结构论-泛进化理论.doc

/chinese/jieguo07.htmlSCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM 结 构 论-泛进化论目录-曾邦哲: 结 构 论 结构论-泛进化理论曾邦哲 “道生一、一生二、二生三、三生万物” 老子道德经。泛进化论-关于从宇宙起源的奇点，发展到人类现代文明的整个历史过程的理论(广义大爆炸理论)。 - 内容简介: 宇宙是分层次构建的泛进化系统，结构论探讨系统的结构本原、构造变易、同构组织以及系统显在与符号蕴含的大脑转换过程，阐述自组织系统的形态、功能、演变的内在结构统一规律。结构稳态是系统演变、系统间互作与发生调适的同构全息现象。生命系统是发育、进化的基因组动态过程，即自组织结构与程序化表达的信息控制系统。细胞遗传学揭示了同源染色体、姐妹染色体在细胞分裂中的行为，个体生物体现为物种内全套基因不同等位基因的组合。分子遗传学阐述了基因到性状的操纵子调控和核酸到蛋白质的信息流过程。然而，物种进化是基因组的信息化增长、结构化分层，分歧是同层结构的重组，而发育是细胞基因组的复制和基因程序化表达及神经、内分泌与免疫的细胞信号调控过程。系统(结构-图式)遗传学研究基因组的结构、功能与演变，基因交换重组，特异性表达及染色体外基因转移的原理，生物分子、细胞和器官结构模式的遗传学基础，为基因、仿生工程的人工进化提供了逻辑依据。 变化是宇宙的本原，创造是生命的本质，幻想是人类的本性；还人脑是宇宙、生命进化的缩影，是文明创造与人类解放的主体。 曾邦哲 绪论: 生物体的实证与综合思维 “医不可以无易，不知易不足以言太医。”明张介宾。 粒子、大脑、宇宙是世界的三大谜团，彼此之间由物质、能量、信息三重性的场相互对应同构地联系。从星球到元素、从生命到大脑、从氏族到国家是系统结构的演变过程。人脑是物质、生命、心灵的统一体，是实在与符号互作的转换器。二十世纪的科技革命，机械物理观转向有机自然观，生物体的实体观转向系统观 。整个宇宙、生命、文化是一个构造、演变着的分层次系统。生物系统是结构互补而组织分层、功能耦合而界面增长、协同演变而全息对称的形态发生自组织系统。互作协调的破坏和重建是结构变异、演化的原因。 从坎农、贝尔纳体液稳态机理到艾什比器官系统模型、贝塔朗菲开放系统模型，形成了实验实证与系统综合的二维科学方法。申农信息论研究动物和机器的通讯行为，符号的传播与释义过程的不确定性揭示了信息的本质是组织化的程度，即有序性或不确实性的消除，信息是与正商的相对概念。维纳控制论揭示了机器、动物的合目的性实质是反馈调节的合目的性、顺序性、选择性而趋向确定，调控是对系统结构的调整、有目的的功能作用，贝塔朗菲系统论揭示了相互关系结构整体及其开放增长的自组织化。同态、同型、同构的全息是异质系统的统一性。普利高津耗散结构是对非线性系统的能量耗散而有序结构形式的稳态间涨落热力学研究，揭示了时间不可逆性。哈肯协同学从激光有序化的过程提出群体浑乱的运动行为协同而有序的研究。艾根从生命分子的机能与信息交互作用循环耦合发展出代谢超循环进化理论。托姆突变论的实质是结构关结点变易时引起了稳态间转换的涨落及形态分析。分维的数学方程迭代全息正是中国套箱的计算机演示。结构主义揭示了结构的整体、动态、转换性，易经学说是建立组元间关联的唯象模型，太极图是元气本原、阴阳变易、卦序组织和道、器观念的综合。量子论的波粒二象性，相对论的时空、物质、能量相互关系揭示的都是实在的复杂系统。宇宙、生命、文化的统一性体现在结构、功能与演变的相互关系，从微系统到总系统的整个宇宙的结构与人类对其秩序或组织的认识对应。 结构论探讨系统的结构本原、构造变易、组织同构，以及符号蕴含与实在显现的 转换。生物系统的结构、功能与演变的发育、进化的实质是信息系统的发生、发展过程，即基因组的自组织化结构与程序化表达，是遗传、仿生工程技术改造生命与仿造生物的逻辑依据。 上一页下一页 ? SysBioEng All Rights Reserved. SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM 结 构 论-泛进化论目录-曾邦哲: 结 构 论 上篇、结构论-泛进化的宇宙 原始宇宙均一体不稳定，爆发而形成总星系的结构异化，从场产生粒子、元素的实物，星云聚合而又形成星系旋涡的演变和星球的分化。恒星演变由聚合而辐射，最后形成均一的黑洞，同质聚合的黑洞是超稳态的吸引系统，达到一定程度而转化成失稳态的白洞爆发又形成星云。宇宙总星系是永恒的物质总体，星球内聚而形成流体、固体交替圈层和物态、元素、分子分化以及生命系统、文化系统的层级结构。底物A。加Ai转换为Aj和产物Ai+1，而Aj还原为A。，A。与Aj循环构成媒体，称反应环。元素M经N层次到L元素构成复杂系统的函数关系为S(L/N)。 当Si系统Vi数目，子系统ri数目，元素(子系统)结合到系统的平均概率P，则Vi=(M/r1*r2*ri)Pr1+r2+ri，分层组合S(L/N)数目：Vn=(M/L)Pr1+r2+rn，不分层形成S(L)数目：Vn=(M/L)Pr1*r2*rn (见 R.Rosen, J. Theor. Bio. Vol. 28, 1970年)。