关于结构与功能

陈砚平

认知问题思考点滴之五关于结构与功能陈砚平 关键词：结构完整性结构连续性结构的刚性生物结构的同质性 结构与功能的关系是这个世界上最普遍、最基本的联系。结构是物体的内在属性，功能是物体的外联属性。结构与功能有明显的对应关系，有什么样的结构，就有什么样的功能。结构与功能的对应关系在医学上表现得尤为突出，因为人体是这个世界上最为精密复杂且高度组织的结构， 任何物质都有其内部结构，或者说任何物质都是以某种结构形式存在的，反过来说是没有结构的物质是不存在的。物件结构决定物件功能，结构变化必定引起功能变化，这是绝对的；对复杂的有机体或系统来说，内外环境变化可以引起适应性功能变化，如内外环境变化是一过性的，那么机体调节可以通过短时的可逆性的某些结构的功能量的变化来实现；如内外环境变化是长期持续稳定的，必定会引起机体内某些结构发生比较稳固的变化甚至是永久（如基因突变）的。结构与功能的对应关系，看自家的厨房里大大小小的各种厨具或爱美女士的梳妆台上的瓶瓶罐罐（化妆品其实是精细结构的集成）就会有深刻的感受；人体内形形色色的抗原与抗体、还有细胞膜上各种通道都深刻地诠释着结构与功能的专一对应关系。 概述 一般而言，简单或单一的结构对应着简单或单一功能，复杂的结构对应着复杂功能。功能的正常体现要依赖结构的完整性。结构大致分为客观结构和社会结构两大类。这里只讨论客观结构。一个物件（例如一些电器、工具等）的多功能化绝对是通过增加结构的复杂性或整合多种组件来实现的。 类似的结构可以有相同的功能，这种情况比比皆是，例如桥梁，可以是简支梁、平行弦桁架、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。 桥梁虽然宏观尺度巨大、工程量巨大，但相对人体内的结构来说就简单多了，因为桥梁功能单一且一旦建成，它就不会有变化了。 人体内的一些结构不仅更复杂而且往往会有形态学变化。例如血管大致分三层，可以收缩或扩张，影响血管收缩或扩张的因素还是多环节多因素的，如我们常用的降压药就分为几大类，一大类针对一个环节，每个大类就是结构相似的药物组成的一个家族。 不管如何，没有结构支持的功能和没有功能的结构都是绝对不存在的。 在医学领域里，还经常听到一些功能性疾病的说法，意思是人体内没有任何部位有客观存在的医学问题的疾病（例如精神病）。严格说来这种说法是违背结构与功能原理的。 有意思的是这些所谓的功能性疾病大都与人脑有关。 脑组织的功能特点之一是有放大效应，即微小的结构（可能就是一个线度极小的细胞团）的变化或是一个功能控制结构的微小变化都可以引起人体明显的躯体症状。而这类微小结构的变化或功能控制结构的微小变化，在现有条件下它们中的绝大多数我们还无法进行认知和检测。但是，没有检测到不等于不存在。 真实结构、假说结构与虚拟结构 真实结构：我们在日常生活和工作中看到的一些物体都有其真实结构，例如房子、交通设施、手机等。 假说结构：与假说几乎同义的有假设、推论、可能性等等。假说是人们根据现有认知推论某种结构可能存在，这种结构是否真实存在要待以后更先进的科技或更新的方法来验证，如弦理论中的弦。虚拟结构：与假说机构相似的是两者都在当前找不到它们存在的证据，两者的区别是假说一直都是以一种可能性存在，而虚拟结构则被一些人当做真实的结构存在，例如中医里面的脏腑、经络等，再如《皇帝的新衣》中皇帝穿的新衣。 结构的完整性与功能的完全性结构的完整性是个比较重要的概念，它是实现完全功能的前提，也是结构稳定发挥功能作用的前提。结构出现了问题，功能肯定会受影响。问题越大，功能受影响越大。