7.6 远离平衡的耗散结构

7.6 远离平衡的耗散结构

生命有机体是复杂的开放系统,无论它是只有单细胞结构还是由多细胞组成的整体,除了向外环境排出代谢物质及能量之外,还要不断地从外部环境得到物质和能量以利于补充消耗。它既通过排出体内代谢物质和能量增加环境的无序或者增加环境的熵,又通过协调体内各系统的活动来抵抗自身内部的无序或者使系统的熵增向相反的方向发展。在热力学第二定律中将从环境得到的物质和能量称为负熵,因此,物理学意义上的生命就是以负熵为生的复杂系统。

对于生命系统而言,维持物质和能量的平衡是保证生命有机体生存最基本的要求。这个要求与合成和分解代谢紧密相连。当合成过程处于优势时,系统趋于有序,熵减;而当分解过程占优时,情况却与此相反,系统失序,熵增。前者促进生长与发育,而后者导致衰老与死亡。当合成和分解在一定的水平并达到动态平衡时,系统处在一种特殊的平衡中,此时机体或许得以暂时的安宁。但是,生命体要想保持自身要否定原有平衡,即复杂系统的结构和功能,只有在远离平衡态时才能维持生命形式和功能活动,至少在物质和能量流动方面如此。当系统接近绝对平衡态时,由于结构瓦解而功能失序,其熵达到最大,系统达到绝对平衡而彻底死亡。因此无论如何,要将生命活动维持下去,保证物质和能量的多余是必要的,这样既利于维持有序,又使负熵增加。对于各系统而言,其结构可以远离平衡的耗散结构,而各系统的功能之间要配合默契,使整体功能处在某一平衡状态。此时,人的内心会感到自足和完满,可谓健康就在于平衡。

但是,疼痛作为人体诸多生命体征之一有其特殊的作用。并非所有的应激都会引起疼痛,但有些应激一定会导致疼痛,伤害性的、病理性的应激更是如此。在日常生活中我们很难辨认应激的种类,是因为那些应激的刺激强度均在阈下,但是刺激强度大到足以造成伤害或者使人觉得疼痛时就有相应的体验。这是因为在自然和社会环境中不管是人的生物状态,还是行为能力,甚至心理活动对于各种刺激的反应都不是线性的,在刺激和反应之间有更多的环节,从而各种现象之间的关系是非线性的。这时又以远离平衡的耗散结构否定健康的平衡。

正如前面所述,慢性疼痛作为耗散结构,既有结构改变,也有功能表现,即对处于健康的平衡来说,它是另一种远离平衡的耗散结构,所出现的结构和功能秩序对于人体来说起初是警觉性的,进而使机体产生抵抗,最后可能使系统崩溃,其中充满正反馈调节,使人陷入无奈的怪圈而不能自拔。正是这些正反馈的存在,才引起系统内各种非线性相互作用,并通过功能活动的涨落形成另一种稳定的结构。如果寻求改善慢性疼痛的途径,那么可以从该耗散结构发生质变、飞跃入手,即让一个系统向另一个系统转化,为形成新的系统、新结构的产生打基础,使得各子系统在不断接收外来的物质和能量后,不断加强反馈调节,最终会突破系统调节中枢的负反馈控制,使子系统在新的条件下达到新的平衡。这时原系统也就转化成新的系统,新结构也就诞生。具体基于人的生物本能,依靠信念的力量,改变需要逐步达成。

【注释】

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