宇宙时间的分叉演变，转换成了空间的同构系统。 宇宙演化到智慧生物诞生的宇宙年龄t(10(39)是无量纲大数ta的基数，人体大小(原子数目10(27)介于原子和恒星(10(29)*10(27)个原子)之中间，人脑处于优势时空而形成对宇宙的自意识。智能进化、人类起源于非洲，从古猿（Australopithecus）发展了猿人(Homo erectus)和现代智人(Homo sapiens）。适应地理环境的气候变化，导致了人类种族的形成。约十万年一部分现代人出非洲移居到中东、欧亚，人种已经分化。约四万年前，高加索人种与蒙古利亚人种分歧(见L. Cavalli-Sforza，P. Menozzi, A. Piazza等，1994年)。约公元前八千年，美索布达米亚诞生了最早的农业文明，约公元前四千多年前扩展到了欧、亚、非洲地区。人类的工业文明诞生，从大原子(太阳系、心血管)到小原子(原子、细胞)的壳层结构和星球、宇宙脉动涨缩，能量守恒的发现，完善了实验科学的体系，从生物进化的创立、小系统(粒子、基因)到大系统(宇宙、大脑)的结构层级研究，系统科学体系得以创立。人类开始走向宇宙太空、深层海洋，以及人类与生物圈的和谐发展。 一、系统的结构本原 “虚无是没有差异的”(亚里士多德物理学)。客观实在就是“物质”，子虚乌有就是“虚无”。实在与虚无是各自同一、彼此绝对孤立，不可以转化，均一就是内无，即宇宙整体的守恒。A0表示总宇宙，Ai表示系统，F表示函数关系，表示空间，表示时间，则宇宙的三公理为：公理1： 恒在公理，宇宙是实在总体，最高的自同一，是绝对孤立的永恒；Ai(s*t)=A0。公理2：存在公理，相对独立的存在就是彼此相差异，全同只能是自同一 ；Ai(s*t)Aj(s*t)。公理3：演在公理，实在的自同一，相差异不是彼此绝对的孤立，还是互反对立；Ai=F(s*t)。 1.1、物质的实在结构 宇宙差异总和的守恒、内在差异的转化。 实在的相对差异性是绝对的，实在的绝对同一性是相对的，同一的差异化是变化，差异的同一化是守恒。“存在”是相对差异的“同一”，又是相对同一的“异化”。整体相对稳定是局部绝对变化的整合，绝对变化是相对差异的转换。泛稳定原则，差异的存在是相对差异的自我同一，即存在的稳态。 差异的稳定即同一，同一的差异即变异，内在差异的同一以外在的差异而存在。“差异”与“同一”的各自同一是彼此的差异性，“差异”与“同一”是彼此的对立性。“同一”是自我的同一，“对立”是相互的对立，“差异”是彼此的不同。同一与对立是一分为二的互反、互补关系，差异与同一是合而为一的构成关系，对立与差异是从属、演变的异化关系。差异、同一非绝对，自同一与他相异导致系统的元素间相差异而自我演变，系统间相差而相对变化，宇宙总体是唯一绝对自我，任何存在都是相对差异的存在，宇宙是自我差异的演变。泛互作原则，差异与同一对立而同一，对立与差异同一而差异，即称为互作变化。 宇宙是无限层次的系统，绝对整合是总系统的永恒，绝对还原是内部的永恒变化。变化中的守恒，冲突中的和谐，形成组元的变化、系统整体的稳定。系统是组元互作的整体，组元变动、更换而系统整体不变，组元作为整体又是底层次的系统。系统是组元的环境，系统又是高层次系统的组元。系统是内在差异(组元间)的同一(组合)，外在同一(整体)的差异(系统)间。系统内在差异是系统的结构，即组元间相互关系。系统是相对的稳定和相对独立。泛结构原则：不绝对相差异，又不绝对相同的存在，处于一定的相互间断和关联称为系统的结构。 差异的存在是广义时空，时空的差异是广义变化，变化的稳定是广义对称。 系统的结构是组元间关系的广义时空，是系统的组织、秩序和信息度，系统所占的环境称为系统的域。系统是组元(物质)、运动变化(能量)和结构(信息)的统一。系统间组元、关系(结构)相同的对应变化，称为系统的等价(拓朴)变换。系统间互作引起结构变化是运动、能量的转移。宇宙永恒地变化、构造无穷尽的宇宙形态，即宇宙就是结构的永恒构造。 系统的存在不是无限，也不是有限，还是差异(结构)的限定与改变(构造)。有限与无限是结构的确定与超越，结构是互动的原因(变化)，也是互动的结果(稳定)。宇宙至大无外、至小无内，非宇宙也即“无”，一切趋於无穷小(场)而达于同一的无穷大(宇宙)，如EPR效应(格里德曼，科学文摘VolL3，1983英文)。 1.2、心灵的符号结构 心灵是实在的显现、符号的蕴含信息系统，感觉、知觉(包括物象和心象)构成记忆、思维的符号表象；对符号的释义形成对蕴含的理解；情感、情绪是对信息的感应运动。物质与心灵是实在与符号两种结构系统，即质结构与形结构，彼此相互作用、时空结构的转换，经由大脑的生命活动为中介。 感觉是对外界环境因素刺激的反应，只有时空差异、变化构成刺激因素。感官中水、气、固体的本底分子、本底辐射、本底振动，构成感觉的阀下刺激和过频适应刺激的参照系统(“动物感官的生态适应”，作者1983年)。