全息生物学的科学与哲学探讨，本文主要内容关键词为：全息论文,生物学论文,哲学论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1980年，张颖清发表“生物全息律”一文，1986年，他提出建立“全息生物学”后曾引起社会的关注。如果说，这个领域的探索取得了一些成果的话，是国内许多学者共同探索和实验的结晶，并非仅仅他个人的成绩。然而，他不能正确加以对待。同时，他又不是认真地进行艰苦的观察实验，而是不负责地大力宣扬未经科学检验的“新发现”，从而引起争议，如有人撰写“全息生物学质疑”，批评张颖清所述的“全息生物学”。这些争议引起了人们的深思，阐明我们的看法，就教于专家学者，以便通过讨论、争鸣，促使生命科学的研究走上正确的轨道，这便是本文的宗旨。
1 如何理解生命系统中的整体与部分
全息思想渊源已久，并非张颖清所创。事实上，全息思想在东西方科学家与哲学家那里早有论述。全息概念的产生是古代哲学思想萌芽在近代自然科学中的实现，也是历代思想家们朴素的全息思想的累积。全息思想找到了现代的科学依据，是1948年英国物理学家盖柏和罗杰斯发现波前再现的两步无透镜成像现象后，发明光学全息术，提出全息概念。
全息与分形相关，都是整体以某种方式相似的各个部分组成的客体为研究对象。“分形是非线性变换下的不变性”或线性变换下的自相似性[1]，通常是指一类仅具有伸缩对称性而难以用欧氏几何来描述其形态的客体[2]。分形理论揭示几何形态上满足相同的伸缩不变的对称规律。简言之分形研究几何相似的规律，即从几何学角度研究不可积系统几何图形的自相似性。生物全息论则从无数粒子体系——生物的生物学特征角度研究不可积系统部分与整体的自相似性。全息将分形的几何相似性拓展为物质性质的相似性。
全息与分形的哲学基础相同，都在揭示部分与整体这一对古老的哲学范畴间的关系，探索局（域）——整（体）之间的新秩序。哲学史上，从古希腊哲学家亚里士多德的“整体是部分之和”发展到系统论的“部分之和大于整体”的认知，是对部分与整体关系的不断深化。分形论和系统论分别体现了两种极端思维方法，系统论由整体出发来确立各部分的系统性质，沿着宏观到微观方向考察整体与部分之间的相关性，强调部分依赖于整体的性质。而分形论则相反，它是从部分出发来确立整体的性质，沿着微观到宏观的方向展开，强调整体对部分的依赖性[3]，全息论打破整体与部分之间的绝对界限，找到部分与整体的相互过渡的媒介，即整体与部分的全息相似性，它沿着宏观到微观又从微观到宏观的可逆思维方向展开，强调部分与整体的相互依赖性，整体的部分在某种意义上本身又是整体。在部分与整体关系的旧范式中，在一个多体复杂体系中，整体的动力学被理解为各部分之和的新性质，即从部分的属性中可以了解整体的动力学性质。在全息论的新范式中，部分与整体的动力学关系是可逆的，部分的性质可以也只有通过整体的动力学才能获得解释。部分从最终意义上说是不存在的，部分只有在一个不可分离的整体关系上才存在。这在生命系统中更加如此，部分解剖离开整体就失去生命的意义。而整体的性质也只能在部分与部分、部分与整体的关系网络上，才能获得整体性质的理解，整体离开部分的动力学也就不存在。
2 科学概念移植和生物全息律定义
科学概念、科学理论、科学研究工具及方法的渗透和移植是现代科学发展的一个显著特点，从一个学科的概念借用或移植到另一学科，常常导致新领域的开拓、新的发现以及新学科的建立。
