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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(6)简单性原则与热力学第二定律  

2013-03-25 09:59:40|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(6)简单性原则与热力学第二定律

http://hi.baidu.com/xxqcn/item/41a3d1c64b5ffd7588ad9e20

 

摘要:本文从简单性原则出发,介绍了自然科学史上简单性原则的应用。后半部分从热力学第二定律出发,解释了一些现象,从而试图说明运用简单性的方法能解释复杂的世界。

 

自然界千姿百态, 纷繁复杂, 甚至杂乱无章,但这是表面现象,在其后面总是隐藏着规律性,而规律总是简洁明了的。科学的任务就是要用简明的方式概括和说明极其复杂的自然现象的本质和规律。于是在长期的科学活动中, 逐渐形成了一条重要的科学方法论的原则——简单性原则。

 

然而,世界分为现象和本质,人们从现象入手并不能一次性地认清各种事物,随着研究的深入人们会发现更多的原则和规律,于是自然科学便随着理论体系的扩大而不断复杂化,整个世界也显现出一种复杂化的倾向。但是复杂化并不是认识的最终表现,而只是一个过程,人们会在更高的逻辑基础上简化复杂的科学理论,以便在简单的起点上进行新的探索。于是科学的发展便成为一个从简单到复杂, 再从复杂到简单的过程, 只是这种循环过程伴随着逻辑的提升。从20 世纪初,爱因斯坦在相当程度上统一和简化物理学基础之后,当代科学一直沿着复杂化的道路分化前进,可是谁又能保证随着逻辑的提升人们不会从爱因斯坦的基础上总结出更简单的规律呢?

 

这种逻辑简单性思想在科学史上古已有之。早在公元6 世纪古希腊数学家和哲学家毕达哥拉斯就认为:万物的本原是数而不是物,简单与和谐是建立自然科学理论的原则。欧几里得的《几何原本》仅用五条简单的公设, 就建立了规模宏大的平面几何体系。

  

14 世纪,英国经院哲学家奥卡姆提出了著名的被后人称为“奥卡姆剃刀”的简单性原则。他指出,在知识领域中,若无必要,就不要增加前提假设的数目。在此基础上,他对科学理论的建构提出了评判标准,即使用适量的前提假设来构建严密而完整的理论体系,用较少的即可做到就绝不多使用额外的假设。“奥卡姆剃刀”要把那些多余的、无用的东西毫不留情地统统剃掉。

 

揭开近代自然科学革命序幕的《天体运行论》, 之所以取代占一千多年统治地位的地心说,也是运用简单性原则选择的结果。其中一个重要的原因就在于哥白尼的太阳中心说假定太阳为中心,地球在自身轴上每天自转一周,并且每年环绕太阳一周,就把托勒密体系地心说用以解释天层表现运动的圆的数目从80多个减少得了48个。虽然,当时哥白尼体系还不能合理的解释托勒密体系所能解释的一切,单是伽利略等科学家还是选择了日心说,其中一个原因就是哥白尼体系所显示出来的简单性。

 

到了经典力学时代, 牛顿发现的三个定律从而全面地概括了从文艺复兴以来各种纷繁的力学、天文学等研究。牛顿的力学定律以简单的形式成功地统一了天上和地上的运动,再次显现了简单性原则的神奇力量。牛顿在他的名著《自然哲学的数学原理》中写到:“自然界不作无用之事。只要少做一点就成了,多做了却是无用;因为自然界喜欢简单化,而不爱用什么多余的原因来夸耀自己。”

 

牛顿之后,当人们欢呼豪华的物理大厦全面竣工时,爱因斯坦从更高的逻辑起点上创立了相对论,于是人们再次从这一个简单的逻辑起点上发展出了当代自然科学。爱因斯坦结合自己多年的理论探索和凝思感悟明确提出了逻辑简单性思想,他说:“我们在寻求一个能把观察到的事实联结在一起的思想体系,它将具有最大可能的简单性”、“逻辑上简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西。但是物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西,也就是说,它在基础上具有统一性。”

 

那么能否从更简单的逻辑上来研究复杂的世界呢?能否用一种逻辑上简单的理论来解释包括社会科学,自然科学在内的复杂的现象呢?我们有理由相信这是有可能的。

 

热力学第二定律可以表述为“熵增原理”。熵代表着一种混乱度。0K时,完美晶体的熵为零。在自发体系中,熵是增加的。就是说自然界自发的过程使熵增加,使系统更混乱。比如说,装满氮气和氧气的两个瓶子,瓶口相对放在一起,经过一段时间,两种气体会均匀的分布在两个瓶子中,这个自发的过程,就使系统的熵增加,使系统更趋于平均化。热力学第二定律(或熵增原理)表明了与热运动形式联系着的能量转化的新的特点,即自发过程的方向性和限度,成为热力学第一定律(即能量转化与守恒定律)的重要补充。使自然过程中能量转化的表征更加全面了,这是物理学理论发展的一个重大进步。

 

下面笔者试图从热力学第二定律,给自然科学,甚至是社会科学做一些另类的解释。

 

霍金认为在最初,整个宇宙只不过是一个奇点,虽然是一个点,却凝聚和孕育着整个宇宙。我想将其解释为,自然的力量使该奇点产生了爆炸,从而形成了整个宇宙。因为,整个宇宙在一点上的熵是很小的。为了使更大的空间上有物质,使空间密度趋于平均,产生了宇宙大爆炸。有报道称现在宇宙还在扩张中,如果属实,那熵更在增加。

 

往沙土上不停的添加沙子,沙子会慢慢的向下滑落,成为锥状,这是重力的结果;不过我想解释成是熵增的结果。就是说,自然的力量使系统更趋于平均,使更多的面积上具有沙子,从而使系统更混乱。教室里的同学们,都坐在了一起,可是如果不考虑大家是不是熟悉,不考虑灯光,不考虑窗户,不考虑高矮胖瘦美丑,大家都一模一样而且都不认识,虽然没有做过这样的实验,但是我相信结果会是大家坐得很分散。因为,虽然人有沟通的愿望,可是还有排斥陌生人的本能。所以自然的力量使大家坐得更分散,从而符合熵增大的原理。

 

候鸟迁徙,是气候的结果,为了生存,鸟类长途跋涉,寻找更适合的生活空间,这也是自然选择的结果。我也愿意将他解释为熵增的结果,就是说,自发的过程使系统更趋于平均化,鸟类生活在一个地方长久的时间之后,自发的要飞到另一个地方,从而符合系统的熵增加的原理。

 

到这里我想起了钱钟书的《围城》,就是说,城内的人想出来,城外的人想进去。其实也可以解释为,囿于城内和城外的人们,想在更大的空间活动,从而使体系的熵增加。这是自然的力量。

 

以上所说的是自然的力量使熵在增大,是自然的选择。不过人类的活动却使熵在减小。比如说冶金业,建筑业等等。财富的积聚,城市化等等也可以说是人类在促使熵在减小。如果人类服从自然选择的话,或许人类应该从城市中搬到乡下去,使财富平均化。或许共产主义也会是自然最终选择的结果。?

 

总之,从热力学第二定律这一简单的概述,可以解释很多复杂的科学现象或者社会现象。那么我们有理由相信,能涵盖热力学第二定律的另一逻辑上简单的理论能解释复杂的自然世界,甚至社会科学。

 

 

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