可见光波是透过大气、纯水、晶体的电磁波，听、说的声波频率介于次声波和超声波之间，臭、味觉是相对水、空气的不同分子的感知，触觉、痛觉、温度感觉是对因素的变化性分辨。感觉、应急系统是生命对自身生存的环境因素变化的反应。两个感觉细胞间的距离，构成对刺激间距的分辨极限，如，人体背部对两点间距离的感觉。泛相对原则：对时空、运动、结构的知觉是信息载体(光子、声子、分子等信息子)相对感受器的本底因素时空、结构、运动的差异和变化。 神经电磁效应的时空整合性、适应性、后效性现象和神经元网络的联合、分叉树状结构，形成知觉的完形、思维的构造、情感的协调的组合、分化活动。观察、思考、实践的交互活动，从局部到整体、从整体到局部形成信息系统的结构分层次、组织化过程。泛组织原则，信息的逐级分化、整合的构造过程是层级间的抽象与具体、同层次内集中与扩散。 连续微小渐变的刺激累积时，每次变化都不引起对感受器的有效刺激，当最后达到足够大的差距仍不被感官发觉(芝诺勃论)。 心理定势、知觉恒常、联想记忆、性格稳定性等是心理系统稳定的特征。泛惯性原则，有赖于经验的整个刺激模式的基本要素不变关系是心灵稳定性的原因。 系统的结构、构造过程是世界本 质。宇宙的物质、能量、信息都是时空关系的函数，长度和时间可以建立物理学的全部量纲。知觉、情绪、思维是时空关系的信息符号编码、信息互作变化、信息结构组织。心灵活动的对象不是质料，还是结构-时空的异同，抽象思维在梦中以形像形式表达。心灵结构从表象到抽象，形成概念、规律和范式的结构分层次化组织过程。 1.3、结构的概念、原理 宇宙是自我同一的无限层次的套箱，场的自我同一就是宇宙，每个自我是一个小宇宙。实体是套层结构(倒树状分枝)，是从微系统到顶层系统的整体，称为构体。从微系统到总系统变化与守恒的交替循环，构成宇宙的无限层级结构。组元构成系统、系统层积组成构体。系统的方法就是分层研究的方法，每层次系统的结构具有相对上、下层次的独立性。 粒子、原子、分子构成微观，物态、生物、社会构成宏观，星球、星系、总星系构成宇观。生命、物质、心灵构成宇宙的三界，每界分为基元与基系统、亚元与亚系统、本元与本系统、超元与超系统、统元与统系统。垮克和原子、基因和细胞、览母(概念)和规范分别是三界的基元和基系统，总星系、生态圈、联合国是三界的统系统。基元是自然状态存在游离态的最低层次组元，组元只存在结合态则称为禁闭，如垮克、晶胞、基因、器官和地质层等。在互作中辐射、离散、分解的系统称为不稳定系统，在互作中吸收、聚合、同化的系统称为超稳定系统，在互作中选择、组构、更新的系统称温变(协变)系统。自我组织化、有序化、层级化的系统，称为自构系统；外在组装、修复的秩序、组织系统称为它构系统。组元互作的协调整合构造系统的结构，系统互作的功能决定于系统的结构，互作而彼此形态调适，系统在互作中结构发生演变。 同一系统不能同时处于不同空间，不同系统不能同时占据同一空间，系统对应时空。一定时空，一定物质，一定运动。组元、系统与环境处於一定(相对)稳定的相互关系(时空)之中。系统的结构是组元集合在环境中互作的时空关系，系统与环境互作又彼此改造。原理1、结构不相容原理，组元相同、结构全同的系统，时空不同；时空相同，则运动相异；运动相同，则是自我同一。 组元的结构、互作关系形成系统的结构，同层系统的稳定性取决于系统的组元、结构及与环境的相互关系。组元、系统与环境相互影响形态、结构和相互关系。系统的实在，具有一定环境适应的范围，称为系统的适应度或稳定级。系统组元从小到多构成最简单的稳定结构和最复杂的不稳结构，组成存在的稳定岛。系统的组元数目有上、下限，即一定区域内，定组成构体的结构层级有限，系统的结构容量有限(结构形式决定数量界限)。组元和环境共同决定构体内在结构和外表形态，任何构体都是具有上限而无下限的无限套层的整体。 低层次系统(组元)构成高层次系统，从而构成系统数目从低级到高级的递减、稳定性增加，总星系为一而永恒。夸克禁闭、大脑运转、宇宙永恒。原理2、结构的适存性原理，系统的组元种类、数目构成一定关系的结构整体，结构具有最稳定形态，即最适应环境变化的结构。 系统整体的运动是组元间及与环境的互作整合，形成系统行为的轨迹结构。结构是差异的恒定、变化中的不变，组元间及与环境间互作变化形成结构的变动性，即构体的波动性。 环境作用于实体(多层次系统形成的构体)的因素少，波动性小、稳定性高；实体的基元(最低层次系统的组元)数目多，抗干扰性大。系统的集群变化难于组元的变化，因而低层次系统的波动性大于高层次系统。原理3、波动性原理，系统是组元互作的整体，组元间互作的变化引起系统结构、运动变化，系统的状态变化即波动性小于组元运动变化的波动性，组元运动的整合是系统整体运动而改变系统的环境。 系统间相互作用，彼此相遇、交汇、组合，组元间重新组构形成新的同一层次系统。系统间互作而在中间渗透重组构成同类的新系统，是组元互作协同形成相对新环境独立的新整体，系统间互作协同而构成高层系统。 实物就是场交织网络上的结点，比如，光子、电子干涉、衍射条纹，沙窗布相叠形成的花纹。系统间相互作用在中间进行，新系统在原系统彼此互作的中间形成，是系统的组元间互作而形成新的结构整体 ，如森林与草原间的灌木丛、动物胚胎的前脑和躯尾诱导者对中间结构的作用。