全息概念向生物学移植，在研究蕴存在生物全息现象后面的规律时，人们发现生物全息律。张颖清对此进行的探讨应予肯定，但其定义不确切：生物体是任一相对独立部分的每一位点的化学组成相对于这一部分的其它位点，都和整体上的其所对应部位化学组成相似程度较大。这些位点在这一相对独立部分的分布规律与其所对应的部位在整体的分布规律相同。简言之，生物体第一相对独立的部分在化学组成的模式上与整体相同，是整体的成比例的缩小，并且，在每相联接的两个相对独立的部分，化学组成相似程度最大的那两个端点即相同的两极，总是处于相隔最远的位置，从而总是对立的两极联在一起。[4]后又多次修改。[5][6][7][8]
张颖清对生物全息律定义的表术方法存在缺陷，定义冗长（最多达206字）不一致（有多种表述），也违背逻辑学关于下定义必需清楚、明白、简练和同一的原则，这是需要修改和完善的。他所提出的“成比例缩小”是应抛弃的。生物全息律不是成比例缩小的全息律，生物全息律是客观存在的。生物体是个无数粒子的多体体系，生物粒子之间有复杂的相互作用和关系，在复杂关系中一个带有共性的关系是非线性相似性，生物全息律要揭示的正是这种自相似性，它不仅要揭示分形所研究的几何相似性，而且要从生物学特性角度研究生物系统生物学性质的相似性。生物全息律可以表述为生物体部分与整体生物学特性的自相似性。生物体如何以自相似性表现其复杂性，全息生物学目前在这一方面进展还不足以完整地回答这一问题。
3 全息胚、全息胚学说是不存在的
三百多年来，生物学家不断努力寻找组成生物体的最基本的统一结构和功能单位，探索生命本质的统一性。由于显微镜的发明，1665年英国科学家胡克发现了“细胞”。150年后，于1838-1839年德国生物学家施莱登和施旺提出细胞学说，认为细胞(Cell)是一切植物和动物结构的基本单位和赖于生产发育的基本实体，是一切有机体生命活动的基础。一切生物由细胞构成。
随着研究工具的改进，细胞的显微结构：细胞核、细胞质、细胞有丝分裂、染色体和线粒体等不断被发现。在此基础上，1925年美国细胞学家威尔逊在他们《发育和遗传中的细胞》一书（第三版）提出光学显微镜下的细胞模式图，这张模式图揭示了一切细胞都由细胞膜、细胞质和细胞核构成，这统一的细胞结构模式图被广泛采用并沿用至今。电子显微镜发明后，对细胞结构的研究深入到一个新的微观水平，提出细胞膜系统结构组成的多分子动态体系。本世纪60-70年代随着遗传密码的证实、蛋白质生物合成的阐明、激素对细胞代谢的调节机制、氧化碳磷化机理的研究，环腺苷酸(CAMP)第二信使作用的阐明等，使细胞学将细胞结构和功能成为不可分割的统一体来研究，指出细胞是遗传信息和代谢信息的储存传递系统，是从小分子合成复杂生物高分子的系统，是物流、能流的动态平衡开放系统。至此，明确了在细胞水平上，细胞不仅是组成生物的统一结构单位，并且也是统一的功能单位的认识。
1989年张颖清又宣布他发现了所谓“一种过去未被发现和认识的新的结构和功能单位——全息胚”[9]定义“全息胚是生物体上处于某个发育阶段的特化的胚胎”[10][11]，界定生物体上任何一个结构和功能上与其周围的部分有着相对明确的边界并有着内部的相对完整性的单位都是全息胚”。[12]把全息胚分为：(1)发育程序最低的全息胚—细胞：(2)发育程度最高的全息胚——个体本身；(3)能够发育成新个体的全息胚——胚胎；(4)处于不同发育程度的一般全息胚四类[13]。
生物学不是哲学，它研究的对象是具体的生物体及其各级组织。事实上，全息胚是张颖清提出的一个不能反映具有统一结构和功能单位的思辨概念，作为实体全息胚在生物体上是不存在的。把“全息胚”这一抽象概念抛弃，就会发现，生物体在结构和功能上有相对明确的边界及内部相对完整性的单位，在植物体上是根、茎、叶、花、果等；在动物体上是分别属于各种组织器官；而细胞和个体根本不需要全息胚这一概念，细胞就是细胞，个体就是个体。胚胎更具有严格的胚胎学概念内涵，指的是从授精卵分裂开始到胚胎形成的发育阶段的实体，胚胎就是胚胎。胚胎也只是胎生动、值物才具有，大量非胎生物、植物不具有胚胎。
