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SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM
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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)。
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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体、妹染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
泛
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。
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SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM
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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：V'n=(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；ΣAi∞(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