系统互作在中间交汇形成同层系统是组元的重组，即，结构形成的交汇原理，原理4。 系统的组元可以与游离的组元置换，维持原有组元间关系(结联)不变，则系统结构不变。 组元与系统相互制约(心理学，如，情感的低级和高级层次限制中间类型)，组元处於一定的相互关系(时空)位点(结构位)。游离组元与系统的组元可以相互置换，维持原有结构位的不变。系统中自协调系统的结构变化，但组元协调维持系统整体的稳定性。自组织化系统从环境中交换组元，组元数目的净增长形成系统的发展。系统整体制约组元变化，组元变化引起组元间互作变化，组元协调构成和谐的系统整体。 相同系统在相同的环境中有相同的演变过程，形成系统的相同起源和发生方式。原理5、协变原理，系统间互作对组元间变化的协同作用、引起结构相应变化，系统变异结构间对应的演化、组元间结构位协调变异 ，系统整体稳定构成系统的发生演变。 上一页下一页 ? SysBioEng All Rights Reserved. SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM 结 构 论-泛进化论目录-曾邦哲: 结 构 论 二、构造变易的创造 2.1、互作与结构层级 同一即对称、守恒的自在(差异的稳定、惯性)，对立即互作、转化的它动(运动、变化的相对)，差异即破缺、演变的分叉(相对、稳定的变异)。 宇宙是同一性、对立性和差异性的复杂系统。存在是一个矛盾体：绝对存在是相对的，相存在对是绝对的。系统的稳定-延续性、系统的变异-分歧性，组元间互动的对偶、互反性，形成组元与系统的分散与聚合的构成关系。协同、耦合、互补的互作形成系统的结合(统一)力，冲突、对立、扩散(运动速度)形成系统的离散(异化)力。组元间互作趋进而远离，远离而趋近形成系统的波动性，系统组元多、构体层次多抗拒状态变化的稳定性大。构体辐射与捕获组元而与环境交换，形成由近而远系统层次递减、数量降低的圈层结构和涨缩交替的构体脉动，所有构体浸泡在粒子、量子场的宇宙海洋中。 低层次系统间相对运动、波动性、变化性大于高层次系统，形成实体间不同层次系统的从低层次到高层次(场、量子、粒子等)的数量递减的相互渗透、叠加圈层。结构互补、相嵌、功能藕合、组元渗透构成系统间 变化协调、和谐的整体。单向交换即构体捕获组元(辐射子)，组成和运动(整体或组成)增加，双向交换而形成构体间聚合在时空上共同组元(交换子)而形成高层系统。 组元数少的结构简单、稳定系统，吸收组元转换为组元数多的复杂结构、负稳态系统。非调控性的负稳定、复杂系统失去稳态、辐射组元或者瓦解。自组织系统的组元数增加 ，系统分层次化、结构简单化，复杂系统又可转换为稳定系统。超稳态系统和负稳态系统是旋蝶、旋环的本原性别。构体间交换子(作用子)的层次形成互作层次的独立性和系统结构的层次独立性 ，系统尺度L结合能E=常数K。大脑是质结构与形结构的转换器，心理需要选择性的嵌合与冲突构成信息交流、人际关系。 差异守恒与转换形成系统向高层次系统的同化(组合、聚合)、分化的异化(白洞、奇点)过程，向低层次的离散(分离、排斥)、异化的均一化(黑洞)过程。 2.2、互作的传递、转换 系统与环境其它系统互作而向四周传递、向两极转换，即同层系统互作传递而向异层系统互作转换。异层次系统相互作用以同层次系统为中介。同层次系统同质、异质互作的扩散与结合过程，形成异层次系统的结构对称与破缺的发生演变。相互作用是信息(信息子携带)的传递，又是信息对相互作用的改变，交替循环的作用与反作用是系统结构演变的原因。人机系统、生命系统是互作的放大/反馈传递系统，比如，各种仪器、工具的功能。微小系统互作引发大系统的互动变化，大系统互作引发更大系统的变化，从而导致相互作用的增强、放大。微小互动引发系统特定的变化，这种微小作用子称为信息子，信息子场包含结构、模式变异的信息。相互作用导致系统结构的变化转换，引起实体和表象的形态变异。从低层次到高层次系统的建构是组织化度的增长，也就是信息量的增多。人的大脑从量子、感觉的信息子等，形成对宇宙实体的表象，即为知识系统。大脑感应宇宙的信息场、对信息场进行的分析和综合，构造知识的分层次、组织化信息系统。大脑是信息场的编码器、储存器、转换器、诠释器、整合器等。物质交换、能量转换、信息调控是宇宙、生命和文明的系统发生过程。 互作传递方式有：(一)、开放型，互作无限传递下去，分为聚合、辐射、直链式；(二)、闭合型，相对环境具有一定独立性的系统间互作传递，分为集群、网络、拓朴式；(三)、循环型，系统间相互反馈而形成循环、对称的传递，分为可逆、环路、交叉式，自我反馈是意识的实质，中间环节越少，自意识性越强，维持系统间相互作用的稳定性和发展的合目的性，是自组织系统的机制。 2.3、稳定结构形态 系统是组元互作的动态调节，构成非加和性结构的整体，系统在中介面互作而形态改变、适应(称互作调适)。 系统的组元互作、和谐的整合。系统内组元和系统外环境相互作用，具有选择性和慨然性，决定系统形态结构的稳定性。低级层次的组元间相互作用的频率，大于高级层次系统间的相互作用。