生物的层次性边界是确定的，整体与组织、器官与细胞都具有明确的解剖学意义。它们分属于生物体的不同组织层次，执行不同分工控制下的功能，它们之间质的差别是严格的。而张颖清说整体是全息胚，胚胎是全息胚，不同发育程度的胚胎是全息胚，细胞也是全息胚。以数学等价原理表达张颖清的全息胚为：全息胚＝整体＝组织器官＝胎胚＝细胞，这无异于说自然数10=8=4=2=1一样。全息胚不是打破生物体整体与部分的绝对界限，就是是混淆这种界限；不是揭示生物体不同部分本质上的统一性，而是一个没有质差别的，没有生物体层次性的，不反映生物体实体的、虚无的抽象概念。全息胚的方法论是思辨的，缺乏可靠的实验根据。
在定义全息胚和划分全息胚类型之后，张颖清列出“全息胚具有15种性质”——发育性、滞育性、生长性、发育的重演性、发育的镶嵌性、调整性、加成性、发育程度低于整体性、结构的可简化性、相对的自律性、极性、遗传性、变异性、多型性、全息胚间联系的多样性”[14]在所列性质中我们可以指出，镶嵌性、调整性、加成性、发育程度低于整体性，结构可简化性，相对自律性这些表述是模糊不清的抽象概念，其余的性质也都是属于生物体生长、发育、遗传的性质，这些早已是经典生物学阐明过的，没有什么新的生物学意义，只是转换概念来描述所谓全息胚而已。
张颖清对全息胚的描述是经不起推敲的。如所谓“镶嵌性—全息胚上已经有了未来器官的图谱，未来新个体的器官就象预先镶嵌在全息胚的对应部位一样”[15]事实上这种说明是大家所熟悉的早已受到科学批判过的“预成论”。
如“调整性是指全息胚的特殊条件下才开始表现的自我调整的能力”，[16]“调整性主要表现在再生或修复”，[17]“扦插和组织培养”[18]，这也是生物学早已科学阐述过的再生与修、扦插与组织培养。
又如“当两上或多个全息胚接合在一起、组合成一个新的全息胚，称全息胎的加成性”。[19]，并举了海绵动物出芽生殖产生的个体与群体其他部位融合起来成为一个大的全息胚，把这种融合加成说成是全息胚的一种性质。这种说法毫无事实根据。生物工程有一项细胞融合技术，是指细胞间的融合。所谓全息胚不是细胞概念，个体之间更不可能融合为新个体。
再如“至于精卵全息胚的结合——受精过程测是全息胚加成性的一类广泛存在的事实”[20]这类事实是胚胎学早已了解的授精和复杂的胚胎分化发育过程，怎能说是精子与卵子全息胚的简单加成。张颖清称“一般全息胚的发育程度通常要低于整体”为全息胚发育程度的低于整体性[21]。把这句话翻译一下，就是除个体之外的其它组织器官其发育程度都低于整体的发育程度，这是不言自明的生物学常识，等于没有说，对“构造的简化性”的叙述[22]令人费解。把生命节律和生命周期和器官移植说成全息胚的自律性[23]更没有科学意义。
在发现“全息胚”之后，张颖清提出“全息胚学说”：“生物体是由处于不同发育阶段和具有不同特化的全息胚组成的。或者说，一个生物体是由全息胚组成的一个无性繁殖系或克隆”[24]具体说，“构成高等动物体的全息胚有合子胚型全息胚，卵裂胚型全息胚、桑椹胚型全息胚、胚型全息胚、原肠胚型全息胚、神经胚型全息胚、神经胚型全息胚等”[25]“构成高等植物体的全息胚有合子型全息胚、早期胚型全息胚、子叶苗型全息胚、真叶苗型全息胚、生殖生长型全息胚等”[26]在这里我们再一次发现，把全息胚概念抛弃后，留下的就是胚胎学早已描述过胚胎分化发育的几个阶段及由其分化而成的相应的组织器官；是高等植物的合子、胚、子叶苗、真叶苗、营养生长和生殖生长。按细胞学说，我们可以在任何一种动植物体上的各层次取出具有统一结构模式的细胞，“全息胚学说”做不到这一点，不能在动植物体上取出具有统一结构模式的“全息胚”，有的只是植物的根、茎、叶、花、果；动物的各种组织器官。“全息胚”是一个不能概括结构功能统一性的抽象概念。诚如恩格斯所说：“一切抽象在推到极端时都变成荒谬。”
