物理与生命系统间思考

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1、物理與生命系統間的思考物理與生命系統間的思考詹明宜物理所生物物理研究室物理v.s.生命系統n物理nPhysicalscience:branchesofsciencesuchasphysics,chemistryandgeologythatareconcernedwiththingsthatdonothavelife.n生命系統?nLifeorLiving:thepersonoranimalthatisalive.nAlive:theyhavelife.植物人n在國際醫學界通行的定義是“持續性植物狀態（persistentvegetativestatus）”，簡稱PVS。所謂植物生存狀態常常是因

2、顱腦外傷或其他原因，如溺水、中風、窒息等大腦缺血缺氧、神經元退行性改變等導致的長期意識障礙，表現為病人對環境毫無反應，完全喪失對自身和周圍的認知能力病人雖能吞咽食物、入睡和覺醒，但無黑夜白天之分，不能隨意移動肢體，完全失去生活自理能力能保留軀體生存的基本功能，如新陳代謝、生長發育。腦死n腦死:“腦死亡”病人是永遠不可能存活的，其主要特征是自主呼吸停止、腦干反射消失。而PVS患者有自主呼吸，脈搏、血壓、體溫可以正常，但無任何言語、意識、思維能力。他們的這種“植物狀態”，其實是一種特殊的昏迷狀態。因病人有時能睜眼環視，貌似清醒，故又有“清醒昏迷”之稱。死亡n中止所有生理功能，包括循環系統、腦神經系

3、統等等。且這些生理功能的中止是不可逆的。生命系統n生態系統n個體(人)n功能系統(感覺,循環)n器官(耳朵)n組織(骨頭,韌帶)n細胞(頭髮細胞)n胞器PinkFloid:TheWall1982n1961年8月15日開始建築n封鎖東西德交往n1989年11月11日，柏林圍牆正式開始拆毀耳朵n物理的特性n生理功能及解剖特性n病理:趨向於違反生理功能及解剖特性Cochlea from a human fetus 心血管的一些物理思考血壓分配心血管系統像亞瑪遜河?蜿蜒而流細細綿長還是比較像一個輸配電系統電線到那兒開關就有電?心血管像河流般流動 如果以動量為傳輸之原動力，則血管之分支不宜有突然之彎曲。

4、 循環系統最好像一顆倒置的樹一樣，而心臟在樹根的位置，而且樹枝與樹幹間的相關位置不可移動。流量理論:(1)為何有心舒壓?為了流量之增大，主動脈之心舒壓應為負值最好，而所有脊椎哺乳動物之心舒壓皆為正 80 mmHg左右。流量理論:(2)為何心跳為固定速率?: 以流量之觀點，有動量既可。心跳率依生理代謝多寡變動，心跳不必固定速率。流量理論:(3)主昇動脈為何轉彎180? : 心臟打出為衝量，經過180轉彎則動量完全消耗。在左心室中， 心臟由肌肉收縮將血液變成衝量射出。但轉彎180以後只有2%呈動能形態。流量理論:(4)為何血管流入器官呈90?: 90是將動量完全無分量之角度。但腎動脈、脾動脈、氣管

5、動脈、胸動脈等進入器官之動脈皆與主動脈呈90，表示進入器官之血液，不是以動量為動力。生理上希望將動量之影響降到最低。流量理論:(5)為何大動物心跳慢，小動物心跳反快?:大動物所送血量較大，流量大，則心跳應較快，小動物體積小，所送血量亦少，心跳應較慢，更何況與(體積)1/3成反比要如何解釋?流量理論:(6)動物如何運動?:這是一個極大的問題。動物都有循環系統。如果輸送血流靠動量，動量為向量，我們一舉手，一投足都會嚴重妨害血液的循環。我們應是不能動的植物才行。流量理論:(7)血管中之動能只佔2%動脈血管內之位能佔98% 。如何靠僅餘的2%之能量將血液輸送? 98%在血管壁上的能量在做甚麼?流量理論

6、:(8)為何微循環為網狀?不論器官、或穴道，其小動脈皆成網狀。以流量之觀點，微循應為樹狀，而不是網狀，因為網狀使阻力大增。共振理論:(1)為何有心舒壓?答: 心舒壓之目的至少有三 : 1. 提高壓力以增加彈性位能，將血管中之能量由動能轉換為位能。 2.此壓力充滿整個動脈血管網路中，以維持血液之最低供應量，充“氣”之情形如氣球一樣，在任何有開口的地方，皆可釋出血液。 3.維持器官及血管之彈性。以維持各器官及血管之共振頻率，以達成阻抗為最低之效率。共振理論:(2)為何心跳為固定速率?答: 每個大血管皆有其共振頻率，每個器官也有其共振頻率。心跳必須與這些頻率配合,其阻力才小。共振理論:(3)為何主昇

