中医阴阳的数学物理模型

中医阴阳的数学物理模型 梁福成 梁恬 白丽君 梁惜 从历史上看，中国古代科学技术曾领先于世，而近几百年落 后的原因，则在于闭关自守，自我封闭在理想的挑花源中，缺乏 与外界的沟通交流，造成了被动挨打的局面。现今的中医界，如 果躺在政策优惠的温床上吃老本，仅仅满足于还能治好几个病， 津津乐道地在“哲学思辩”中兜圈子，置现代科学技术于不顾， 我行我素，不思改革开放，不吸收和接纳现代科学，只能重韬覆 辙。 自20世纪50年代起，中医基础理论中的“阴阳”，一直被误认为是等同于矛盾对立统一的哲学概念，步入了“中医理论是 哲学”的误区，严重制约了中医现代化的进程。如果我们换个思 路考虑问题，打破定势思维，从现代数学与现代物理学等多学科 交叉的亮点上分析中医阴阳、气化的科学涵义，在中医的阴阳、 气化模型与现代科学数学达符号的系统同构性上重新认识它们 的科学性，许多问题则会不辩自明。 如“阴阳”与“太极”在古代既是哲学的抽象，又是科学的 模型。哲学家用它来说明宇宙大系统，中医学则用它来模拟自然 世界的气化运动。这正是中医药学的科学本质和特色所在。实事 求是地从客观实际出发，首先弄清楚古人要用阴阳这个符号模拟 和表达什么样的自然运动现象，才能进一步利用现代科学技术说 明它的科学内涵。 《一般系统论》指出：“正如在欧几里德几何学之外，还可能有无数几何学都同样能给出完整的空间构造一样，对宇宙的描 述也是如此，不包含我们熟知的时间与空间的对比也同样有效， 现代物理学的相对论观点就是这类见解之一”，“常有这种情况， 相同的原理被发现了好几次，这是因为某个领域的人不知道他需 要的理论结构已经早在其他领域研究出来。一般系统论对避免这 种不必要的重复劳动将发挥很大作用”。这就是系统同构性原理 的重要性。 《素问〃六节藏象论》“天以六六之节，以成一岁，人以九九制会，计人亦有三百六十五节，以为天地久矣”。“夫六六之 节、九九制会者，所以正天之度、气之数也。天度者，所以制日 月之行也；气数者，所以纪化生之用也。天为阳，地为阴；日为 阳，月为阴。行有分纪，周有道理。日行一度，月行十三度而有 奇焉。故大小月三百六十五日而成岁，积气余而盈闰矣。立端于 始，表正于中，推余于终，而天度毕矣”给出了自然气化运动的 数学表达法。 如果在夏至点的北回归线，地磁场的磁力线方向正好与来自 太阳方面的太阳整体磁场方向垂直，这样就在这个“日-地空间” 形成了一个“日-地磁共振场”的动态结构系统；而与它共轭对称 的位于冬至点的南回归线的板块区域上，由于太阳整体磁场的投 射方向为斜射，就不能构成“日-地磁共振场”，这时地磁场的磁 力线又正好与来自宇宙太空的宇宙太空场方向垂直。同时，在地 球南回归线所在的“宇-地空间”，则又会形成一个“宇-地磁共 振场”的动态结构系统。与此相似的天然磁共振场的结构状态， 也同样可以出现在地面南北纬度和东西经度相对的地理坐标位置 板块区域所在的地球空间。如以经度0度为0时的区域位置上，即当地地方时“子时”的时空相位上形成“宇-地磁共振场”的同时，在经度180度的区域位置上正是12时，又会形成一个“日- 地磁共振场”。这两种天然存在的磁共振场，它们的共同特点都 是一阴一阳、一正一负、一南一北、一东一西，同时存在而且运 动方向相反，但又同时都在同一个宇宙自然坐标系中围绕同一个 轴心旋转运动。 磁共振系统可以用一个磁力线方向相对恒定的静磁场和另一 个与其方向相互垂直的交变磁场之间相互作用的物理模型来描述 表达。它就构成一个在数学上用直角坐标系表达的磁共振场模型。 