所谓“全息胚”作为统一的实体在生物体是不存在的，所谓“全息胚学说”也就站不住脚了。
然而，张颖清说，细胞学说是全息胚的一种特例[27]，他在他的一本著作中写道：“如果有一种学说可以使细胞学说成为特例，那就会象在物理学中爱因斯坦的相对论力学使牛顿力学成为特例的情况一样，将会大大地推动生物学的进步。”甚至说，将象当年细胞学说一样，使生物学面临一个新纪元，形成《新生物观》[28]。由此他设想构造一个几乎包容所有生物学的科学群。
张颖清的观点是缺乏实验根据的，对生物学中一些已经证明的科学原理，作了非科学的批判或否定；或把它们说成科学中的疑难，这些疑难他可以解决或重新认识。或称揭示了癌的机制、艾滋病的机制，开出一张没有任何临床证明的几十种所谓全息胚分化促进剂，即特化基因转录促进剂、DNA复制抑制治疗癌症及艾滋病的灵丹药方。甚至不负责任地宣布全息胚针刺疗法可以治疗100多种包括癌症、艾滋病等疾病，有效率达96%以上，真是令人吃惊。
4 所谓揭示了癌症本质的说法是不科学的
统计张颖清的著作，他自称发现和提出的“学说”或“论”有：“全息胚学说”，“泛胚论”、“全息胚器官论”：“生物泛腔论”、“全息胚癌理论”、“全息胚胚针炙理论”、“全息胚针麻理论”、“艾滋病机制的免疫超敏论”、“全息胚子基因组理论”、“高活性基因组合理论”、“新生物观”等，并声称“全息胚的提出者张颖清应获诺贝尔生理学与医学奖”。[29][30]。
在这些说法中，被称为最重要的发现是“全息胚癌区滞育论”。二十世纪以来，世界各国的科学实验还不能攻克癌症。而张颖清竟宣布他揭示了“癌的本质”、“机制”和“治癌的根本战略”。“癌是什么？或者说癌的本质是什么，对这一问题过去并没有明确的解答”[31]“而在全息胚学说的基础上，癌的本质已可以被揭示”，[32]等等。
事实并非这样，关于癌及癌发生机制已有体细胞突变说、病毒转化说、基因表达失调说、后生假说、细胞分化障碍说，特别是毕晓普和互穆斯原癌基因（或称细胞癌基因）的发现和癌基因学说提出：癌基因是由于存在于正常细胞中的同源基因所衍生的，或癌性转化是正常基因异常表达的结果。这些假说已逐步地接近揭示癌的本质及发病机理，对癌形态特征、启动、演进的癌化过程、癌的转移、癌的本质和种类、原癌基因的表达等都作了详细的阐明[33]
张颖清把癌的本质归为胚胎分化发育历程中的卵裂期和桑椹期及其细胞快速分裂、密集成团、细胞边界不清、大小不一等细胞形态特征，这是机械类比，不是癌的本质揭示。当今科学发现：人类有100多种癌，按生物学特性和组织来源分为上皮组织肿疣、间叶组织肿疣、淋巴网状组织肿疣、神经组织肿疣及来自胚胎组织和未成熟幼稚组织肿疣等5大类[34]。除第5类外，人体体细胞绝大多数都是高于中胚期分化程度的细胞，细胞分化发育的不可逆性决定了这些体细胞不可能重演有性生殖、胚胎发育过程的卵裂期有桑椹期阶段。人体每秒种都有大量体细胞衰老和死亡，干细胞按照所需要的发育途径分裂并产生与相应组织类似分化程度的细胞，使已死亡的细胞得到补充。体细胞的死亡与更新过程，并不是张颖清提出的体细胞发育重演整体发育历程，更不是重演胚胎发育卵裂期、桑椹期、囊胚期、原肠期、神经胚期的发育历程。当然，也就不会有滞育于卵裂期和桑椹期的癌区存在。体细胞的癌变是癌基因得以表达，这才是癌的本质。
5 走出误区，科学地建立全息生物学