自调节、自稳定、自组织系统的结构互补、功能耦合，对环境的物质、能量和信息开放，形成系统结构、分层化的发生协变。系统内聚力、系统外接触力，导致中介面的结构、形态相互嵌合、适应。人工系统、人化自然的形态，还受人文、美学观等的影响。形态最稳定的形态、结构是作用导致的极限状态，系统形态对称而互作成对抵消、组元互作牵制抗干扰、系统整体与变化因素同步是稳态的基本特征。 系统的同一性、对立性和差异性是系统结构的稳定性、变化性和发育性的原因。三足鼎立彼此牵制的稳态和交汇互作的动态形成闭合结构(圆环整合、旋涡运动、三角 构成)的基本稳定性(柔性和刚性)和创造性：(一)、创造性(矢量和)：A+B=A(+1)，B+C=B(+1),C+A=C(+1),构成组元间重组构造的旋涡运动；(二)、恒定性(标量和)：A+B+C=A(+1)+B(+1)+C(+1),构成组元总量的稳定。 园环(线的闭合)及其复合形态的球体(面的闭合)、螺旋(交替的园)是界面最小、容量最大的最佳稳态。相互作用距离最短是对称形态，引起系统位移最快速变化的轨迹(时空最短)为最稳定形态，系统形态结构等价与轨迹形态结构的稳态。正交振动合成园环，正交园周运动合成球体，交互园周形成振动。光子是交互垂直的旋涡(闭合电、磁线)构成温恒态整体、波动(运动)和粒子(形态)的统一(E=PC)。园环内三角与振动(交替/脉动)、旋涡是等价拓朴变换形态，流体的重力、星系的引力旋涡、气功态脑涨落图、月球运动周期(百年数据64个特征点)等是循环(反馈)互作的稳定机制。 涅切尔定理、费米子三角反常、三准态物种进化超循环模型，洛伦兹水轮吸引子、三组分体系相图，以及阴阳三线体的八卦次序反映的都是三组元系统的稳态。三组元形成组元数最少的平面闭合系统，四组元六种关联的多面体构成最简单立体，成为其它系统结构稳态的基础。四色定理(共点可共色、共线必异色、相隔可同色)是彼此互邻最大多面体，即四面体，互邻面的多面体不大于或等于五的等价变换。遗传硷基A、U、G、C间关联四面体组合C1/4+2C2/4+C3/4=20, 1XC1/4+6(C2/4+C3/4)=64,符合氨基酸、密码子及周易64卦的数目。五行图组元间的十关联形成金钢石超稳态，八卦六面体的十二关联是雪 花(压缩)、蜂窝(膨胀)的枝蔓协变态 。五边形构成12面体，六边形构成平面。12个正五边形和10X2个正六边形，共同构成正32面体。球体堆积、分子框架(硷基)、足球烯C60结构、强子八重态(六边形)模型、三镜片万花筒、三原色(光与色的青绿/橙黄互补)视椎细胞、花瓣图式(pattern)、碳化晶体生长螺旋等都是这类稳态结构。变化中稳定即空间实体，稳定中的变化即时间过程。系统稳态的拓扑结构是宇宙、生命、文化 系统的普适性模型。组元运动、变化，系统整体稳定，构成同层结构镜面对称，异层结构伸缩对称，对立互作吸聚构造圈层结构，对称互作增长构造枝蔓结构。 上一页下一页 ? SysBioEng All Rights Reserved. SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM 结 构 论-泛进化论目录-曾邦哲: 结 构 论 三、全息的组织同构 3.1、系统的发生 结构是系统的本原，独立的质体、机能和发生要素都可称为组元。组元可以存在于不同的系统，组元和系统都具有整体性、独立性，任何组元自身也是一个系统。系统是组元的综合，组元更换而结构不变则系统不变，组元不变、结构改变则系统变异。 结构是相互作用(非加和性)关系协调的整合，具有稳定和变易的双重性。系统的演变是相互作用的对应转换，具有同化和异化的双重性。结构分形态结构、机能结构和发生(演变)结构系统的方法就是分层独立性的方法，系统结构的发生演变是向上、下层转换或同层系统间转换的过程，是构体的组织程度或信息量的变化。 自构系统介于稳定与变异之间的协变系统,是随机概然和专一选择的统一体。内聚自构系统和生长自构系统，分别具有辐射对称的圈层结构和伸缩对称的分维形态(分数维的分叉形态称分形体、同形全息单元称分形子)。 自构系统是结合与扩散、选择与随机的统一，离散、生长各向异性(低层破缺)，结合、随机各向同性(高层对称)。人工系统是内在生命力和外在生命力(有机体的自组织化)在心灵的反映，设计了非功能性美感的对称形态。内聚系统是组元增长和密积化的协变系统，聚合形成从外层向内层的系统生长、结构的变化过程。组元数量的增长，内聚系统和生长系统 的结构失稳，从而，向上层系统的组合、下层系统的分化。组元的异化而结合、同一化而分离。复杂结构的分层次化、结构层级增长而构体稳定，形成构体层级间、不同构体间构成和演化的树状分枝模式。 复杂系统分层次的结构简化，从非稳态涨落到新的稳态结构。增长限制而分化出结构，结构稳定而制约增长，结构变异而继续增长，变化与稳定的交替形成系统的发生。 依据交汇和适存原理，新系统的结构从原系统相互作用的中间形成。最后形成的部分(结构分化性差)产生新的结构，最初形成的老结构进行退化，导致了系统结构演变的顺序和方向性。在相互作用中，稳定性差的新系统变异、分化的过程，形成个体发育对应种系发生的层次结构的同形重演性；因而，粒子数多的大型星球经历小型星球的演化过程，基因数多的高等生物经历低等生物的发育过程。