我要註冊 還原論、非線性與醫學（1）

作者：我要註冊 

在西方科學史上，伽利略和牛頓是兩個里程碑式的人物，但在他們之間還有一個體弱多病法國人對西方科學產生過難以估量的影響。

他是一個曠世奇才，在物理學中他提出了動量守恆定律，在天文學中他提出了宇宙漩渦理論。他撰寫的《人論》是西方第一本生理學教科書，他對心理現象的考察使得他被譽為心理學鼻祖。現在每個初中生都知道他發明了解析幾何，而學者們談論起他時總說他是近代西方哲學之父。

但這些都不是笛卡爾最大的成就，笛卡爾對後世最大的影響是為西方科學發展規劃了藍圖，為科學大廈的建立搭起了腳手架。

笛卡爾的科學哲學觀念中，一種被稱為「還原論」的哲學思想對後世科學發展的影響最為深遠，並幾乎成為了現代生物學與醫學發展的靈魂。而「還原論」思想深入到醫學研究當中，這正是現代醫學區別於一切傳統醫學的最大特徵。

這種哲學思想上的差異，使得傳統醫學的診療模式難以被現代醫學理解，當中醫與西醫發生碰撞時，從表面上看激烈的爭論都在圍繞著中醫的「科學」與「非科學」的問題展開，但本質上所有爭端其實都源自於還原論思想與非還原論思想的激烈碰撞。

那麼什麼是還原論呢？

笛卡爾認為：要了解這個世界，必須將一個複雜問題儘可能細分為許多簡單的部分，應該像伽利略那樣對每一個部分都加以測量，無法測量的部分必須把它分解為可以測量的形式。最後，還必須將各個部分羅列出來，確定沒有遺漏任何因素，如此才能獲致一個可靠的結論。

後來西方科學的發展，正是沿著笛卡爾所規劃的藍圖不斷前進。

牛頓之前的科學家們對物理世界的各個部分進行了詳細的測量，牛頓把這些研究成果羅列在一起，確定了力學世界的大多數規律都已經被總結出來，然後將它們進行了系統的歸納，最後提出了一個由牛頓運動定律和萬有引力定律構成力學體系。

牛頓在自己的成就面前並沒有忘記笛卡爾這位總設計師的功勞，他謙虛的說出了那句名言：

「如果我比笛卡爾看得遠些,那是因為我站在巨人們肩上的緣故」。

運用牛頓的理論體系可以解釋天地間繁雜的力學的現象，而天文學中一項驚人的發現更是將牛頓開創的物理學體系推向神壇——人類居然可以用牛頓的公式窺探到上帝的秘密。

1843年法國數學家勒威耶根據天王星的運行軌跡，推算出天文學界假想的一顆行星的位置，這顆行星的引力有可能干擾了天王星的運動，使得天王星的軌跡總與理論值不符。

勒威耶寫信給德國天文學家伽勒，告訴他黃經325度的區域可以找到還沒有人見過的太陽系第八顆行星。伽勒收到信當天晚上就迫不及待的把望遠鏡對準勒威耶告訴他的位置，幾分鐘之後海王星這顆新行星就被發現了。

牛頓力學在天文學等領域的輝煌成就，更加堅定了科學家們沿著笛卡爾道路前進的信念。而天文學的精確計算結果更使這樣一幅圖景在科學家們的思想中深深紮下根來：

整個世界就像一座巨大的時鐘，每個齒輪的運動都有精確的規律，只要把齒輪一個個拆下來研究清楚它的屬性，找到支配每一個部件運動的規律，我們就可以知道萬物是怎麼運行的，這個世界對人類將不再有秘密。

法國數學家兼天文學家拉普拉斯的一句名言充分的概括了這一觀念：「如果給我宇宙中每一個粒子的位置和速度，我可以知道宇宙中將要發生的一切」。牛頓以後的兩百年裡，物理學家在牛頓構建的框架下通過實驗又總結出了光、熱、電、磁等現象的主要規律，並構建起了完整的理論系統。

2．
在物理學輝煌成就的激勵下，整個西方科學建立起了一套探尋萬物規律的基本模式：把事物剖析分解，通過實驗研究清楚每個部件的運行規律，了解了所有的部件，我們就了解了整個世界—— 「還原論」的科學思想成為指引現代科學不斷前進的堅定信念。

