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主题:医学需要数学(转寄)
发信人: KGB()
整理人: pigboy(1997-12-07 14:24:45), 站内信件


历史是一个相当广泛的范畴。自然科学史:例如物理学史,化学史,生物史,
机械发展史,电子学发展史,医学史,中医史,现代医学史,解剖学史,生理学史,
外科史,......;社会科学:例如人类社会发展史,人类进化史,各种编年史,
断代史,民族史,部落史,文化史,政治史,经济史,思想史,体育史,音乐史,
教育史,......
凡是在时间和空间运动的一切物质、物体,都是一个过程,不同形式的运动过程。
过程就是历史。不过依其性质不同而不同。
人类对自身的认识,本身就是一部历史。
而人类对自身的认识,无非是人的社会活动和人体的活动两个方面。
对人体活动的认识,是揭开人类自身秘密的科学题目。人们不妨都来关心一下。
这篇文章写于近十年以前。由于编辑的关系,省略了两个图表和一些数据。
如果谁的数学好,能够计算出其中的数据,是否愿意联系我?
欢迎交流。


                      阴平阳秘与人体动力学问题

    阴和阳是人体在动态破获中两个矛盾的侧面,是生命运动的在的规定性。“阳
常有余,阴常有余”则反映了这种质的规定性在数量上的变化状态,而且是带有普
遍性的状态。“常”说明了其普遍性,“余”与“不足”便是阴、阳的数量关系。
从逻辑上讲,这种普遍存在的数量关系首先是人体的生理现象,并由此形成病理现
象,以及一系列其它现象(理法方药的完整系列)。这个科学的解释,是否与近代
西方医学的直观解剖方法所提供的资料一致呢?在进行深入的研究之后,人们就会
发现是完全一致的;只是目前生理学和病理学的发展还没有达到应有的水平,对一
些显而易见的生命现象还不能做出合理的、科学的解释(例如高血压等等常见病的
发病机制),对于中医学的科学性,也就无从进行深入研究和解释。
    关于这一点,对于中医学来说,已经是一个很容易理解的系统理论;从研究的
角度看,中医和西医的差别正在这里。因此人们把中医学称为“超前科学”是完全
正确的。既然如此,我们不妨试试做点研究工作,对于阴阳及其数量关系,从血液
循环的动力学的了解中,或许可以得到一些合理的解释。 

   目前通行的研究资料表明,心脏每输出1ml血所做的功为

   W=7/6p1+pv1 2(二次方)

式中p1为血压,p为血液密度,v1为速度
动脉血的平均速度为 v1=40cm/s,当主动脉的平均血压为 100mmHg时,
则 W=1.55*10 5尔格/ml
若心脏每分钟输出量为6000ml,则心脏每分钟作功为93.0焦耳;
其中左心作功 Wl=p1+1/2pv 2,  右心作功为 Wr=1/6p1+1/2pv 2。二者的值分别为
80.44焦耳和12.56焦耳。
     ................
     ................
   按每分钟心搏75次计算,每搏输出量为80ml,需作功0.124焦耳;
   若从流体力学的角度看使体积100ml的血在100mmHg的压力下达到40cm/s的速度,
需作功0.155焦耳(27*0.155=4.185焦耳);而使体积2200ml的血在10~5mmHg的压力
下达到0.3~5.0cm/s的速度,需作功      。在平卧体位情况下,动脉、静脉与心脏
处于同一水平,可以不考虑重力因素的影响,但是在直立体位情况下,动脉血自上
而下(这里暂时只研究体循环中心脏水平以下部分,以上至头颅部分暂略),则应
加上地球重力作用所产生的加速度,故作功相应减小;而静脉血流却是自下而上,
必须考虑克服地球重力作用所做的功,故静脉回流部分的作功便相应增大。

    血液循环完整一周所需时间为27次心搏时间,根据每搏输出80ml计算,每次循
环血量为2160ml,心脏作功为33.48焦耳(左心28.94,右心4.75);每个循环中15%
的血占据动脉部分,5%占据微血管部分,80%在静脉血管中。
     已知,单位时间流回右心房的血流量平均应等于左心室射出的血流量。按照这
个分配,动脉部分占据324ml,微血管部分108ml,静脉部分1728ml.每分钟心搏75次,
......
           60s/75次= 0.8s/次
           27次*0.8s/次 4=21.6s

这样,根据在动脉、微血管、静脉中各自的平均速度,血流在通过动脉时耗时3.14s,
静脉中耗时17.28s,微血管中耗时0.108s。

    [由于引用数据出处不同(或测定数据与理论计算的偏差)等各方面的原因,
两个坐标上面出现的数字有较大的不同。]但是从总的趋势看,二者都是一致的。
这反映在体积速度以及作功上。因此,我们根据这个宏观的趋势,有理由做出一般
的结论。
    .......

