分形的生命拓展探索

1975年，美國IBM公司的數(shù)學(xué)家Benoit B.Mandelbrot發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造出了“分形（Fractal）”理論，小到一朵雪花，大到星系的旋轉(zhuǎn)，宇宙的分形幾乎無處不在；而生命，誕生于自然界，理所當(dāng)然包括在其中。本文將繼續(xù)推論的是，分形在于生命將達(dá)到最高境界。由于西方科學(xué)家對中國醫(yī)學(xué)的了解有限，因此用中醫(yī)視角解讀生命的分形別開生面，有獨(dú)到的發(fā)現(xiàn)。

? 一、空間分形

筆者認(rèn)為，生命一旦產(chǎn)生，就開拓了其獨(dú)特時(shí)空，生命既受制于時(shí)空限制，又在不斷地拓展時(shí)空，而延續(xù)和拓展時(shí)空的方式首先通過種的繁衍來進(jìn)行，當(dāng)我們拉遠(yuǎn)焦距，用分形的視角來透視生命活動(dòng)的幾何空間，會驚奇地發(fā)現(xiàn)，千萬年來，穴居人類與現(xiàn)代人的外形并沒有巨大的改變，而此間的跨度達(dá)350萬年之久。堅(jiān)強(qiáng)的人類在種的傳承過程中，不僅親代個(gè)體的外形極其相似，種的整體也具分形特征。生命因而在時(shí)空中得以延續(xù)和存在。

生物體生長受限于各種客觀條件，因此生物體尤其高級生命要面對在有限的空間尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)諸多種生物功能的難題。分形正是解決這一難題的關(guān)鍵。通過分形，生物體的結(jié)構(gòu)向多層次、高復(fù)雜度方向生發(fā)，因而別具特色。

人體的血管分布、大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、肺泡體表面積都是一種分形，都是在有限空間最大化的自然設(shè)計(jì)并不斷生長，令人嘆為觀止。具體如何在空間伸展與分布，由專門著作予以解析，此處不再贅述。

? 二、時(shí)間分形

個(gè)體重演整體演化的歷史，本文稱之為生命的時(shí)間分形。筆者擬從教育文明的角度來審視，更加形象生動(dòng)：如果把現(xiàn)代人的一生按照教育學(xué)的角度劃分，可簡單劃分為以下幾個(gè)部分：幼兒——小學(xué)——中學(xué)——大學(xué)，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，這幾個(gè)階段基本對應(yīng)了人類發(fā)展的史前、史后文明、近代、現(xiàn)代文明。

史前，整個(gè)人類處于蒙昧?xí)r期，對食物的爭奪和獲取成為維持生命系統(tǒng)的主要?jiǎng)訖C(jī)和基本活動(dòng)，就基本對應(yīng)于一個(gè)人的幼兒時(shí)期，人類迅速渡過幼兒期，往前進(jìn)化。人類整體從爬行到直立行走，當(dāng)隸屬于此階段，而對于今天剛出生的個(gè)體幼兒來說，只需要7～8個(gè)月的爬行回顧（從智能角度考察），即結(jié)束百萬年匍匐的歷史。

傳統(tǒng)的人類文明史在現(xiàn)階段已經(jīng)全部賦予給現(xiàn)代社會教育里的小學(xué)生，小學(xué)階段要從繪畫表意和語言文字信息傳遞開始學(xué)起，主體對應(yīng)于古代巖畫、象形文字階段，大概一萬年的歷程，小學(xué)生僅用5～6年的時(shí)間予以全部學(xué)習(xí)和領(lǐng)會。

人類社會的近代史只有區(qū)區(qū)幾百年（15～20世紀(jì)），但這幾百年奠定了人類科學(xué)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代人的中學(xué)階段則把這幾百年的探索成果一網(wǎng)打盡。

