分形的生命拓展探索

1975年，美國IBM公司的数学家Benoit B.Mandelbrot发现并创造出了“分形（Fractal）”理论，小到一朵雪花，大到星系的旋转，宇宙的分形几乎无处不在；而生命，诞生于自然界，理所当然包括在其中。本文将继续推论的是，分形在于生命将达到最高境界。由于西方科学家对中国医学的了解有限，因此用中医视角解读生命的分形别开生面，有独到的发现。

  一、空间分形

笔者认为，生命一旦产生，就开拓了其独特时空，生命既受制于时空限制，又在不断地拓展时空，而延续和拓展时空的方式首先通过种的繁衍来进行，当我们拉远焦距，用分形的视角来透视生命活动的几何空间，会惊奇地发现，千万年来，穴居人类与现代人的外形并没有巨大的改变，而此间的跨度达350万年之久。坚强的人类在种的传承过程中，不仅亲代个体的外形极其相似，种的整体也具分形特征。生命因而在时空中得以延续和存在。

生物体生长受限于各种客观条件，因此生物体尤其高级生命要面对在有限的空间尺度内实现诸多种生物功能的难题。分形正是解决这一难题的关键。通过分形，生物体的结构向多层次、高复杂度方向生发，因而别具特色。

人体的血管分布、大脑神经网络结构、肺泡体表面积都是一种分形，都是在有限空间最大化的自然设计并不断生长，令人叹为观止。具体如何在空间伸展与分布，由专门著作予以解析，此处不再赘述。

  二、时间分形

个体重演整体演化的历史，本文称之为生命的时间分形。笔者拟从教育文明的角度来审视，更加形象生动：如果把现代人的一生按照教育学的角度划分，可简单划分为以下几个部分：幼儿——小学——中学——大学，我们惊奇地发现，这几个阶段基本对应了人类发展的史前、史后文明、近代、现代文明。

史前，整个人类处于蒙昧时期，对食物的争夺和获取成为维持生命系统的主要动机和基本活动，就基本对应于一个人的幼儿时期，人类迅速渡过幼儿期，往前进化。人类整体从爬行到直立行走，当隶属于此阶段，而对于今天刚出生的个体幼儿来说，只需要7～8个月的爬行回顾（从智能角度考察），即结束百万年匍匐的历史。

传统的人类文明史在现阶段已经全部赋予给现代社会教育里的小学生，小学阶段要从绘画表意和语言文字信息传递开始学起，主体对应于古代岩画、象形文字阶段，大概一万年的历程，小学生仅用5～6年的时间予以全部学习和领会。

人类社会的近代史只有区区几百年（15～20世纪），但这几百年奠定了人类科学的基础，现代人的中学阶段则把这几百年的探索成果一网打尽。

为了加快人类文明的进程，在人类个体有限的生命时间内，分形进一步升级，人们的幼儿阶段已开始了解文明史，小学就开始冲刺近代科学，在中学和大学阶段则要求综合所有科学成就，拿出创新成果，即使在母体中，也被现代教育安排了胎教教程。尽管前述行为的主要动力来自人类自身竞争的压迫，但从长远看，也完全符合人类进步的需要。

纵观人类百万年文明历程，竟然浓缩为一个普通人几十年的教育人生，这是人类创造的独特的大自然奇迹。本文谓之为生命的“时间分形”。

  三、功能信息分形

功能分形指个体（或部分）与整体功能基本相似，适宜条件下部分可能转化为整体。越原始的初等生命越显示这种特点：如被切割后的海胆，春天插入湿润泥土的柳条，能存活的原因是细胞中含有整体的生长信息。换言之，部分的细胞存有整体的“蓝图”，它们“知道”缺失了那些组织和器官，从而向该方向分化，恢复了整体的完整性。而这种功能正是通过信息分形而实现功能分形。功能分形是进化的秘诀，是高级生命得以形成的途径。

细胞的分裂为最原始生命分形，随着多细胞生命产生和进化，部分的专业功能逐步细化，部分之间的配合也越来越精巧，但部分还保留着最原始的生成元信息，即整体的信息，这种反映整体信息的部分肢体，是中医针灸学与病理分形的理论基础。

信息分形与功能分形是紧密联系的，部分拷贝了整体的信息，尽管有所弱化，还是基本实现了分支功能，从分支功能又可以反观和透视整体信息在部分中的辐射。

生命信息（主要在基因内）复制不同于自然界，较为苛刻：即不能违反阈值，违反阈值的信息将导致遗传失败，而限定在阈值内的能力是自我稳定最强大的动力源。在阈值内，确定生命的生成速率（信息速度），分解速率（信息寿命），品质因子（信息精确性）。生命采取最节约原则，以超循环传递和储存信息。相对稳定的信息却对应着绝对流动的物质载体，形成“一旦永恒”分形机制。“一旦”生成了生成元，就“永恒”分形下去。

分形，是在无序中找到有序，从无形中看到有形。生命分形可以继续拓展研究，比如高等生命的思维分形——每个个体的思维方式结构是这个民族或社区的思维方式结构的缩影；社会分形——人类按照分形原则创造社会，人文组织系统按照层次进行嵌套。总之，分形探索加深了对系统的研究拓展。这些领域进行量化研究非常困难，初期估计只能定性描述。

分形是系统拓展时空的核心方法，是一种简单规律在不同尺度上的反复运用，因此它能使生物通过相对简单的模式，产生复杂的结构。限于篇幅，仅简要分析，后续盼望关注此领域的科学家进一步深入研究细化。

（作者单位：中共南京市委党校江宁分校 李湘德）