    从图表和坐标中直观地可以看出,从左心输出的动脉血流,压力大,速
度快,在动脉停留的时间短,体积小,,用通行的左心收缩力强大的推动力的解释
(心泵作用,即作功大,产生的动能大)似乎还说得过去;而从右心输入的静脉血
流,压力小,速度慢,在静脉段停留时间长,体积大,如果用右心产生的动力来解
释,则相距甚远,甚至完全无法解释。人体平卧体位下,左右心动静脉处于水平位
置时尚且如此,在直立体位时,便更不好做出合理解释。因为体循环中大部分动脉
血流向下,静脉血流向上回心,在地球重力作用下,动脉血流产生的加速度与心泵
作用产生的推动力构成血流动力,而静脉血流则必须克服重力从也可能流回心脏。
根据这个事实,我们只能做出右心作功必须大于左心,才有可能完成整个循环过程,
但目前通行的解释方法则大多注重于对左心的研究,对这明显的事实却注意不够。
显然这一正一负的变化,用心泵作用解释是很困难的。迄今为止的生理学一直认为,
静脉回流除了血压下降(据推算可以将血流提高27.2cm)之外,还得力于呼吸运动
以及腹腔小动脉、微血管和静脉口径的缩小。这类定性的说明虽然勉强地做了解释,
但被忽略的东西却太多了。比如,在谈到动脉血流时,一直强调心脏泵压作用,这
是心脏的收缩力直接作用于血液所产生的推力;但是在谈到静脉血流时,除了压力
降低提高27.2cm 以外,胸腔负压、腹腔压力这类推力只是一种外部力量,间接地
通过管壁(挤压、支持等)而产生推力,然而这两类推力对同水平、同部位分布的
动脉血管也必定会起同样的作用(至于是作为阻力,还是推力,则另当别论)。
于是二者的比较和解释就明显地脱离了运动事实,在逻辑上也就是偷换了论题,至
少是改变了论据。其错误是明显的。再如,当正常人体直立体位处于平静状态下,
胸肌、四肢肌肉未处于紧张、收缩状态,腹腔小动脉、微血管和静脉口径处于平稳
状态(未扩张、缩小时),静脉回流也是在正常进行中(在一般生理限度内),上
述解释显然也得不到证明,等等。
    因此,尽管近代西方医学科学进行了许多细致的研究,但是迄今为止有关血液
循环,特别是有关静脉回流动力学的,特别是定量的分析,还没有有力的说明。而
根据上面的引述,即使是定性的说明,也还存在着相当大的缺陷,在病理学上,高
血压的病理机制至今未得到合理解释和有力论证,便是一个直接的证明。

    如前所述,对血液循环机理的现有解释是很牵强的。我们用简单的计算和图表
直接证明,从流体力学的意义看,柏诺利方程对于循环机制是不通用的,它最多只
适用于对某一区段上的液流计算,如从左心房到左心室的一段。在动脉血流和静脉
血流之间,存在着人们还未注意到的相当大的差别。很明显,静脉血流所需做的功
要成倍地高于动脉血流所需做的功;并且,这个动力不仅仅是来自心脏的活动,更
不仅仅是凭借胸腔负压、肌肉收缩这类外力的作用(不否认都起作用)。于是,我
们可以做出如下的推论:
   1.对于循环血流的直接推动,不仅仅是心脏作功,而且有其它器官的作功;这种
作功,不是胸泵、肌泵等学说阐明的外力,而是直接作用于血液的动力;
   2.动脉血流和静脉血流在一个封闭循环系统中,但可以根据它们各自的流体力学
特点(压力、流速、体积,等),初步确立它们各自有动力系统;
   3.对静脉系统来说,合理的解释应当是:在静脉回流过程中,需经过不同的阶段,
一级一级地达到目的。这样,就产生了静脉回流的梯级泵站学说。
   ..........
    日常生活中的许多现象是人们所熟悉的,如“水往低处流”。在地球重力作用
下,即使不用任何附加动力装置,液体也会自上而下流动;而要把物体抬高,则需
要克服重力,作为液体,则需要利用泵压作用,才能够将水引到高处,水渠上的梯
级泵站,一级一级将水从河滩抽到山岭,便是明显例证。
    人体内血液循环固然有其特殊性,但是作为液体的流动,它必然也服从物理学
的一般规律。因此正常人体直立体位时的静脉回流问题,便这样提出来了。如此地
提出问题,思考这类看来似乎简单,却是迄今人们并未真正弄清的生理学问题,也
许会有某种特殊的意义吧?
    金元四大家的朱丹溪提出了著名的“阳常不足,阴常有余”的学术观点。如果
我们从一般思辩哲学的意义上看,他倒是提出了一个有价值的问题。如果医学界同
仁们能够用数学界孜孜追求和论证“歌德巴赫猜想”的结果的那种精神来追寻这个
一般命题的生理学意义,我以为将会有较大的收获。
    阳者动,阴者静。凡动者皆为阳,静者皆为阴。阴阳相对而言,动静相反相成。
这恰如静脉之于动脉,。血液固然循环不已,周而复始,但动脉血流在强大搏动中
喷射而出,静脉血流则在低压、低速中抽吸而回;前者有如江河日下,一泻千里,
后者却如涓涓细流,缓缓上行。它们完成共同的使命。二者在形态、运动、能量诸
方面所反映出的差异,即便是从直观上,也极容易感觉到。
    问题就在于,感觉到的东西,往往不能够很好理解。

                                                  写于 1988年7~8月



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     寻梦的男子  从不放弃等待
     学会将寂寞锁在心里
     夜夜伴着不同的梦  成了相思的俘虏

     在梦的最深处  与久别的记忆重逢               
     因为相信爱  相信梦想                  KGB

※ 来源:·广州网易 BBS bbs.nease.net·[FROM: 202.96.184.106]

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