如，恒星演化的赫罗图、生物进化系统树和语言发生系谱等。晶体是过饱和的能量释放而凝结；生命是吸收能量而积累低能度物质。构体发生由相似的低层系统演变到高层系统，组元多结构分化层次高，结构恒定则组元数有限，系统与组元相互制约。星球是非生长内聚自构系统，形成凝固、流动交替圈层结构。晶体、生命生长是外聚增长、内吸增长自构系统的树状分叉结构。晶体生长是扩散的有限聚合，生物发生是随机变异的选择。晶体生长为周围粒子向晶核表面凝聚增长，基层结构化低而层级化有限，生物生长为周围粒子与细胞交换吸收而细胞增长、分裂异化内部伸缩增长。 3.2、结构的全息 系统结构演变具有等价变化对应的发育模式：Ai(ai)-Ai+1(ai+1),系统前后结构间组元对应转换。 发育片段起点Ai和终点Ai+1具有等价因素ce和各自独立要素ai和ai+1。系统结构的演变是间断与连续的发展，即变化中的稳定和稳定中的变化，如生物的遗传与变异，文明的继承与创造。从微系统到总星系、从微观分子到人类大脑，是宇宙结构层次分化的同层整合、异层分枝的发展历史。人脑的复杂分层次结构，导致了对宇宙秩序、结构的认识能力。质结构是形结构的载体，形结构传播过程耗散能量，又由信息所反馈控制。演化结构与构成结构全息同构，结构是系统的组元间关系集合。部分蕴含整体(镜像中的镜像)的全部结构，是因整体由信息复制的单元(全息子或分形子)构成。层级间、同层间的构成和演变的结构对应是形似同构和演变的结构对应是形似同构全息的本质，从微系统到总系统的结构分化、层级化过程具有层级间与结构间树状分叉(对称与破缺)同构。结构层次蕴含系统演变历史的信息称发生信息，即时间结构与空间结构的相互转化。组元数量决定结构层级程序，树状分枝发育决定结构分化的顺序，因而构体在演变中重演其低层构体的演变过程，称重演全息。 3.3、逻辑结构与结构逻辑 个体发育(生物、心理)对应系统进化、群体发生(群落、社会)的结构同形的全息性。人脑认识是感受器接受信息、神经网整合信息、效应器发放信息而作用于信源构成认识反馈循环，形成信息传递、转换的顺序性、选择性和合目的性。符号结构是对实在结构的替代，还符号结构又由实在结构所携带，符号结构跨越实在结构的时空自由组合是人类思维的本质。通过思维器官而赋予语言符号与客观实在的对应关系，认识是对形结构显在的实结构蕴含的破译。继承复制信息、创造发展信息，受现实环境的制约。人脑从量子、基因、概念的层次构成宇宙信息-实在结构与人类文化-符号结构的转换中介。思维的规律是大脑生命、物质、心灵活动的规律，逻辑是宇宙、生命、文化的根本秩序。逻辑结构是相对封闭的系统整体，但体系组织化和出发概念、公理都是开放的。哥德尔不完备性定理，表明了理论对经验、直觉的概念、规范和关系构造的开放组织化。 符号系统是非约束信息，实在系统的组织结构是约束信息。通讯者间信息交流取决于双方的质(实在)结构和形(符号)结构两方面 的改变-相对信息。大脑是非约束信息和约束信息的转换器，实在结构是符号结构的载体。符号是意义的显现，意义是符号的蕴含。语言符号由逻辑(义)、修辞(形)、韵律(音)及顺序(类)构成从词素(morphen)和词语到短语(idiom)和句子。语序由Vi.j., Aj.v. (l.,a.,m.), Nc.u.,P(C)四种词符六种关联相加展开构成。D-N(S)Aux-V, V-A(S), A(S)-P(C), N(S)P(C), A(S)-N(S), V-P(C)转换替代生成语句，连系(l)、助动(am)、情感词辅助实动词构成状态、使役、情感句。语言符号使思维(机能结构)摆脱形象限制而以无限可能为对象，比思维摆脱实物限制而以表象符号的可能组合为对象更高层次的抽象。 勃论是符号超越所指概念的循环性命题，详缪是通过推理而导致的指称与对象不吻合。数学研究结构的显在，哲学研究结构的蕴含，科学研究结构的实在。思维是模仿、尝试、顿悟的构造活动，以及对经验知识的选择、制约和适应的探索过程。异同比较、分类属性、类比推理是逻辑思维的基础。科学是逻辑、实验和数学的三位一体，揭示理论的概念、关系与经验、事实对应。假设的直觉、实验的机遇、语言的符号性是科学体系开放的门径。逻辑和数学遵循理论、结构简化原则(奥卡姆剃刀)，逻辑和经验(现象集合)遵循对应构造、组织化原则，经验和数学遵循概率、统计原则。逻辑人类认识的对象世界A。称隐宇宙(物质外宇宙、心灵内宇宙)。 个人、社会、人类的孔界扩展形成认识的发生过程。人类的知觉世界Ai称显宇宙(介宇宙)是认识的孔界。A0的质结构与Ai的形结构对应同构、吻合，即为真理。认识的发展就是Ai的拓展 ，AiAi+1是新理论取代旧理论的变革, LiAi(i)=Ao(矢量和的质相加)构成现象、规律、本质的认识过程。 科学与哲学的发展有一定的平行对应关系，形式逻辑由同一律(矛盾律)、排中律、完备律(充分理由律)构成。培根、迪卡儿和康德分别发展了经验论、理念论和先验论对同一性的探讨。辩证逻辑由质量互变律、肯定否定(扬弃)律、对立统一律构成。