現代醫學誕生之初就被還原論所主宰。

笛卡爾在他的《論人》和《論胎兒的形成》兩本書里就把人體視為機器，人的各種器官就同鐘錶里的齒輪和發條一樣撥上弦它就能動，血液循環就是發動力。這一思想不斷被後來的哲學家們引用並進行了更深入的闡述。

「心臟在人入睡時，不是一樣機械地不斷伸縮么？肺不就像一架鼓風的機器一樣么？膀胱、直腸等等的括約肌，不是機械地發生作用么？……讓我們勇敢地作出結論：人是一架機器」，這是十八世紀法國醫生拉梅特里在《人是機器》一書中的描寫，這部書否定了當時活躍在生理學領域的靈魂、活力等神秘思想，可謂生理學發展的一部宣言。

在「人是機器」這一理念的引領下，西方醫學在還原論這條道路上取得了輝煌的成就。

生理學家們把人體這架機器拆開，研究每個部件的功能，從500年前用肉眼細緻觀察器官和組織，到300年前用顯微鏡觀察細胞和細菌，到50年前用電子顯微鏡直接拍攝蛋白質分子和病毒的形態。


十九世紀末物理學家倫琴發現X光使活體研究人體構造成為可能，二十世紀相繼出現的內窺鏡、超聲波診斷儀（B超）、計算機X線斷層掃描（CT）、核磁共振成像等技術，使人類研究人體的手段發生了革命性的變化——人體在這些機器面前變得如同玻璃般透明，醫生可以捕捉到人體內任何細微的變化

1953年物理學家克里克和生物學家沃森共同發現了DNA雙螺旋結構，開創了生物學研究的新世紀。經過半個世紀的發展，生物學家們已經逐漸闡明了生命現象的最底層機制：氨基酸如何在基因的調控下組合成一個個具有特定功能的小齒輪——蛋白質分子，這些小齒輪又如何對細胞以致整個生命體發生影響。

2003年人類基因組計劃完成，這個龐大工程繪製出的人類基因組圖被譽為「人體的第二張解剖圖」。這張圖把基因密碼完整展現在人類面前，既然人體的生長發育是從受精卵開始，在基因的調控下一步步有序完成的，那麼我們完全有理由相信，掌握了基因的密碼，只要有一天能夠完全解讀密碼的意義，人類就可以完全掌握生命的奧秘。


從1543年義大利的維薩里出版世界上第一部解剖學專著《人體的構造》開始，西方醫學揭開了人體這架機器的蓋子（十分巧合的是，揭開天文學與物理學序幕的哥白尼的《天體運行論》也在同年出版）。460年以後人類基因組計劃完成，現代科學已經把人體分解到構成他的最小齒輪。

現代生物學的輝煌成就使我們對醫學的未來充滿了幻想，我們不妨套用人們對十九世紀物理學成就的豪言壯語來形容當今生物學的盛況：

如果是蒲泊，他會像讚美牛頓那樣讚美道：「生命的奧秘隱藏在黑暗之中，上帝說，讓分子生物學去吧，於是世間變得光明」。

如果是拉普拉斯，他會說：「給我基因密碼所有的意義，我將會知道生命中將要發生的一切」。

但是，在現代生物學光輝的照耀下，醫學的天空真的就將一片晴朗嗎？

3.

當大多數科學家堅信沿著還原論之路前進可以揭示大自然所有奧秘時，一隻「蝴蝶」的出現徹底動搖了這一信念。

電影《蝴蝶效應》講述了這樣一個故事：男主角具有回到過去的神奇能力，當他發現生活不如意時他就回到過去，只需短短几分鐘讓某些對未來不利的小事發生改變，回到未來時他的生活就已經發生了翻天覆地的變化。但是事情的發展總是會出乎人的意料，當一些事情向好的方向轉變時，總會有一些事情變得非常糟糕，於是主人公不得一次又一次回到過去……

