北京gis公司:揭示善的力量——当耗散结构理论遇到水结晶实验(1-6) [转]

作者：小岩

前言

日本科学家江本胜博士的水结晶实验是一个划时代的发现，他的系列畅销书“Messages from Water”（大陆译本为《水知道答案》，台湾译本为《生命的答案，水知道》）、“The Hidden Messages in Water”、“The True Power of Water”从1999年开始出版，日文版至今已经出版到第五集。

坦诚的讲，到目前为止水结晶实验的发现在科学上的意义还没有被真正和充分的认识到。很多人还是以质疑的眼光看待这些发现，甚至有很多人以科学者自居，闭着眼睛主观的反对水结晶实验的发现，根本忘记了或者无知于何为真正的科学——忘记了实证科学的真正思想精髓是以“实验”和事实发现为根本，而不是以维护什么“主义”或固有观念为教条。

当然，对于水结晶实验这样重大的科学发现——这种可能颠覆人思想的重大发现，人们在头脑中存在各种质疑是很自然的反应。比如，我们看到在国内的网站上有许多人对水结晶实验的相关报道提出疑问：这会是真的吗？水结晶实验是真的吗？这种现象真的可能发生吗？因为水结晶实验的发现确实太冲撞国人几十年头脑中被灌输的“唯物主义”的固有认识了。

因此，许多人会把这些疑问提出给网络论坛上他们信任的那些“斑竹”（版主）或“老大们”——那些自诩接受了物理学高等教育的人们。而那些“老大们”的回答往往却是：“你们在哪本物理书上看到过？！”“谁在大学物理学到过？！”“那怎么可能是真的呢？！”

一个可悲的事实是，大多数中国人头脑中的知识都来源于中国式的“课本知识”体系，因此很多人把课本当成了衡量知识与真理的标准，当成了衡量客观发现的真伪的标准，当成了衡量科学发现的标准。

我们不妨设想一下，400年前的物理学课本是什么样的，那课本里能有牛顿的理论吗？当然不会。但是那又能说明什么呢？那只能说明当时的课本落后于牛顿的认知。

那么再设想一下200年前的物理学课本，热力学定律不是也不在其中吗？！

再设想一下100年前的物理学课本，爱因斯坦的相对论不是也不在其中吗？！

再看一下30年前甚至是现在的物理学课本，普利高津的耗散结构理论也可能还也不在其中呢？！

那么我们不妨设想一下100年后的物理学课本，我想水结晶实验一定是其中重要的内容！

或许并不需要那么久！

一、寻找生命的答案——寻找“生”的机制

千百年来，人们仰望星空，不断思索着那奥妙无穷的宇宙与我们的关系。我们是不是来自于那深邃的太空？那里是不是有我们真正的家？我们是否因为犯了什么过错而被抛下了天际，还是因为我们肩负着什么使命才来到人间？或者，我们人类的世界只是在一个睡梦之中，梦中有蝶，蝶中有梦，总会有大梦醒来的时刻。

这些都是永恒的问题。我到底是谁？我从哪里来？要到哪里去？或者生命是什么？生命的意义是什么？生命从哪里来？到哪里去？或者还有更大的问题，我们人类、我们地球、我们整个的宇宙从哪里来？到哪里去？或者，是谁创造了我？创造了我们？是谁创造了这个世界？是谁创造了这个宇宙？

也就是，万物到底是怎么产生的？一切结构，一切秩序，一切生命，一切存在，到底都是怎么产生的？也就是，生成一切结构或生命的“生”的机制到底是什么？“生”我的原因到底是什么？

有人讲，人是从猴子变来的。有人讲，是耶和华造了人，创造了星晨日月。有人讲，是女娲造了人，用石头补了天。有人讲，是盘古开天地，用他的身躯形成了我们的宇宙天地。也有人讲，是“大爆炸”产生了宇宙，是物质凝聚生成的星球，是物质的碰撞和進化产生的生命。

对于这些永恒的问题，现在科学有现在科学的解释，古老文明有古老文明悠远的传说，而在每个人心底里、在心灵的深处也许都有着自己的答案与信念。

同样，江本胜博士的水结晶实验也给出了他的答案——生命的答案，水知道！

作者：小岩

二、万有引力——一种物质的粘和剂

现代西方的实证科学体系对宇宙万物的解释可以说是从牛顿那个时代开始的。牛顿秉承着理性主义的传统，他认为宇宙是有序的，这也是一切理性主义的根本假设。然而一个很滑稽的事情是，国人是在党文化所编写的苏俄式的中学物理课本中学习牛顿的理论的。物理，是被作为万物之理，物质之理，物质世界的真理，也就是被作为客观真理、宇宙真理来学习的。而牛顿却是在《数学原理》这部著作中阐述他的宇宙模型的，并非是作为万物之理来告诉我们的。