如果这个磁力线方向恒定的静磁场又是自我旋转的，好象一个自 旋的陀螺或是被描述为一个有一定角动量和磁矩的放大了的量子 系统，那么，处于这个静磁场中的被观测样品（生命体、细胞、 分子、原子、质子、电子等微观粒子）在量子水平上的运动变化 规律性，就可以用一个数学上的旋转直角坐标系的磁共振场模型 来描述表达。如果我们再把这样一个整体的由两个相互垂直的磁 场所组成的磁共振系统，放到一个更大范围的由另一个直角坐标 系的磁共振场所组成的磁共振系统中进行研究和观察，这就构成 了一个典型的开放复杂磁共振巨系统的数学物理模型。 如果我们把地球本身及其南北极相对稳定的地球磁场以及它 倾斜着在宇宙太空中运动的形态，比拟为一个放大了的旋转直角 坐标系，当地球上的一切物质随同地球在恒星际磁场中遨游时， 一切非生命体与生命体中的原子核及电子，就如同处于磁共振系 统模型中的被观测样品一样，其运动规律性的表现，如系统同型 性、系统结构性以及系统的层次性原理在这里表现的十分清楚。 即“气交之分，人气从之，万物由之”。 地球空间客观存在的天然磁共振场，在数学上则可以用磁共 振系统的哈密顿算符来进行表达，即： Η（t)=-1/2лhyIxBxocosΦt 这个方程由简谐振荡通式演化而来。在磁共振系统中，哈密 顿算符所描述的Η（t）这个物理量，在一定的条件下，就是与Δ E=E2 -E1=h?自的普朗克公式具有系统同构性的相似表达方式。这 意味着在天然磁共振场存在的客观条件下，磁共振场量子完全可 以作为一个单独存在的物理量而表现出自己的能力。 上式中，Η（t）为按时间周期而变化的哈密顿量；y为旋磁 比（在地球自转的条件下，其平静磁场磁矩和角动量都可以视为 一个变化不大的常数量，因而也是一个常数）；h为普朗克常数；Ix为恒定磁场的方向（如地球磁场的南北方向）；BxocosΦt为与恒定磁场相互垂直方向上投射过来的交变磁场（如太阳整体磁 场以及宇宙太空场）；Φ为圆频率（在磁共振系统中也称拉莫尔 旋进频率）；t为绝对时间（单位秒）。频率为周期的倒数。这 个方程如果取消人为规定的绝对时间单位秒，用时空统一的弧度 来描述表达这个磁共振场的系统状态和它对微观量子的作用，则 有 Η（0～2л）= -1/2л h y IxBxocos（0～2л） 对于这个公式，如果进一步按照л/ 3弧度为一个独立单位，则л/3、2л/3、л与（-л/3）、（-2л/ 3）、（-л）分别可以代表三阴、三阳、六位、六气运动变化的状态与周期振荡过程。 阴 = -1/2 h y IxBxocos（0～л） 阳 = + 1/2 h y IxBxocos（0～л） 太极和阴阳，是中国古代系统科学所提出的数学物理符号模 型。“易有太极，是生两仪”；“一阴一阳之谓道”；“阴阳者， 天地之道也”都是对这种符号模型所作的说明。 因为宇宙太空是一个能量辐射大系统，银河系是一个能量辐 射的次级系统，太阳系又是一个能量辐射的小系统，人和生物生 存的地表空间则是一个更小范围的子系统。这个子系统的能量活 动必然要受到比它高层次、大范围、大系统能量活动的制约。这 是由系统层次性原理所决定的。即高层次系统对低层次系统起控 制作用的向下因果关系和低层次对高层次产生影响的向上因果关 系所决定的。如太阳风和具有11年平均周期的太阳黑子活动周 期，以及太阳活动极大年期间的太阳爆发事件，都对地球磁层、 地球磁场和高层大气产生明显的影响，从而在气候和生物变化方 面引发相应的表现。这就是“阴阳者，天地之道也。万物之纲纪， 变化之父母，生杀之本始，神明之府也”的现代科学依据。 这就是说，中医基础理论中的阴阳与现代科学磁共振理论 以及地球科学与空间科学中的“宇-地磁共振场”及“日-地磁共 振场”同型。这意味着中医的阴阳模型在现代科学中同样有着坚 实的物质基础，中医药学基础理论在现代科学的量子场论基础上 完全可以与现代科学技术顺利接轨。B16