果联系,就好比一个人山人海的浩大场面,听不清谁说了什么。例如,当今西医学上之所以把许多疾病冠之以“综合症”,就是由于变量混杂而无法理出其间的因果联系。

      第七,大前提的制约。与其他类型的系统相比,在医学上的系统当中,一切对其变量试图控制的努力(即治病),都受到一个大前提的制约,这个大前提就是病人生命的安危。就是说,一切探索性的医疗实践,都是以病人的生命为底线的,你的实践一旦把病人搞死了,那就谈不上对变量的成功控制。前述90岁高龄癌症老人的治疗中,就受到了这一大前提的制约。

      ……

      以上分析可以使我们明白这样一个客观事实:在现实世界当中,有许多系统由于其内部结构的原因,存在因果间的必然联系,只要抓到了这种必然联系,便可实现对因果变量之间的控制,它是人类的精确科学最能发挥威力的系统,即线性系统,它也正是西医驰骋疆场的领域。又有许多系统由于其内部结构的原因,人们无法通过揭示其因果间必然联系的方式来达到可控,此即非线性系统。在非线性系统,精确科学失去了其光芒,由精确科学支撑起来的西医学,也跟着显得力不从心。

      不过,我们也可以从中悟出,线性系统与非线性系统虽然不同,但它们相互之间却是相通的。这其实就是两类系统间的相互演化问题,它也是我们正确认识两类科学思想方法的一个基础性问题。

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