现在有人声称中医的几副中药可以彻底治愈椎间盘突出，下面我们就以椎间盘突出症为例，讨论真实结构的完整性问题。椎间盘突出主要是椎间盘的纤维环出现了出现了附着松动或局部破裂。换句话说，就是纤维环的结构出现了问题，从而引起髓核明显凸出并压迫附近神经从而引起临床症状。虽说老年后椎间盘突出的问题可能“不药而愈”，那也是因为髓核老年性脱水后髓核突出变得不再明显，对周围神经没有了明显挤压的缘故，纤维环的破损性结构改变依然如故。结论：纤维环的结构改变是不可逆转的，也就是说什么治疗（包括中药）都无济于事。 从这点讲，彻底治愈椎间盘突出是不可能的。所有的治疗都只是缓解症状，最好的效果是临床治愈：即纤维环的结构改变问题依然存在，但对日常生活没有什么影响。 现代中医把椎间盘突出划归腰痛范畴，可以分淤血腰痛，寒湿腰痛，湿热腰痛，肾阴虚腰痛及肾阳虚腰痛等几个证型；有的人还认为辨证大致分为血淤型、寒湿型、湿热型和肝肾亏虚型。 另一方面，我们从上可以看出，有关椎间盘突出的中医辨证是五花八门。不管如何，中医并没有椎间盘突出这一概念。换句话说，在中医里人体根本就没有椎间盘这东西，没有这玩意你怎么治啊！还是治你的血淤、寒湿、湿热或肝肾亏虚去吧！总之，中医按血淤、寒湿、湿热或肝肾亏虚等辨证治疗对轻症椎间盘突出或许有一定缓解作用，但指望中药或推拿按摩恢复纤维环的原本结构就是天方夜谭。要是有人信了，我真是要恭喜他了，他一定会成为这个中医生的最爱。 结构的连续性我们的身上或身边处处可见结构的连续性，人的皮肤是全身覆盖的，中间没有中断；人的消化道全程（从嘴唇到肛门）都有粘膜覆盖；树木全身有树皮覆盖等。执行同一功能的结构，其主要部件的连续性是执行改功能的保证。如斜拉桥的钢索断裂，就会导致桥梁断塌，如屋顶面结构的连续性中断就产生裂隙从而导致漏水，建筑墙面的连续性中断表示地基下沉或承重梁出现弯曲；皮肤、粘膜局部出现连续性中断就是伤口或溃疡，骨头的连续性中断提示骨折等。线状结构的连续性 现实生活中，线状结构还是比较常见的，如铁路、公路、高压电线，又如人体的消化道、血管、神经纤维和DNA等生物结构。路断了，交通功能就会全断；DNA链断了，就会出现细胞功能障碍、畸变甚至细胞死亡等。 通道结构的连续性 线状结构中不少就是各种通道，其中还有些具有可以持续不间断地输送某种物质（例如水电气等，又如血液、神经电信号等）的功能。 显然这些结构任何部位都不能有中断，否则就出现问题，如停水、停电或断气；对人体来说，血管连续性中断就是出血；神经结构的连续性中断就是感觉或运动功能障碍。 结构的空间形态稳定性或刚性要求有些物件，如绳子，人们直放、弯放或缠绕都不影响它的绑扎或牵拉功能；又如电线的曲直不影响通电等。但有些结构却不是这样，是有形态要求的。如生物的DNA，是有严格的空间形态稳定性要求的，生鸡蛋与熟鸡蛋内的DNA是一样的。但熟鸡蛋内的DNA经过加热后，空间形态发生了变化，以致我们即使把鸡蛋的DNA提炼出来，也不可能通过技术手段再造出一只鸡子来。同理，那些声称能用提纯出来的猛犸象DNA再克隆出猛犸象的科学家也面临同样问题。别说用变形了的DNA克隆出猛犸象来？相信给他们结构正常的猛犸象DNA，他们也克隆不出猛犸象来（这里面涉及极为复杂的因素及其苛刻条件和时序要求），退一万步讲，即使侥幸克隆出来，那也是一个短命的怪物。 此外还有不少物件除了有结构的连续性要求外，还有空间刚性要求，通俗一点地说，还要保证物件的空间结构的刚性，否则无法实现所需要的正常功能，例如人体的骨骼等 生物结构的同质性 电线有铜线、铝线之分，水管有铁管、水泥管或塑料管之分，桥梁有木桥、石桥、钢铁桥等。可见这类结构完成其功能并没有材质的同质性要求。 