支持生命所需要的旋涡

第十一节　支持生命所需要的旋涡

大气与江河湖海经常要生旋涡或涡流，是生命的发祥地。前面提到最早研究旋涡的是意大利的张量数学家克里斯多夫，以后用数学方法系统地研究旋涡问题的是匈牙利的犹太人冯．卡门（T．Von．Karman，1881，5，11）。他6岁就把两个6位数字相乘而算出结果，在大学时代跟流体力学家普兰特（L．Prandtl）研习空气动力学，发现流体对流，容易产生湍流现象以及一系列的涡流。这就是后来流体力学中的卡门涡列理论，由此他得出湍流动力学相似原理，也就是湍流对数定律。以后他与意大利的张量数学家列维—契维塔（Levi－Civita）提倡“应用数学”，要求把数学理论用于物理、力学、化学、生物、医学中，促进这些科学的发展，从而湍流与旋涡的理论体系也就建立起来。

今天用先进的科学仪器经常观测到地球上空有两种气流以不同速度相向流动，导致两个层面的交混状态，形成所谓的湍流，其尺度是很小的。经过一定时间，交混层面的扰动逐渐演化成一系列大尺度的旋涡。这与实验中两个层面交混的情况完全一致。地球大气流动的能量是否以湍流混沌而耗散掉，或是导致大尺度的有序化状态而储蓄起来，这取决于流体系统远离平衡而不稳定的性质。

从生态学小生境或生物进化论的观点来看，地球大气或海水流动可以产生一系列有序化的旋涡。在这样的结构中蕴藏有丰富的物质能源，这就为生命的适应性提供了一些小生境。这种小生境的旋涡结构类似于一架座钟的两个发条；当它们上紧时，就贮存有很大的势能。设想这两个发条接近就形成一对螺旋结构，类似于生物学化波；有兴趣的读者可以参阅普里哥津“从存在到变化”一书P200的图形。当这一对螺旋结构按蝌蚪型合并分布在一个圆周内，就类似一个太极图（可以参阅前书的P17）。

以上的讨论逐渐转向中国人文哲学与自然哲学的统一理论（易经）；这就从定性方面在一定程度上能说明，组成生命有机体的蛋白质大分子为什么是双螺旋结构；也有助于解释遗传密码为什么是64种。这一系列的基本理论，借用普里哥津的辞汇来说，就是“新的互补”。实际上这种互补原理，是中国古代传统哲学早已定论的核心，今天发展的物理学与生物学在很多问题上，自动趋向这一原理。

最后我们再着重指出：关于生命有机体的旋涡理论有两大特征。第一是：有序化，不管什么样的生命，不能离开秩序；特别是人这样的高级生命，包括意识思维在内的生理结构与功能都是高度有序化的；旋涡性有利于系统的稳定而有序化。第二是富集能量，只要是生命就不能没有能量，而能量汇集的自然单位是旋涡；一旦能量转入中心，就不耗散，因而易于繁殖生命，演化智能。