朱清时院士：医药与复杂性科学

    编者按

    中国中医药报近期刊登了“2004年中医药科学论坛”上的专家发言，在读者中引起了强烈反响。许多读者来信来稿，积极参与讨论，并向部分专家请教有关问题。近日，本报记者就读者提出的一些问题，与朱清时院士进行了一次对话。

    记者：在上次的论坛中您曾经提到过“我国在科学技术上要赶上西方，就不能忘记自己的传统文化。如果我们忘了传统文化，不把传统文化的优点发挥出来，那我们就难以赶上西方。”您的意思是不是说传统文化，或者说中医药体系中的一些思维方法可以用来帮助现代人认识、解决世界的某些问题？目前在社会上有一些人认为中医药不科学，甚至有人认为中医药是迷信，您是如何看待这个问题的？

　　朱院士：我认为中医药是科学，虽然当前流行的狭义的“科学”还不接受它。当前流行的主流科学发源于西方，它们与以中医为代表的中国传统科学文化有两方面的差别：一是观察事物的角度。发源于西方的现代主流科学总是把复杂事物分解为基本组成单元来研究(即以还原论为基础)；以中医为代表的中国传统科学总是把复杂事物看作整体来研究，认为若把事件简化成最基本的单元，就要把许多重要信息都去除掉，如单元之间的连接和组合方式等等，这样做就把复杂事物变样了。二是研究事物的方法。发源于西方的现代主流科学认为把复杂事物分解为基本组成单元后，就可以精心设计实验来发现这些基本单元的规律，再用分析和推理的方法得出结论；以中医为代表的中国传统科学把复杂事物看作整体来研究，就只能以“经验+直觉+实践检验”的方法，用通俗的话说，就是在多次经验之后突然领悟了一个道理，然后再到新的实践中去验证这个道理。儒家、佛教、墨家、道家都是用这种方法认识事物的。

    记者：目前许多人认为，现代科学技术的成功已经证明了发源于西方的现代主流科学的观察和研究问题的方法是正确的，而中医的这种观察和研究事物的方法是失败的。您是如何看待这个问题的？

　　朱院士：我不同意这种意见。从大历史的角度来看，发源于西方的现代主流科学只是在过去几百年中取得了成功，这几百年在人类历史中只是短短一瞬间，不能以这几百年的表现来论成败。事实上，现代自然科学已经开始研究复杂性科学的问题，科学界发现把复杂事物分解为基本组成单元(既还原论)，再用实验加上分析和推理的方法已经不能够解决所有的问题，还需要一套全新的方法作为补充来进一步认识世界。

　　还原论方法就是将宏观事物还原为其微观组成单元，先研究这些微观组成单元的性质和规律，以及它们的组装方式，例如从气体分子运动论或者晶格振动理论入手，然后根据这些定律对物体的性质进行推算，就可以把整个物体的性质得出来。这就是还原论的科学研究方法。

    记者：许多人对“还原论”这个名词很不熟悉，您能否把它解释得更通俗一些？另外，中医研究事物的方法是什么呢？请您比较一下这两类方法。

　　朱院士：我举个大家都熟悉的挑西瓜的例子。许多人都有这样的经验：在买西瓜的时候，面对一大堆西瓜，如何选出一个好的？这个时候有两类办法：

　　一是把它切开，看一看，尝一尝，判断会准确。这就是还原论方法，其优点是容易借助工具，结论准确；缺点是一旦切开，西瓜就不再处于本来的状态，有些东西已丢掉，至少切开后就不能再复原，空气和微生物进去了，切开的西瓜很快就会坏掉。因此，很多人不愿意用切开的方法。

　　如果不能切开，有的人根据经验，仍然有办法判断西瓜的好怀。他们知道，西瓜是一个整体，其各个部分之间都有紧密联系。因此，只要仔细观察外部的信息，如用手掂掂重量，拍拍声音，看看颜色和瓜蒂形状，等等，就可以知道好坏。这类方法就是“整体观”方法。中国传统文化，包括中医强调“天人合一”和事物的整体性，用的就是这类方法。