系统具有包含、从属关系和整体(恒定)、独立属性，相对、互反和变动、发展属性以及差异、演变(历史)的结构、构造属性。结构论方法是还原、转换、整合三步曲，即分析独立要素、结构关系变换和系统整体综合。系统的结构本原、构造变易的创造、组织同构的全息阐述了结构论三规律。整合律揭示了世界的结构统一性，系统自在同一性、稳定性和系统的结构本原性；调适律揭示了世界的创造性，系统本原结构的对立、互作、分叉的变易性；组构律揭示了世界的结构层级及相互转换、等价对应的组织性，是世界的结构全息性。三定律表述为：1、整合律，组元协同整合为系统，系统的结构协同组元，系统整体是组元非加和突现完形；2、调适律，组元间，系统间互作而形态结构适应改造，趋向系统稳定形态；3、组构律，组元间组合而层级分化，分化而结合成系统整体，系统层级间转换。结构逻辑阐述了系统的闭合性、动态性、可塑性。 3.4、宇宙的统一与创造性 宇宙就是创造，创造就是综合。曾邦哲 人类对世界的统一与创造性的认识史，形成人类认识的统一(全息)和创造(多样)性。世界是物质、时空、运动的统一，也就是物质、能量、信息的统一。系统结构无限层次与转化构成世界的统一性和创造性。套层结构的同构性是伸缩对称的全息本质。世界的商(S)和信息(I)的总和恒定(S+I=常数)，即宇宙总体恒在而结构层级对应同构。人脑是物质、生命、心灵的统一，是自然、社会、文化的全息。从宇宙演变到生物进化、文化发展构成物质、能量、信息三要素的对应变换结构。 从场到总星系的整个结构层次是单子、集群、延体、单子交替的套箱。如原子到分子即单子到集群，分子到物态即集群到延体，物态到星球即延体到单子。系统整体称为单子，系统组成集合即集群，还系统形体则称为延体；分别是系统的闭合性、动态性和可塑性，层次间转化而同层间互作。单子有平动、转动、波动，集群有迁移、川流、旋涡运动，延体有剪切、扭转、挤压的运动方式。园环、球形等是旋涡的整合稳态，系统开放与闭合交替构造宇宙的层次、形态。 分子、人脑分别是物质界与生命界、生命界与文化界的中介环节。分子介于原子、物态两种结合态中间，是游离和结合共存而相互转化的媒介，是热力扩散与电磁结合的统一，是声波和光波转化的中介。心理是生理活动和社会活动的中介。人脑是实在与符号互作的转化器，是硬件(如建筑)与软件(如蓝图)转换的中介。自然信息经人脑加工后，人类信息作用于自然物能而转变为人工自然的物能，还结构变化构造人化自然(如人工客体、人工器官)。形结构互作的位能(位差)和动能(动差)转化，经人脑中介而由质结构互作的位能和动差转化而转换。能量、情绪都是对立统一的互作，导致时空结构的同一与差异化。宇宙总的构造图是分叉的演变形态，分叉的闭合形成结构与演化的统一。动力引起扩散为絮乱，引起汇聚为秩序。同层系统各等价稳态，因环境扰动而使系统经涨落而落入某稳态。树层(上、下层)系统间是组构的增长稳态和分解的扩散稳态转化。物质是系统存在的同一，动力是对立互作运动的功能，信息是结构时空差异的演变。 上一页下一页 ? SysBioEng All Rights Reserved. SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM 结 构 论-泛进化论目录-曾邦哲: 结 构 论 中篇、生命系统：结构(图式)遗传学 太阳系的起源、地球演变、地壳的热流层的环流形成大陆飘移。在大气与陆地中间的海洋里分子进化、原始生命诞生。生命起源于地球内部与外部空间物质、能量交换形成的自然地理介面，这是一个对流层与沉积层、水体层构成的三相地理系统。流体与固体的界面可称为地理界面，一个起伏变化的界面，是漂浮于软流层的岩石层表面的无限分形。物质、能量、信息交换的地形差异是生物起源、物种进化、文明诞生的分隔、选择、交汇的自然条件。生态圈的物质周而复始地循环，能量不可逆地耗散，太阳、地球、月亮三体运动的能量是生物自组织化增长的原动力。 生命是介于流体与固体间的液晶稳态系统，物质，能量更换而生 命系统演变，具有遗传与变异的双重性。生物是结构互补而系统分层，功能耦合而界面增长，协同演变而全息对称的自组织化系统。随机与选择构造生物进化的偶然和必然(合目的性)，稳定对称守恒与分歧变易破缺构成生物体的同构变换和伸缩对称形态结构。生命自组织与环境交流而增长，更新而维护稳态。生命本质不是更换的物质、流动的能量，还是组织演变的信息系统。 一、生物体结构、适应形态 1.1、细胞物种的演变 生物进化从原始细胞一极生态系统经细菌、兰藻二极生态系统而形成原核单胞的三极稳定生态系统。经介核单胞(眼虫、双鞭甲藻)到真核单胞(细胞内分化)而进化出真核多胞(苔藓、藻菌、海绵)，结构层级增长而三极生态系结构稳 定。生物结构从低级到高级的发展协同进化，形态与环境适应的变异向海、陆、空辐射发展。生物与环境交换物质、能量、信息而 自组织化，接触表面增长分形而扩大交换量，植物、动物营养器官分枝，菌类扩散而 增长交换面，生物组织化生存界面，交换界面向体内、体外增长和分化形成分维形态(数学方程迭代构成)。金定鸭胚胎，雌性胚胎发育较慢、胚胎血管不对称(1985年作者)。