牛顿用万有引力这个数学模型来描述宇宙的秩序，构筑他的力学的宇宙模型体系。万有引力被看作是一种物质的属性，是物质之间的一种普适的吸引力。万有引力被假设为是把物质聚集起来的一种方式，被假设为是太阳和地球等天体之所以存在的原因。换句话说，万有引力相当于一种粘和剂，它被认为能够克服空间的间隔，把不同的星球或物体粘和在一起，形成一个天体系统。在牛顿的宇宙模型中，如果没有这个普适的万有引力，那么天体就会无法相互聚集而构成庞大而有序天体系统，就不可能形成井井有条的宇宙秩序。

在牛顿的万有引力模型中，他实际上并没有回答关于宇宙是如何生成的这个问题，他只是在描述宇宙现有的秩序。在方法论上，牛顿的宇宙论是一种线性的和决定论的宇宙观。表现在时间属性上，牛顿的宇宙是一个静态的、永恒的，也就是在时间上可以无限延伸的。一切都是按照规律或者秩序运行的。在这个宇宙中，过去、现在和将来都是一样的，周而复始，循环往复，以至无穷。因此，在牛顿的宇宙中，没有“时间之矢”的作用，一切过程都是可逆的，也就是说，“过程”是没有真正意义的，存在的只是一种“运动”，只有位置的“移动”，而运动本身不会为这个机械系统创造更多的功（物理学意义上的功），也就是不会给系统额外的创造功（这就是第一类永动机不存在的论断），因为在这个无限而封闭的系统中能量是守恒的，没有起点，也没有终点，也没有“生”与“灭”。

牛顿所认识的宇宙，表现在空间范围上也是无限的。而且这个被认为是无限的宇宙，在牛顿的方法论中又同时是一个封闭的机械论系统。在这里，“无限”与“封闭”是这个机械宇宙论的两个相互依存的认识。实际上，牛顿所认识的宇宙只是无数个宇宙中的一个小宇宙。如果人类能够认知到这个小宇宙是有限的，也就是说，如果人类能够认识到在这个小宇宙系统之外还有更大的宇宙系统的话，那么这个小宇宙系统它就有了内外之分了。那么这个小宇宙就可以是一个开放的系统，也因此它对外部更大系统或外部环境的“开放”才有意义。而在牛顿的宇宙论中，宇宙（小宇宙）是无外的，无限的，同时又是一个封闭的机械系统。

无论如何评价牛顿的宇宙论，牛顿实际上并没有回答关于宇宙之“生”的问题，牛顿本人也不奢求或冒然解释这种他认为是属于“上帝的意志”的问题。他只是试图用数学模型来描述这个现有的宇宙的秩序，而不是把它当作我们在物理学课本中所学到的“万物之理”。

然而，无论这个宇宙秩序是自然的法则，还是上帝的意志，牛顿确实给我们展现了一幅美丽而有序的宇宙图景，日月星辰各司其位，循环运动，永恒不止，运行之精准犹如机器一般，毋庸置疑。这与我们人类的直观认知和体验似乎也非常一致，它给人类以一种安全感和乐观的未来。

三、热力学第二定律——悲情永恒的热寂

现在让我们走向近代物理学第二站的里程碑——热力学第二定律。热力学第二定律是19世纪中叶提出的，是伴随着以蒸汽机为标志的第一次工业革命而产生的。它有两种表述方式，即开尔文表述和克劳修斯的表述。

开尔文的表述是：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。

克劳修斯的表述是：热量不能自动从低温物体流向高温物体。

克劳修斯更容易理解的表述为：热量在自然状态下只会从高温物体流向低温物体。

克劳修斯同时还提出了一个关于熵的概念，用来衡量系统的混乱程度。用这个熵的概念可以将热力学第二定律从新表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。或者说，在一个封闭系统中，随着时间过程的推進，系统的有效能量将会逐步的丧失。熵在这里也可以被看作是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位，也就是无效能量的总和，而无效的能量是不能再被用来维持系统的有序性的。

热力学第二定律是一个真正关于结构体机能的物理学定律，它揭示了不可逆过程的机理。然而，遗憾的是，与牛顿的美好乐观永恒的宇宙前景相反，热力学第二定律向人们展现出来的却是一个非常悲观的宇宙发展前景——热寂，一切结构与生命的死亡。我们不妨引用网上百科词条的一段文字：