　　人体、地球、宇宙在认识论的角度上都类似西瓜，人类自古以来就有还原论和整体观这两类认识它们的方法。它们都既使用推理，又使用归纳法，只是前者较多使用推理，后者更多使用归纳。它们都以实践为检验理论的标准，它们的理论都经过了大量实践的检验，因此它们都是科学。不同的是，还原论方法把复杂事物的整体进行分解，并加以抽象，然后研究得到的简单基本单元，进而从这些基本单元的性质推出整体的性质。西方科学的主流就是使用这种方法。但是，持整体观的人认为，复杂事物是不可分割的整体，对它进行分割和抽象会丢掉一些东西，这样研究得出的整体性质并不真实。因此，他们坚持从整体上研究复杂事物。以中国传统文化为代表的东方文化的主流，就是持这种观点。

    记者：许多人认为，近代科学技术的迅速发展已经证明了“还原论”方法的有效性，而近代科学技术没有在中国诞生正是由于“整体观”阻碍了近代科学技术的发展。您如何看这个问题？

　　朱院士：在最近的四百年中，这种状况是事实，但是从大历史的角度来看，这种状况是会变化的。其实，在北宋及其以前的一千到一千五百年中，以整体观为基础的东方文化的成就曾大大超过西方，而且在现代主流科学开始转向研究复杂事物本身时，还原论方法的局限性已经暴露出来，整体观的重要性已经开始被科学界重新认识。

    记者：您说“还原论方法的局限性已经暴露出来”，能不能举例说明这点？

　　朱院士：混沌（chaos）现象就是一例。当代科技界已经公认，在一些非线性系统中，初始条件的微小变化可能导致最终结果的巨大差异，使这些系统的行为看起来像随机的。许多复杂事物的规律不能由其基本单元的规律推出。由此，还原论方法不适合复杂的非线性体系。如果我们把自然界中各种简单事物的基本规律搞清楚，不一定可以推出复杂体系的性质。

　　比如我之前曾经举过一个例子——用计算机预报中长期天气就不可能准确。因为这种预报是基于假设地球能为传感器所覆盖（从地面到大气层顶部的空间里），并且假定传感器能够提供温度、压强、湿度和气象学家所想要的其他任何量的精确读数，正午l2点，要有一台无限强大的计算机获得所有这些数据，然后开始计算以后的每一分、每一秒将发生什么。由于在初始数据中总是存在不能消除的和无法预测的误差和不确定性，这些误差在用迭代法求解一连串非线性微分方程时被迅速放大，使结果无法预测。

　　在初始数据中的误差和不确定性是不能消除和无法预测的，原因在于：其一，现代天气模型记录来自大量坐标点上的数据，因为地面站和卫星不可能看到地面上的每一点，一些初始数据不得不依靠猜测；其二，因为相邻传感器之间的间隔无法得知，只能用平均值代替，计算机无从得知这些间隔中的涨落与平均值的微小误差，这些误差将在用迭代法求解一连串非线性微分方程时被迅速放大，使结果无法预测。换句话说，在天气这样的复杂系统中，结果非常敏感地依赖于初始条件。

　　人体和生命是可能比天气预报更复杂的事物，只用西医的方法，从每个器官的状态来推断人体的状态是不够的。因此有些西医束手无策的病，中医却能治好就不奇怪了。

    记者：西医和中医各自是如何来认识人体这个复杂事物的？

　　朱院士：西方科学的源头是在希腊起源的形式逻辑推理方法，其最简单的代表是几何学。欧几里德把复杂事物简化为几类简单化的几何图形，如三角形、四边形和圆，等等。基于一些简单的公理、公设和定义，用逻辑推理得出整个几何学系统。

　　欧洲文艺复兴时期人们开始发现只用形式逻辑学方法认识事物是不全面的，因为只要作为大前提的公理、公设和定义有错，推理得出的结论就会错。还应加上实验，这一结论诞生了现代自然科学。因此现代自然科学的基础来源于两个方面，一个是古希腊时期的形式逻辑，另外一个是欧洲文艺复兴时期培根的实证主义。实证主义通俗而言就是说以实验的方法来研究事物。事实上，实验方法并不适合复杂事物的研究，因为做实验就要把事件简化成最基本的单元，要把复杂的情况都去除掉，在最纯粹的状态下做，这样的实验才能得出准确的、没有异义的结论，但这样做就把复杂事物变样了。所以西方自然科学或者说是现代自然科学就出现了问题，一旦做实验就把真实的复杂的事物变样了，得出的结果并不能推理出原来的复杂事物本身。