看完這部電影的人都會深感震憾，雖然我們沒有能力改變過去，但是回想起無數偶然的小事造就了我們現在的生活，其中任何一個事件發生微小改變就可能使我們生活在完全不同的世界中，這種感覺常令人不寒而慄。如果不是你的父母一次偶然的相遇，你就不會在這個世界上出現，沿著這條思路追溯到你的爺爺、奶奶、外公、外婆，再追溯到幾百年前、幾萬年前的祖先，任何一個微小的改變都將讓你在這個世界上消失……

事實上，在人類歷史上有多少重大歷史事件是由無數偶然事件造就的，例如若非慈禧太后一時虛榮，就不會挪用北洋水師軍費慶祝大壽，軍費沒被挪用甲午海戰就不會慘敗，甲午戰爭不敗可能今日中國早已成為超級強國……；如果1898年某個晚上，猶郁不決的袁世凱某根神經發生微妙改變，聽從譚嗣同的勸告發動兵變，光緒就能掌握實權，光緒掌握實權中國就會走向維新，走向維新就不會有後來貧弱不堪……

回顧這些歷史的瞬間，不由令人唏噓不已。歷史是不可以假設的，但是我們回顧歷史卻可以明白一個道理：一個極其細微的改變，可以讓未來發生翻天覆地的變化。

電影《蝴蝶效應》的名字源自於現代系統理論中一個同名概念。

「蝴蝶效應」由美國氣象學家愛德華•洛倫茲提出。1963年洛倫茲為了預報天氣，根據大氣運動規律建立了模擬大氣運動的13個方程式，並編製了計算機程序對方程進行推演。完成第一次計算后，洛倫茲為了將計算結果提高到更高的精度，他把一個變數的初始值由0.506改為0.506127進行第二次計算。

按照傳統思維方式，把初始條件提高到更高精度應該使氣象預測的結果更準確，假如第一次計算結果是在未來10天內將有一場8-10級的颱風，那麼第二次輸入了更精確的初始值，就應該可以精確算出這次颱風究竟是8級、9級還是10級。

由於計算機運行很慢，洛倫茲就到咖啡館喝咖啡等待，期待著新的結果在上次計算結果的小數點後幾位略有改變。但從咖啡館回來后，新的數據使他大吃一驚：如果第一次結果是旭日和風，那麼第二次計算結果就是狂風暴雨！兩次輸入的初始數值只在小數點后第四位有微小差異，但最終結果卻偏離了十萬八千里！

洛倫茲在演講中用這樣的方式來形容兩次計算的差異：「一隻蝴蝶在巴西輕拍翅膀，可以導致一個月後德克薩斯州的一場龍捲風」，「蝴蝶效應」因此而得名。初始值的微小差異就好比蝴蝶扇了一下翅膀，在空氣中產生了一個小小的漩渦，然而這個小小漩渦卻可能在大氣運行過程中被逐漸放大，最後演變為一場暴風驟雨。

「蝴蝶效應」深刻動搖了現代科學在「還原論」思維下樹立起來的信念，它告訴我們：一架結構複雜的時鐘永遠不可能精確運行，因為一些微不足道的擾動足以使時鐘運行方向完全改變，這種改變是人類無法預知的——即便我們精確掌握了時鐘每個齒輪的運行規律。

4.
許多介紹「蝴蝶效應」的讀物都喜歡引用這樣一首歐洲民謠：
丟失一個釘子，壞了一隻蹄鐵；
壞了一隻蹄鐵，折了一匹戰馬；
折了一匹戰馬，傷了一位騎士；
傷了一位騎士，輸了一場戰鬥；
輸了一場戰鬥，亡了一個帝國。

小小的馬蹄釘決定了一個國家的命運，這事聽起來荒誕，但在歷史故事中卻不乏這樣的例子。「大意失荊州」的故事裡，荊州守兵收取了吳國的賄賂放任軍隊上岸，荊州很快被攻陷，關羽丟了性命，蜀國也痛失戰略要地，劉備要為關羽報仇又遭遇了「火燒連營」慘敗，蜀國由此盛極而衰；再如明朝末年，李自成攻下北京，他的部下佔有了美女陳圓圓，導致吳三桂一怒之下放清軍入關，這才有了大清三百年江山。