来自物理学中一条最基本的定律----热力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律，冥冥中似乎早已规定了宇宙的命运。

简而言之，第二定律认为热量从热的地方流到冷的地方。对任何物理系统，这都是显而易见的特性，毫无神秘之处：开水变凉，冰淇淋化成糖水。要想把这些过程颠倒过来，就非得额外消耗能量不可。就最广泛的意义而言，第二定律认为宇宙的“熵”（无序程度）与日俱增。例如，机械手表的发条总是越来越松；你可以把它上紧，但这就需要消耗一点能量；这些能量来自于你吃掉的一块面包；做面包的麦子在生长的过程中需要吸收阳光的能量；太阳为了提供这些能量，需要消耗它的氢来進行核反应。总之宇宙中每个局部的熵减少，都须以其它地方的熵增加为代价。

在一个封闭的系统里，熵总是增大的，一直大到不能再大的程度。这时，系统内部达到一种完全均匀的热动平衡的状态，不会再发生任何变化，除非外界对系统提供新的能量。对宇宙来说，是不存在“外界”的，因此宇宙一旦到达热动平衡状态，就完全死亡，万劫不复。这种情景称为“热寂”。

热力学第二定律被称为是一个最令人伤心和最令人绝望的定律，其实并不是令普通人如何伤心绝望，而是令很多实证科学家们悲痛欲绝，一方面，他们把实证科学奉若唯一的金科玉律，把其等同于宇宙真理、宇宙真相，所以他们不愿承认实证科学仅仅是认知宇宙的一种理论工具、一个人类的理论系统，他们更不愿意承认实证科学的局限与缺陷；另一方面，他们也不愿意接受按照实证科学所发现的热力学第二定律所揭示出来的这个宇宙“热寂”的命运，所以他们认为是克劳修斯错误的把孤立体系中的熵增加定律扩展到了整个宇宙中，也就是说，实证科学没有错，而是克劳修斯错了，这个发现热力学第二定律的人错了。换句话说，人们接受了热力学第二定律，却把它的发现者打倒了，就如同国人接受了牛顿的宇宙论，却在“文革”中敢于把300年前的牛顿打倒了一样，因为牛顿把不在其宇宙模型中考量的宇宙系统的启始动力——即“生”的机制归给了上帝。同样因为克劳修斯给人们带来的是一个坏消息，一个绝望的宇宙，一个有悖于人们美好期望的前景，那么就杀死这个带来坏消息的信使吧！正如俗语有云：杀死带来坏消息的信使（kill the messenger with the bad news）。很不幸，当克劳修斯面对着一群打着科学旗号的“暴君”的时候，他的“命运”也就可想而知了。

其实，热力学第二定律在很大程度上继承了牛顿所开创的机械宇宙论的物理学传统。与所有实证科学的理论假说一样，第二定律在方法论上也有许多假设条件，这些条件包括：自然状态下，孤立的封闭系统，线性系统，系统内部是各向同性的等。因此，我们不能抛开这些假设条件片面的认识热力学第二定律。

客观上讲，实证科学对结构体机制的真正研究，对过程的分析就是从热力学定律开始的。热力学第二定律向人们揭示了不可逆过程的属性，也揭示了一个有时间作用的结构体的机制。然而，它揭示的是一个结构系统走向“灭”的过程，而不是这个机制的全部或过程的全部。换句话说，第二定律没有揭示关于“生”的机制与“生”的过程，更没有揭示“成住坏灭空”的全过程。而且它所揭示的“灭”的机制也是针对一个线性封闭的物质系统而言的。

作者：小岩

四、耗散结构理论——对热力学第二定律的拯救

人们对热力学第二定律所揭示的“热寂”宇宙的困惑在100多年以后才找到了解救之道，这就是建立在非平衡热力学之上的耗散结构理论。

耗散结构理论是本文两大主角中第一个出场的主角（水结晶实验是另一个主角）。耗散结构理论是诺贝尔奖得主、比利时科学家普利高津在20世纪60-70年代创立的。与牛顿宇宙论和热力学定律所假设的封闭线性机械系统不同，耗散结构理论是以开放的复杂系统的形成机制为研究对象。耗散系统或者耗散结构是指处在远离平衡态的复杂系统在外界能量流或物质流的维持下通过自组织形成的一种新的有序结构。在这里，“耗散”指的是系统与外界有能量和物质交流这一特性。

“耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统（不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统）通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。”

耗散结构理论是被实证科学主流所认可和欢迎的，耗散结构理论提出后，在自然科学和社会科学的很多领域如物理学、天文学、生物学、经济学、哲学等都产生了巨大影响。然而，耗散结构理论是被许多人用来欢呼和欢迎的，而并不是作为严谨的学术理论来研究和使用的。这些欢呼的人群似乎被热力学第二定律压抑了百年，终于看到了救星与“生的希望”，所以没有人象责难克劳修斯那样对待普利高津，因为普利高津带来的是好消息（good news）。这让我忍不住的感叹，那些不是真正意义上科学家的人们似乎也很势利，特别是那些没有真正科学精神的人们，或者是那些打着科学幌子的科痞们。当克劳修斯带来坏消息的时候——带来“灭的宿命”的时候，人们悲痛欲绝，恨不能将其打倒踢翻；当普利高津带来好消息的时候——带来“生的希望”的时候，人们变得欢欣鼓舞、热血沸腾。

耗散结构理论提出之初就被应用到人体和生命领域的研究，随后广泛应用到其它领域，包括社会经济领域等的人类社会系统。但是以照猫画虎、不伦不类的为多。很多都是从现象层面去套用这一理论，而并非理解这一理论的实质和真正机制，特别是那些缺乏自己理论体系的领域，例如中国国内的社会科学界、经济领域、企业管理等领域尤甚。

客观的讲，耗散结构理论是人类认知的一大飞跃，但是我们这里绝不是把它当作救命稻草，或者是好消息（good news）而欢呼的。它在很大程度上突破了牛顿宇宙论的认知，真正触及到了过程的意义、时间的意义和生命的意义，触及到了“生”的机制。特别是耗散结构理论对有机系统、生命系统、对研究人类各种组织结构的形成和机制有着重要的理论意义和认知意义。如果说牛顿的宇宙论是一个没有“生”也没有“灭”的机械过程的话，那么热力学第二定律所揭示的就是一个“灭”的过程，在那里时间有了真正的意义，它只指向一个方向，它是不可逆的过程，机械系统在“时间之矢”的作用下将不断的丧失它的有效能量，直到最后一滴有效能量耗尽的时候而变成一种“热寂”。而耗散结构理论所揭示的不仅是“生”的过程，它使我们可以开始洞见一个真正过程机制的全部过程，从“生”到“成”到“灭”的全过程；而且耗散结构理论是進入到一个机体或结构体的内部机制去研究，是关于“生”的机制，也包括“成”的机制，即一个“结构体”的生成或形成的条件和机制的内部动力的研究。如果说热力学第二定律所揭示的还是一个机械系统的规律的话，那么耗散结构理论所揭示的这个复杂“结构体”的“生成条件”，就是将人类的认知引导到了具有“生命属性”的“结构体”的机制上来。在这个意义上，普利高津从新打开了人类认知生命系统、认知社会系统、认知经济系统、认知人文系统等等人类自身系统的大门，而不再局限在纯机械系统、纯物质世界系统的认知之中。

另外，耗散结构理论不仅在人类认知的内容上有重要的突破，并且在认识的方法论上也具有突破意义。我们知道，牛顿所开创的分析问题的方法是一种不断的“分解”的方法，这种方法300年来一直主导着科学研究。记得《大趋势》的作者奈斯比特对现代科学曾经有过这样一个描述：“对越来越少的东西知道得越来越多”。这就是西方实证科学所走的“专业知识”的道路，在专业越分越细的同时，某一种专业的知识面也变的越来越窄，也就是越来越只见树木而不见森林，越来越不识庐山真面目了。正如托夫勒为《从混沌到有序》一书的前言中精辟的写到：“在当代西方文明中得到最高发展的技巧之一就是拆零，即把问题分解成尽可能细小的部分。我们非常擅长此技，以至我们竟时常忘记把这些细部重新装到一起。”

我们知道，進入20世纪中期以后，西方文明从新开始了对“系统的认知”，出现了象系统论、系统动力学等许多尝试。而耗散结构理论也是这种“系统的认知”中的一部分。普利高津的耗散结构理论在认知方法论上的重要贡献就象托夫勒所说的那样：“他花费了他一生的大部分时间，试图去“把这些细部重新装到一起”，这里具体地说，就是把生物学和物理学重新装到一起，把必然性和偶然性重新装到一起，把自然科学和人文科学重新装到一起。”