為了加快人類文明的進(jìn)程，在人類個(gè)體有限的生命時(shí)間內(nèi)，分形進(jìn)一步升級，人們的幼兒階段已開始了解文明史，小學(xué)就開始沖刺近代科學(xué)，在中學(xué)和大學(xué)階段則要求綜合所有科學(xué)成就，拿出創(chuàng)新成果，即使在母體中，也被現(xiàn)代教育安排了胎教教程。盡管前述行為的主要?jiǎng)恿碜匀祟愖陨砀偁幍膲浩?，但從長遠(yuǎn)看，也完全符合人類進(jìn)步的需要。

縱觀人類百萬年文明歷程，竟然濃縮為一個(gè)普通人幾十年的教育人生，這是人類創(chuàng)造的獨(dú)特的大自然奇跡。本文謂之為生命的“時(shí)間分形”。

? 三、功能信息分形

功能分形指個(gè)體（或部分）與整體功能基本相似，適宜條件下部分可能轉(zhuǎn)化為整體。越原始的初等生命越顯示這種特點(diǎn)：如被切割后的海膽，春天插入濕潤泥土的柳條，能存活的原因是細(xì)胞中含有整體的生長信息。換言之，部分的細(xì)胞存有整體的“藍(lán)圖”，它們“知道”缺失了那些組織和器官，從而向該方向分化，恢復(fù)了整體的完整性。而這種功能正是通過信息分形而實(shí)現(xiàn)功能分形。功能分形是進(jìn)化的秘訣，是高級生命得以形成的途徑。

細(xì)胞的分裂為最原始生命分形，隨著多細(xì)胞生命產(chǎn)生和進(jìn)化，部分的專業(yè)功能逐步細(xì)化，部分之間的配合也越來越精巧，但部分還保留著最原始的生成元信息，即整體的信息，這種反映整體信息的部分肢體，是中醫(yī)針灸學(xué)與病理分形的理論基礎(chǔ)。

信息分形與功能分形是緊密聯(lián)系的，部分拷貝了整體的信息，盡管有所弱化，還是基本實(shí)現(xiàn)了分支功能，從分支功能又可以反觀和透視整體信息在部分中的輻射。

生命信息（主要在基因內(nèi)）復(fù)制不同于自然界，較為苛刻：即不能違反閾值，違反閾值的信息將導(dǎo)致遺傳失敗，而限定在閾值內(nèi)的能力是自我穩(wěn)定最強(qiáng)大的動(dòng)力源。在閾值內(nèi)，確定生命的生成速率（信息速度），分解速率（信息壽命），品質(zhì)因子（信息精確性）。生命采取最節(jié)約原則，以超循環(huán)傳遞和儲存信息。相對穩(wěn)定的信息卻對應(yīng)著絕對流動(dòng)的物質(zhì)載體，形成“一旦永恒”分形機(jī)制?！耙坏鄙闪松稍汀坝篮恪狈中蜗氯?。

分形，是在無序中找到有序，從無形中看到有形。生命分形可以繼續(xù)拓展研究，比如高等生命的思維分形——每個(gè)個(gè)體的思維方式結(jié)構(gòu)是這個(gè)民族或社區(qū)的思維方式結(jié)構(gòu)的縮影；社會分形——人類按照分形原則創(chuàng)造社會，人文組織系統(tǒng)按照層次進(jìn)行嵌套。總之，分形探索加深了對系統(tǒng)的研究拓展。這些領(lǐng)域進(jìn)行量化研究非常困難，初期估計(jì)只能定性描述。

分形是系統(tǒng)拓展時(shí)空的核心方法，是一種簡單規(guī)律在不同尺度上的反復(fù)運(yùn)用，因此它能使生物通過相對簡單的模式，產(chǎn)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。限于篇幅，僅簡要分析，后續(xù)盼望關(guān)注此領(lǐng)域的科學(xué)家進(jìn)一步深入研究細(xì)化。

（作者單位：中共南京市委黨校江寧分校 李湘德）