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1 # 傅渥成
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2 # 四維生命
這是個有趣的問題。 從數學的角度看生命現象或行為並不複雜,甚至很簡潔!不過數學嘛,當然是很抽象的東西,今後沒有抽象思維基本能力的人,建議不要當醫生了。 現代的生物學,生命科學為什麼複雜而缺失邏輯性?其根本原因在於受限於現有科學理論及技術手段的限制,但研究者又熱衷於分割還原方法學去進行分析研究,當構建的分析基礎出現偏差時,其搭建的學科大廈將越來越難維持下去。 生物和醫學建的房子夠多了,但住何一個都沒有上升到理論推演階段,個個都是半拉子工程,仍然處於經驗歸納階段。 下面就所謂的生命系統複雜性暢想一下,你可以當成科幻看,不過建議你在十年或二十年後再來看是否都說對了。
(1)生命系統具有許多不同的層次,在每個層次上都可能會出現複雜的生命現象,這是複雜的層次性。注意這裡指的是生命現象在不同層次上的表象。數學家認為這可能是同一種數學結構在不同層次上的表達不同而已。
(2)複雜系統內部相互作用可能是簡單的,但由於相互作用錯綜複雜,而且系統處在不斷的變動之中,各種隨機噪聲也很多,那麼我們仍然很難對其進行刻畫,生命系統就是這樣的複雜系統。數學家會認為這種動態的多因果關係研究應引入一種全新的數學方法,這種方法不侷限在因果關係的直接對應方式上,而應重點搞清楚這些對應之間的關係上,因為只要證實這些關係與生命現象或行為相關,那麼研究這些關係則是數學家的拿手好戲了。
(3)生命科學中很少有單一因素能決定的問題,要想清晰地理解一個生命科學問題可能是非常困難的。這只不過是上述多因果對應關係是生命程序普遍現象的翻版,在此按下不表。
(4)生命系統是與環境有著複雜相互作用的開放系統,這一系統處在極端非平衡的狀態。數學家認為這種不平衡狀態產生的根源在於現有研究僅針對物質外部屬性的狂熱偏執,而生命體本身受到其內部屬性決定性影響,只要內部的生命數學結構平衡,並在外部環境下保持這種平衡,那麼生命程序仍然可以繼續。
(5)生命是在漫長的進化過程中逐漸形成和演化的過程要了解困難重重。在這暫且不討論進化論是否正確,數學家關心的是生命靠什麼形成的,即生命現象背後的本質是什麼?萬物皆數,關鍵是生命存在的必要條件是什麼?生命規律有那些?數學家會認為某些物質的濃度變化代表著生命體動態的行為變化,這些濃度之間的關係或許是研究生命規律的重要渠道之一。
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生命科學與數學的「複雜」不是一個意義上的複雜,真正的數學家關心的是被抽象化的體系,而不關心充滿各種細節的真實系統。
生命系統的複雜性包括但不限於:
(1)生命系統具有許多不同的層次,在每個層次上都可能會出現複雜的生命現象,要想完整地理解生命現象,我們必須在不同的層次上,跨尺度地對生命系統有一個深刻的瞭解。
(2)複雜系統內部相互作用可能是簡單的,但由於相互作用錯綜複雜,而且系統處在不斷的變動之中,各種隨機噪聲也很多,那麼我們仍然很難對其進行刻畫,生命系統就是這樣的複雜系統。
(3)生命科學中很少有單一因素能決定的問題。例如生物的行為可能收到激素的調節,也可能由其自身所決定,也可能是集體行為中的一部分,還可能受到環境中各種因素的影響。又例如,一種疾病可能是由於許多基因的作用,再加上環境的影響……要想清晰地理解一個生命科學問題可能是非常困難的。
(4)生命系統是與環境有著複雜相互作用的開放系統,這一系統處在極端非平衡的狀態,要描述這樣的非平衡系統,目前物理學的發展仍然存在著一定的瓶頸,然而這些瓶頸是無法突破的,因為許多生命的過程之所以有可能發生,就是由於這些非平衡性質所決定的。
(5)生命是在漫長的進化過程中逐漸形成和演化的,要真正理解許多生命現象,我們不但需要了解生命現在的生存環境和生命過程,還需要了解生物是怎樣在進化的過程中產生了這樣的過程,這很可能是非常困難的問題。