这方面，耗散结构理论虽然是人类认知和认知方法论的突破，但是普利高津在认识上仍然有很大的局限性，象所有实证科学家一样，他也同样遭遇到了实证科学的瓶颈与人类认知的极限，他还没有能够认识到事物与结构体形成机制的真正本质。因为如果再往前走一步，耗散结构理论就必须彻底突破实证科学的框框和假设，因为当你开始触摸到生命体和生命现象的时候，你就必须彻底改变那种“唯物”的思维，因为生命的根本属性不是物质，而是精神，或者说是物质与精神的一致性。那么，再突破下去，就不仅仅是“把生物学和物理学重新装到一起，把必然性和偶然性重新装到一起，把自然科学和人文科学重新装到一起”，而是需要我们把物质与精神的割裂、人与神的割裂从新联系到一起。

要真正理解和正确评价耗散结构理论，我们需要了解和理解几个关键的概念，例如，远离平衡、非线性、开放系统、涨落、阈值、突变、相变、自组织、分叉等等。国人许多对耗散结构理论的肤浅理解或错误认识往往就是根本还没有搞明白这些基础概念，就开始运用或者借用这一理论去谈论在逻辑上风马牛不相及的事情。接下来，我想从几个重要概念来谈一谈耗散结构理论在理论上、在方法论上存在的一些关键问题和局限，因为这会对认知“生”的机制非常重要。

首先，耗散结构理论发现了在远离平衡的区域可以“产生”新的结构体的机制，但却没有能够真正回答为什么会在远离平衡的区域“产生”新的结构体的问题。为什么在边缘区域可以“产生”耗散结构？另外，是不是只有耗散结构这样一种产生结构和秩序的机制？如果不是，那么这多种产生结构的机制之间会有什么关系呢？

第二，耗散结构理论所说的“耗散”指的是系统与外部环境有某种能量的交换，但是对这种能量有什么样的属性却没有回答。另外，一个“自组织”结构除了能量交换以外就真的与外界再没有什么别的关系了吗？或者是有，只是我们还没有发现这个能量交换背后的那个东西或“目地”是什么而已。

第三，回到熵的概念，耗散结构是通过不断的向系统内注入“负熵流”来维持的，那么“负熵”到底是什么耗散结构理论并没有给出答案。有人说“负熵”就是有效能量，这等于还是没有回答本质问题，只不过是用一个没有答案的问题去回答另一个没有答案的问题，实际上等于回到了前一个问题，这个能量的本质到底是什么？比如物理学只有“有效能量”和“无效能量”的区分，却不会有“好能量”或“坏能量”的区分。

第四，耗散结构的所谓的微观解释真的微观吗？其实它并没有突破物质空间的局限，没有突破物质的表层空间属性，并没有能够進入真正的高层空间，所以耗散结构的微观解释仍然是一种表象的解释，所以它不能看到能量背后的东西，也就只好把新的组织结构当作是无源的“自组织”了。另外，耗散结构理论没有好坏能量之分的认识，所以也就认识不到能量背后的目地或意识。因为这个局限，所以我们在耗散结构理论中还是可以隐约感到达尔文主义的痕迹，把结构的产生或演化归于自然的结果而不是某种意志的创造。

第五，是关于对开放系统的认识。这种开放是在同一个物质空间、物质层次上的开放，即同层内的系统开放，还是跨越不同物质层次或者空间层次之间的跨层系统开放？由于耗散结构理论的认识仍然是停留在物质的表层空间，所以它看不到这些跨层次之间的物质与能量交换，看不见来源于高能量层次的真正的微观物质，更看不到非物质的能量形式的交换，也就看不见那些带有意识与精神的东西的本质。因此在这方面耗散结构理论所揭示的仍然是一种必要条件，而不是充分条件，它还是没有能够触及到真正的本质。

第六，由于前面所列举的这些原因，耗散结构理论对非线性的认识也还停留在物质表层，停留在表象规律上，而缺乏对非线性机制的本质认识，因为它缺乏对非物质性力量和要素的认知。

耗散结构理论实际上只看到了“生”的物质层面的机制，包括其“微观”解释，但是物质层面的机制并不是“生”的机制的全部，甚至不是“生”的机制的本质，或者仅仅是“生”的机制在物质层面的一种表象而已。其实，以上所有这些关于耗散结构理论的问题全部都是相关联的，一旦我们突破物质表层空间的认识局限，一旦能够触摸到精神存在的能量属性，那么我们的认知就会全部突破，达到一种全新的认知。这就是我们要在“水结晶实验”的分析中要给大家所揭示的。