细胞增长向内细胞器分化、细胞群增长微环境变化而细胞分化，局部积累表面扩散限制向空间、体内扩展交换界 面，即内部分隔、外部扩展的组织化。对称稳态、守恒与变异、破缺增长构造了发生、构成系统同构变异、分歧的伸缩对称。三极生态系的动物、植物、菌类互作耦合运转完成生态系的更新循环和生态量的增长称生态轮，生态系、地理面、文化圈耦合构成地球物质向太空扩散，机器、生物改造星球。 1.2、结构全息重演 生物进化发展构成从低级到高级结构的演变，适应辐射形成物种向不同空间扩散的演变。进化是结构层级增长，适应是形态对环境的适应变异、同层结构的分支发展。生物进化而拓广生命的发展空间、适应界面，后起的高级生物又成 为低级生物适应辐射的环境，称次生适应，高级生物又相应发展防御低级生物的构造 、机能。群体与环境耦合调适而群落结构分化，地理环境变迁，生态演替的生物群落 从低级向高级发展、适应范围扩展，构成食物链的生物数量层级系统。生物进化不同层级、生物发育不同阶 级，生物体形态、感觉和应激系统都与相应的环境相适应。比如，动物徊游、迁徙和人类的文化寻根等形为。神经-行为(恒温动物)、神经-体液(胎生动物)和意识-神经(人类)的应急调控系统对环境的适应反应。起源于温带的鱼，在春夏产卵，起源于北方的泠水鱼，在秋冬产卵，这是对祖先变迁环境的一种适应。细胞质环流、体液循环与环境的流体(大气、水流等)循环构成生物体从细胞、器官到个体与环境的物质、能量交流的背景。生态系的水流、土壤、空气、阳光和生物等因素构成物种的一定生态位。 组成生命的元素是具原子核最佳稳态又具活性的轻原子，是地理面含量最丰的生物与环境交换基本单元。储存大气中的炭、氮构成氨基酸、单糖、硷基的刚性稳态，储存土壤中的磷、硫构成核酸、蛋白质的柔性稳态，储存水中的氢、氧构成氧化、还原反应的整体稳态。K+、N+、C+、F+、M+、C+、H+、C-离子构成生命活动的调节因素。生物高分子及其基本构件具有稳态结构框架和专一、选择、顺序性空间结构，液晶态的区域化和界面化。生物分子的结构互补、相嵌，相互识别的机能耦合和协调。膜系统、细胞器完成生命的物质、能量更新和细胞分化，分裂器、染色体形成生命的信息更新、重组和细胞分裂。在cAmp、cGmp的阴阳调控下构成生物的发育、进化。叶绿体、线粒体的物质、能量相互耦合而构成物质循环、能量流动。染色体的分离与配对完成基因重组、世代交替(孢子体、配子体)的信息稳定。能量交换的单元是视色素、叶绿素吸收峰的光量子，是可透性最强的黄绿光和红(热效益)、兰(能量最大)光。核甘酸的衍生物有能量载体、电子载体、代谢载体(ATP、GTP、NAD、NADP、FMN、FAD、UDP、CDP、COA)等。氨基酸及脂类衍生物有激素、递质进行生命功能的信息调节。 量子、分子、声子体外信息子及受体蛋白、信号传递系统构成生物体内、外通讯网，反馈调控维持生命活动和形成生命、人类的目的性。衰老前更换组元的系统复制是保 存系统稳定的机制，生命自更新、自复制、自协调就是生存的修复机制。机器是人体 生命所创造、修复的它构系统，具有生命特征而称生命化现象。细胞(分子)、个体(器 官)、群体(种群)三层级的交互循环耦合系统是机能、发生的节律性与有序化调控的层 级系统。经络、穴位是动物的繁殖(内、中胚层)、感应(外、中胚层)、代谢(中、内胚层) 的免疫、神经、内分泌系统交互机能整合与体表信息、能量交流的三极稳态协调系统。 脑波与电离层休曼波能够空振耦合，血管是次声波导体。受精点新月区和脊索诱导三胚层形成，神经、内皮、结 缔、肌肉组织分化和器官系统动态平衡结构演变构成动物机体构造的模式 。 1.3、生物体与基因组结构 具独立生命活动的原始生物细胞是自我更新、自我复制和自我协调的最简单生命系统。细胞具有功能蛋白、代谢酶、复制酶，核酸、脂类和多糖等生物分子构成的膜系统、基质系统、核区系统。最基本的基因组编码所有高分子分解和合成的代谢酶、细胞内、外物质传输功能和受体蛋白、核酸复制和表达的酶及调节蛋白，然后是自养、异养、腐养生活和呼吸、光合、固氮代谢酶及感应蛋白系统。从线 状、环状操纵子病毒、质粒基因组到细胞环状、线状染色体及双倍、多倍体基因组结构构成生物体基因组的进化层次。真核多细胞生物出现细胞分化、组织形成，胚胎干细胞表达具备基本生命活动所需的管家基因，分化细胞表达特异性的奢侈基因。一系列相关基因构成基因群(genes group),控制多基因性状。细胞基本代谢到细胞分化功能、细胞间通讯和互作由一系列连琐基因(genes chain)表达过程构成模式生物发育 结构框架和维管束/循环系、三胚层和四种组织、器官系统(动物消化、泌尿、呼吸代谢 动态平衡)的发育时空格局的基因调控。原始细胞、适应细胞与组织细胞的基本生命活动和适应生命活动，分化生命活动的代谢酶系统是由多基因调控的复杂系统过程。 二、发育的程序化表达 2.1、基因表达调控 细胞蛋白系统表达调控决定于基因组、基因系统的基因位点(gene site)与基 因场(gene field)的相互作用，即细胞内信息物质分泌节律稳态波诱导基因组程序化表达。基因组同层结构的相关基因系列协同表达构成某个性状的发育的基因群(genes group)；基因家族(genes fa