第一章 全息医学的基本理论

全息医学是近年才发展起来的、介于中医学和现代生物学之间的一门新兴边缘学科。在张颖清先生创立的生物全息律理论指导下，有目的地应用特定的技术和方法来认识机体，研究机体的任一相对独立部分的每一区域与机体整体部位对应之间的信息传递关系，根据相对独立局部能反应整体的特性可指导临床，研究疾病的发生、发展、变化、预后，提供有诊疗价值的各种信息。

第一节 全息医学与信息

张颖清在1985年发表的论文中首先用了“全息”一词。他发现生物体的每一相对独立的部分，都包含全部整体的信息，这很像全息照片每一部分都包含整个照片的信息，即局部包含着全部整体信息。人体细胞是全息胚——处于发育时间轴起点即受精卵发育阶段的胚胎。处于某个发育阶段的胚胎不只限于在哺乳动物的子宫中，而在生物体上是广泛分布着的。即局部是整体信息的缩影，局部可以反映整体生理和病理现象。

一、信息

信息一词对我们来说并不陌生，在人们的日常生活和工作中，每个人随时随地都在与信息打交道，都在不断地接收信息、加工信息、利用信息并发送信息。管理学家甚至将人类与信息的关系比喻为人与空气的关系，可见信息对人类的重要程度。

那么，什么是信息呢？

广义上讲，信息的本身既不是物质，也不是能量，而是物质系统在相互作用中表现出来的普遍属性。只要事物存在，就会有表征其属性的信息。就是说，物质、能量和信息三者既相互严格区分，又是相互渗透的，所以我们一方面把它们明确分开，同时又可以在物质和能量的每一点上找到信息，甚至可以在其每一点上找到无限的信息。

狭义的信息是局限于某一领域的信息定义。不同的学科，从不同的角度对信息这个概念有不同的解释。比如：控制论专家维纳的信息概念是从信息发送、传输、接收的过程中，客体和认识主体之间的相互作用来定义的。他说“信息既不是物质，又不是能量，信息就是信息”。信息是对客观事物属性的一种概括和把握，不同的事物有不同的本质、特征、运动规律，人们就是通过事物发出的信息来认识该事物，或区别于其他事物。而事物本质、特征、运动规律在交流、贮存、变换、生灭着的东西就是信息。

信息一般具有如下一些特征：可识别，可转换，可传递，可加工处理，可多次利用，可扩充，主客体二重性，可能动性。不论是事物的整体还是部分，所交流、贮存、变换、生灭的东西就是事物本质、特征和运动规律，这在宇宙的每一点都是相同的，有学者也把这一观点称为全息观。

二、激光信息

事物所包含的信息可以通过最直观的全息图展现出来，这就是全息照相。

1948年，英籍匈牙利科学家加博尔提出并证实了全息照相原理。1962年，美国科学家利思和厄帕特尼克斯利用激光作为相干光源拍摄了第一张具有实用价值的全息照片。

激光全息照相基本上是波模式干涉现象。把一个单独激光束的光分成分离的两束：一束激光直接投射在感光底片上，称为参考光束；另一束激光投射在物体上，经物体反射或者透射，就携带有物体的有关信息，称为物光束。物光束经过处理也投射在感光底片的同一区域上。在感光底片上，物光束与参考光束发生相干叠加，形成干涉条纹，这就完成了一张全息图。全息再现的方法是用一束激光照射全息图，这束激光的频率和传输方向应该与参考光束完全一样，于是就可以再现物体的立体图像。感光板的二维表面和正常的照片不同，具有一种奇异的性质，即它表面的任何碎片都浓缩着整个像所需要的全部信息。

作为饮誉当代的量子物理学家和科学思想家，戴维·玻姆坚持认为科学的任务不仅在于描述自然，而且在于理解自然。他曾引用全息摄影来说明他的主张：“全息摄影昭示了一种全新的认识和对宇宙的全新的理解，那就是，整体的信息包含在每一部分中，世间万物便是这种信息被展示的结果。”