张颖清自称“全息生物学是研究全息胚生命现象的科学”。[35]他称，以全息胚学说为理论核心建立“全息生物学”。全息胚是一个在生物体不存在的思辨概念，在全息胚基础上建立的全息胚学说也就失去存在的意义。以全息胚学说为理论核心建立的全息生物学是不科学的。因此，全息生物学研究必需扭转方向，不能用思辩概念去研究生命现象，应该从生命的本质和生物的复杂性方面进行研究。
全息生物学应建立在对复杂性的认识上来研究生物。生物世界不是单一的，也不是简单部分的线性堆积；生物具有整形，又有分形；既有确切性，又有随机性；既有单因果决定性，又有多因果的非决定性；既有对初始条件敏感性、变异性，又有保守性与遗传性；既有竞争优胜劣汰，又有协同与合作；既有简单循环，又有超循环；既有对称性，又有对称破缺；既有耗散又有补偿；既有有序，又有无序或混沌；既有相似性，又有非相似性；既有高度全息，又有全息不全。生物就是这种复杂的统一体。在不同条件下这种统一具体关系千差万别，造成生物界的多样性和复杂性。应该指出的是，在很长一段时间，人们在认识这些统一性时，往往承认一方面，排斥另一方面，在看到生命过程的随机性时，绝对排斥决定性存在；强调分形，排斥整形；强调相似性排除非相似性；强调全息性排除全息不全等。事实上，在随机过程占支配地位时，人们看到的是典型的随机性、偶然性；在单因果关系占支配地位时，看到的是典型的决定论；在分形占支配地位时，看到的是典型的无标度特性，自相似结构十分明显，因而产生自相似的看法。在整形特性占支配地位时，人们看到的是典型的标度特性，难以发现自相似结构，因而产生非自相似的看法，两者都有合理性也都具有片面性和局限性。客观世界中的非自相似结构也有某种自相似性，即使在自相似结构中，也会表现出一定的非相似性。一切自然界、生物界在大小两端都存在标度限制，都是不完全的自相似、全息性，统计意义的自相似性、全息性，承认有小概率的非自相似性和全息不全。全息与分形都是整体以某种方式相似的各个部分组成的客体为研究对象。全息生物学就是研究生物体部分与整体的生物学性质的全息相似性。生物是非线性自组织系统。非线性科学、自组织理论应是研究全息生物学的重要基础。
注释：
*本文经沈淑敏教授审阅指导，作者在此致谢。
①Mandlbrot.B.B,"Frectals and the Rebirth of lteration Theory" in "The Beauty of Frectals-lmages of complex Dynamical Systems Springer-Verlag,1986,P151-160.
②李后强.程光钺，《分形与分维》，四川教育出版社，1990年。
③李后强，关于分形理论的哲学思考，《自然辩证法研究》，1993(4)。
④张颖清，《生物结构的三定律》，内蒙古人民出版社，1982年，第34页。
⑤⑥⑦⑧⑨⑩(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(35)，张颖清，《全息生物学》，高等教育出版社，1989年，P.78、195、196、76、174、173、175、175、175、176、187、187、178、202、204、205、206、207～208、226、227、237、17、175、2页。
(28)(31)(32)张颖清，《新生物观》，青岛出版社，1991年。
(29)《首届国际全息生物学学术讨论会论文集》，高教出版社，1990年。
(30)张颖清为首届国际全息生物学学术讨论会起草的会议宣言。
(33)E.Pimentel,Cncogene 中泽本“癌基因”上海医科大学出版社，1990年。
(34)潘明继，《癌的所有抉正培养治疗》，福建科技出版社，1989年。