如果把這些歷史故事層層剖析，考慮每個人每個事件在歷史中的作用，往往可以把一個國家興亡的原因最終追溯到一兩件微不足道的小事上，荊州不知名小卒的一絲貪念引發了蜀國的衰落，李自成部下對陳圓圓美色的迷戀使得滿清入主中原。於是我們幻想如果能夠乘坐時間機器回到那些關鍵的時刻，就可以使歷史發生戲劇性的變化。

這種說法雖然誇張，這正是現代醫學通常採用的邏輯。

癌症是由「癌基因」引起的，控制「癌基因」就可以治癒癌症；艾滋病是由艾滋病病毒引起，殺死艾滋病毒就可以治癒艾滋病；中風是由血栓阻塞大腦血管引起，只要將血栓清除就可以防止中風……

疾病的發展過程雖然複雜，但病理研究可以把引發疾病的原因層層剖析，當病因分解到不能再分解時，現代醫學專家們就相信找到了治癒疾病的根本途徑，只要想辦法消除癌基因、病毒、血栓這些終極病因就可以根除疾病。

不可否認現代醫學沿著這條道路取得了輝煌成就，準確定位了細菌與病毒是各類傳染病產生的原因，促使公共衛生水平大幅提高，有效杜絕了各類傳染病的大規模傳播；以青霉素為代表的抗生素能夠直接殺死多種微生物，成為現代醫學史上的一枚重磅炸彈；B超、CT掃描等先進診斷手段的出現，可以使醫生準確把握人體器官的病變，當人體出現結石、組織增生等器質性病變時，往往可以「一切了之」，外科技術的不斷進步也使得許多手術越來越安全可靠。

把疾病的成因分解、還原，找到疾病產生的終極原因並將其消滅，這種建立在還原論思想上的診療觀念使得人類健康水平大為進步。據統計西方國家人類平均壽命從1840年的平均44歲增加到2000年的平均77歲，近160年來增加了33歲,這其中現代醫學的進步功不可沒。

但是沿著「還原論」的思想前進，單一的思維模式也導致現代醫學對發病機制複雜的疾病束手無策。

大量不能分析出終極病因的疾病，大到精神分裂症、系統性紅斑斕瘡、美尼爾氏綜合症、類風濕性關節炎，小到習慣性便秘、鼻炎、焦慮失眠，既然找不到病因也就無葯可用，無肉可切；還有許多疾病的病因很明確，但就是找不到消除病因的有效方法，大到癌症、艾滋病、乙肝，小到痔瘡、帶狀皰疹、牛皮癬，醫學專家們可謂用盡渾身解數，但至今找不到有效的治療方案。

在「人是機器」的觀念指導下，現代醫學還有一個治療疾病的辦法：雖然無法發現或消除病因，但可以確定疾病是由某些器官功能異常引起的，那麼就想辦法替代這些器官的功能。

血液流失了就輸血、心臟不能正常搏動了就裝起搏器、胰島功能衰退了就定時定量注射胰島素，這些方法無疑是人類與疾病鬥爭過程中的重大進步，例如心臟起搏器在歐美國家的廣泛使用就使得這些國家因心臟病猝死的人數大幅下降。

但是目前沿著替代器官功能這條思路發明出來的諸多醫療手段常讓人感覺毫無人性。

腎功能衰竭了就用人工腎透析、呼吸衰竭了就安裝呼吸機、肝臟纖維化了就進行肝移植……這些方法治療費用高昂，而且大都只能暫時緩解病人的癥狀而無法根除疾病，在給病人帶來巨大痛苦和讓他傾家蕩產的同時，並不能讓患者生命維持太長時間。

例如用人工腎透析一次的費用一般在500元左右，腎功能衰竭的病人需要終身透析，並且幾乎每周都要透析一次，如此高昂的費用普通家庭根本無法承受。再以肝臟移植為例，現在的手術費用大約為30萬，但肝移植病人的存活時間一般也就在5年左右——平均每年六萬的費用超出了一個普通家庭一年的全部收入。甚至於醫院利用這些先進技術究竟是在為病人解除病痛，還是趁人之危對病人進行搜刮掠奪，也成為了社會輿論越來越關注的問題。

在還原論指導下發展起來的現代醫學體系，對人體機制強加干預的時候，是否違反了人體運行的宏觀規律？將疾病成因分解、還原，消除終極病因或者替代器官功能，難道這是疾病治療的唯一途徑？