三、信息载体

信息本身不是实体，必须通过某种载体进行传递。信息载体就是信息赖以附载的物质基础，即信息记录、传输、积累和保存的实体。

我们以遗传信息为例，说明信息与信息载体的关系。

遗传信息指生物为复制与自己相同的东西，由亲代传递给子代，或各细胞每次分裂时由细胞传递给细胞的信息。从其发展史上看，首先是由孟德尔（1866年）的研究形成了概念，即相应于生物各种性状的因素（即基因）中包含着相应的信息；以后比德尔等人（1941年）所开创的遗传生物化学的研究，描绘出这样一个轮廓：基因和决定生物结构与功能的蛋白质之间具有一对一的对应关系。随着DNA结构研究的进展，现在已经确立了这样的概念，即基因所具有的信息可将DNA的碱基排列进行符号化。信息在表达时，DNA的碱基排列首先被转录成RNA的碱基排列，然后再根据这种排列合成蛋白质。有些病毒遗传信息的载体不是DNA，而是RNA。遗传信息不仅有相应于蛋白质的基因信息，也包括对信息解读所必需的信息、控制信息表达所必需的信息，以及生物为了复制与自己相同结构所必需的一切信息。

四、信息反馈

信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗地说，信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到控制的作用，以达到预定的目的。

在控制论中，为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的信息作用于该对象，就叫作控制。由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息的反馈对系统的控制和稳定起着决定性的作用，无论是生物体保持自身的动态平稳（如温度、血压的稳定），或是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制实现的。反馈是控制论的核心问题。控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以及经济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以被看作是一个自动控制系统。人体作为一个复杂的有机体，能保持它的组织化、有序化，在于不断接受内外环境的刺激（信息），进行调节和控制，达到一种动态的平衡和稳定。人体的信息量远比一般自动化机器大得多。研究生命系统的控制论就是生物控制论，它着重研究生物系统的控制过程和信息处理，对揭示生命现象的本质有着重大的意义。

中医的五行生克关系，相当于控制与反馈信号的信息流程图，每一行既可同时向另两行分别发出相生或相克的指令，成为信息源，又可同时接受其余两行分别发出的相生或相克的指令，或为信息接受者。人体五行生克，实际上就是人体的自控系统，反馈能使机体保持相对平衡和稳定，而且使能量和质量消耗最少。这实际上表明了中医学中所蕴含的控制论思想。

五、信息与生命信息相关性

在生命科学领域中，生命信息是信息的具体表述。因为人这一生命体本身就是一个最大、也是最复杂的信息输出和输入体。信息科学与人体生命信息的融合是信息科学发展的必然和又一个杰作。

中医学和西医学都是研究生命信息的学科。

通过对中、西医学的比较，学者们达成了一些共识：中医学与西医学相比较具有重结构、轻元素；重功能、轻实体；重宏观、轻微观；重整合、轻分析；重过程、状态，轻实体、形态等特点。中医学的这些特点，在传统自然科学的视野中看似缺点和不足，而在进入信息科学视野以后，却变成了优点和长处。

从信息的角度看中医学其实就是我国古代医学家在传统中医药数千年临床实践积累的基础上，重点解决人体表象信息的采集、特征信息的提取，而构建的生理病理、临床诊断及防治的信息数据库。

而信息科学的出现，为中医学提供了迄今为止最充分的科学理论解读、科学信念支持和方法技术支持。在信息科学的视野中，从研究对象上看，中医主要研究的是信息，西医主要研究的是物质结构和能量。从研究内容上看，中医主要研究的是信息的运动规律，西医主要研究的是物质和能量的结构和运动规律。从研究方法上看，中医的研究方法重视信息提取、分析、整合。整体观念、辨证论治、取象比类、四诊合参等等非常符合信息科学研究方法的功能准则和整体准则，以及信息分析方法、信息综合方法、信息进化方法。而西医的研究方法更适合研究物质和能量的结构和运动规律。从研究目标上看，中医不仅强调治疗和未病之前的预防，而且重视医者的个人修养，一贯的以人为本。西医在发展过程中，也逐渐意识到单纯生物医学模式的弊端，但改变的过程将是极为漫长的。因此可以认为，中医学的信息医学特征远远多于西医学。而且，更可以进一步的认为，中医学远远比西医学更适合成长为信息医学。

我们可以将中医学的基本框架作以下解读：脏腑、经络是生命活动的场所和通道，以气血为纽带和载体，把脏腑、经络联为一体以实现正常的生命活动。气血是生命活动动态的完整体现，是辨证和施治的对象，是司外揣内的对象，是生命活动最完整的信息载体。中医学的辨证论治就是对望、闻、问、切四诊所获得的气血、脏腑、经络等生命信息，进行传递、处理、反馈和再生的过程。

再比如，针灸是通过针刺或艾灸，以输入信息，改善机体控制功能为目的。从信息的角度看，穴位可作为信息的“发送器”，经络就是“人体内信息的传送通道”，针刺及相应的手法为“信息源”，针刺过程是：信息源→发送器→传送通道→脏腑。“得气”是通讯过程成功的表现。