　　西医研究人体是用还原论的方法。

　　中国传统文化实际上是基于直觉的认知法，但她并不是单纯的直觉认知，其中也有形式逻辑，也有推理，但后者一直没有发展成主流。

    记者：您刚才提到科学已经开始转向研究复杂事物，而还原论方法又不适合于复杂事物的研究，那么复杂事物要以什么样的方法来进行研究呢？

　　朱院士：在上次的论坛中我谈到过这个问题，目前人们对于复杂性的事物研究方法已经总结出了几个要点：一是着重研究系统集成的方法对整体性质的影响。就是说对于一个复杂体系如何组装比基本单元本身更重要。二是着重研究各个部分之间的关系对整体性质的影响。就是说在复杂性事物中，部分之间的关系很重要。第三是寻找复杂系的“鞍点”或“敏感点”，以便用“四两拨千金”的方式改变体系的状态。就是说对复杂性科学来讲，着重研究的不仅是基本概念的性质，还有如何组装，如何排列，基本单元之间的关系怎么样等，而是要明确哪些地方是系统的敏感点。第四是寻找复杂体系的“特点”或“关键点”，以便用简捷的方式改变体系的状态。

　　实际上中医的科学性是复杂体系的范畴，不能用简单的西医的方法去界定，目前这种条件还不够成熟，无法理解。

    记者：按照您的阐述，中医药是复杂性科学的范畴，而复杂性科学的问题也是近几十年来才开始研究并初露端倪的，那么我们是否有必要借助一些现代的仪器、技术、手段对中医药学进行研究呢？现代社会是否也会有相应的准备呢？

　　朱院士：在西医进入到解剖学阶段以前，中医和西医是类似的。后来产生了解剖学，它推动了科学技术与仪器在西医学中的运用。而中医到目前为止都没有能够研究复杂事物的仪器来支持。单凭直觉和自己的感觉是有局限的。

　　中医揭示了人体和疾病一些整体层次的规律，虽然理论还停留在古朴的状态，但是这些经验是人类几千年文明反复实践证明了的，是真理、是科学，这种科学是复杂性系统内的科学，不应因此就否认这些规律的存在，而应该使之现代化。西医揭示了人体细胞和分子层次的一些规律，但临床医生面对的归根结底是人这个整体，而不是某一部分，所以不得不依赖大量的客观检查来考察它各个部分的变化，从这个方面讲，西医的一些认识是片面的、割裂的，所幸它得到了现代科技的帮助，然而中医却在这方面落后了。当前中医迫切需要得到现代科技的帮助，但并不是用西医的方法来研究中医。

　　事实上中医目前已经开始借助现代仪器进行相关研究了。

    记者：以下您能否为中医现代化的发展思路提供一些建议？

　　朱院士：中医是粗粒化的“大写意”生命科学，英国《自然》杂志主编坎贝尔博士就世界科技发展趋势发表看法说：目前对生命科学的研究仍然局限在局部细节上，尚没有从整个生命系统角度去研究，未来对生命科学的研究应当上升到一个整体的、系统的高度，因为生命是一个整体。

　　从原则上说，未来生命科学的研究方法应当是西方科学方法与中国传统科学方法的结合，中国传统科学方法重视从宏观、整体、系统角度研究问题，其代表是中医的研究方法，这种方法值得进一步研究和学习。对于中医科学原理的研究，不是要将中草药的有效成分提取出来，那种方法恰好破坏了中医是整体描述、讲究配伍、讲究关系、讲究辨证的精髓，而是要研究复杂性体系的组装，组装过程中的敏感点，组装的方式对事物的影响，从溶液与自复制，自复制的过程如何抑制、如何增强等方面进行阐释，把现代科学仪器用上去。