结构的同质性要求 对生物体的结构来说，仅有连续性要求是不够的，而且必须要满足结构组织的同质性要求。例如所有的血管、神经组织等在组织学上都是高度相似的，与体内其它组织则存在着明显的差异。 首议经络 作为人体气血通道的经络理应满足连续性和同质性要求。现在经络的结构没有解剖和组织学实证，因而其连续性和同质性都无法证实。无法证实归无法证实，但假如经络存在，那么经络的连续性和同质性要求无疑是一定要得到同时满足的。 现在一些关于实证经络的科研得出了一些经络的节段性理化特性（不同的节段往往有不同的理化特性）的成果，着实让一些中医界人士兴奋了一把。 若从必须要满足经络结构的连续性和同质性条件推论，可以断定这些所谓的科研成果都通不过后期考证，我们还是以冷处理为宜。假如经络存在，那么应该在身体任何部位的经络段的理化、组织学性质差不多都是一样的，而不应该是在这里是这样，在那里是那样。 液体连续性中断与同质性得不到满足的问题液体连续性中断与同质性得不到满足的问题在医学上里比较突出。运动状态下的液体是遵循流体能量方程（伯努利或称柏诺里方程）的，而伯努利方程的应用是有严格的同质性和连续性要求的。液状脂肪、气体和羊水都是流体的种类之一，显然它们与血液不是同一种流体。血管中如混进了液状脂肪或气体或羊水，就会造成血管内一段是血液，相邻的小段是脂肪或气体或羊水，脂肪或气体或羊水之后又是血液……，即造成了血液连续性的多处中断。血管越细，混进去的脂肪或气体或羊水段数越多，血液连续性中断的位次越多，血液循环阻力越大，阻力可以大到让血管内的血液停止流动，形成所谓的栓塞。假如这种栓塞发生在重要器官，那往往是致命性的。附带说一句，阻力来自血管内的血液脂肪或血液羊水或血液气界面的表面张力。假如我们不考虑伯努利方程的同质性和连续性要求，在心脏持续做功的前提下，即使血液中混进了脂肪、气体或羊水，理论上都不应该出现血管栓塞。 二议经络按照经络理论，经络里运行的是气血，显然气与血是不同质的，不同质的流体在同一通道中同时流动是难以想象的，至少在现实生活中没有这样的实例。现实生活中的例子是：若血液中混进了其它流体（如脂肪、气体、羊水等）将会导致血管栓塞，甚至可以危及生命；又如燃气管进了水，会导致停气与设备损坏；内燃机燃料油路里混进了水，可能会导致汽车发动机严重故障甚至爆缸。不得不说明一下：不同质的流体（例如水和酒精）如能形成溶液，那最终只能算成一种流体；一种液体中溶进了多种固形成分，也只能算一种（最典型者莫如血液，血液本质上算是一种混悬液）。因为这些溶液内部没有两种物质形成的界面。 三议经络经络至今没找到实体，更谈不上组织结构的连续性和同质性；其内运行的气血没有实体不说，还创造了一通道内同时运行两种不同质的流体而不发生干扰甚至还相互促进的旷世奇迹；气血运行可以不遵循能量守恒定律不说，经络的同一位点还可以同时存在有两种动能、两种静压，因为气与血的密度肯定不同。说到底，假如经络是虚拟结构，假如气血是虚拟流体，那么它们肯定不存在有空间尺度、密度、能量守恒等理化特性和连续性与同质性等问题。如经络是虚拟结构，而我们却一昧地想从理化方面加以实证，那和求证玉皇大帝究竟长啥样并无二致。 在自然界里存在着结构与功能的对应关系，在人类社会中同样存在着组织机构和社会功能的对应关系，这些组织结构最常见的是我们常说的政府职能部门。 全篇目录： 第一篇：认知是打开这个世界的钥匙 第二篇：认知的特性 第三篇：信息、知识、常识与认知 第四篇：关于存在与联系 第五篇（本篇）：关于结构与功能 第六篇：经验、理论及大统一理论 第七篇：关于神学与玄学 第八篇：关于信仰、迷信与强制联系 第九篇：关于灵魂 第十篇：关于梦