7、動脈轉彎180?答: 心臟以收縮的方式產生很大的瞬間流量。但以流量輸送是阻力非常大的。所以在主昇動脈以180之轉彎，將動能轉化為血管壁上的振動位能。共振理論:(4)為何血管流入器官前呈90?答:大動脈是波動能量是輸送的主幹。對分枝器官而言，連接處之 大動脈，就像心臟一樣將壓力波送進器官來。此90之轉彎，可將流量之影響降到最小，僅有壓力波可由大動脈連接處順利傳入。共振理論:(5)為何大動物心跳慢,小動物心跳反快?答:大器官之共振頻率低， 小器官之共振頻率高。人的器官是如此，不同動物也一樣。 大動物器官也大所以心跳必須慢，才能維持共振，提高運送效率。共振理論:(6)動物如何運動?答:在血管壁上的振

8、動是以位能存在的。位能不是向量。而且此振動方向與血管走向垂直，不論血管方向如何改變，血液永遠由近心端向遠心端輸送。血壓波為長波，看不見各處之細節，因而手臂彎曲、彎腰等，都只有輕微之影響，不致造成血流中止。共振理論:(7) 為何微循環為網狀?答:網狀的血管，相當於大電容(電路) 。配電器、電壓穩定器都要大電容以吸引電壓波過來。因為電壓波也是長波，看不到細節，必須以大電容，好讓電壓波看到。所以器官及穴道，皆成網狀以吸引血壓波過來。共振理論:(8)為何血管中之動能僅佔2%,位能佔98%?答:像在高壓輸送線中之能量一樣，位能佔多數，電流佔少數,以減少阻力之消耗。氣的樂章史記_扁鵲其後扁鵲過虢。虢太子死

9、，扁鵲至虢宮門下，問中庶子喜方者曰：太子何病，國中治穰過於紅事？中庶子曰：太子病，血氣不時，交錯而不得泄，暴發於外，則為中害。精神不能止邪氣，邪氣畜積而不得泄，是以陽緩而陰急，故暴。語譯：語譯：後來扁鵲來到虢國。虢國太子正好逝世（註：虢國後來改稱郭國，春秋時有郭公，此處應指郭太子），扁鵲來到虢國皇宮門下，問喜好方術的中庶子說：太子得了什麼病，國中治穰過於紅事？中庶子回答說：太子的病是血氣不暢通，氣血交錯無法排泄，於是暴發成病，又中要害。他的精神狀態又不能止住邪氣，邪氣畜積太多而不得排泄，所以產生陽緩陰急的病，使氣從下往上衝而暴斃。史記_扁鵲原文：原文：扁鵲曰：其死何如時？曰：雞鳴至今。曰：收乎

10、？曰：未也，其死未能半日也。扁鵲曰：言臣齊勃海秦越人也，家在於鄭，未嘗得望精光侍謁於前也。聞太子不幸而死，臣能生之。中庶子曰：先生得無誕之乎？何以言太子可生也！臣聞上古之時，醫有俞跗，治病不以湯液醴灑，鑱石撟引，案扤毒熨，一撥見病之應，因五藏之輸，乃割皮解肌，訣脈結筋，搦髓腦，揲荒，爪幕，湔浣腸胃，漱滌五藏，練精易形。先生之方能若是，則太子可生也；不能若是而欲生之，曾不可以告咳嬰之兒。語譯：語譯：扁鵲問：死了多久啦？回答說：從清晨到現在。扁鵲問：已入殮了嗎？回曰：還沒，死亡還沒半天，不可入殮。扁鵲說：請你去秉告，說我是齊國勃海的秦越人，家住在鄭州，未曾來拜訪過。聽說太子不幸逝世，我能夠使他活起

11、來。中庶子說：先生的話很荒誕呀？你怎麼說可以做太子活起來呢！我曾聽說上古時候，有一位名醫叫俞跗，不用湯液醴灑來治病，專門用石針和按摩方法來調理，在毒病的患處用藥物去熨帖，很快就治好了。若是五臟的疾病，就用刀割開皮膚和肌肉，將脈和筋結起來，清除病瘤，按摩膏荒穴。遇到漠病，就清除腸胃、漱滌五臟，練精氣易形骸。先生的方法如果是這樣，那麼太子就能復活了；如果不是這樣而能使太子復活，我是不會去秉告的。史記_扁鵲原文：原文：終日，扁鵲仰天歎曰：夫子之為方也，若以管窺天，以納視文。越人之為方也，不待切脈、望色、聽聲、寫形，言病之所在。聞病之陽，論得其陰；聞病之陰，論得其陽。病應見於大表，不出千里，決者至紅，

12、不可曲止也。子以吾言為不誠，試入診太子，當聞其耳鳴而鼻張，循其兩股以至於陰，當尚溫也。中庶子聞扁鵲言，目眩然而不瞚，舌撟然而不下，乃以扁鵲言入報虢君。語譯：語譯：扁鵲仰天歎息，說：你的方法真是以管窺天，小看我了。我的方法不用切脈、望色、聽聲、寫形，就能說出病症。只要聽疾病的狀況，就可以得到結論。任何疾病都會顯現於外在環境，不會有差錯。先生你以為我的話不誠實，不然就試一下我進去診斷太子，只要聽他的耳鳴聲，看他的鼻漲，循著他的兩股到陰部，若是還有溫度就可以治活了。中庶子聽了扁鵲的話，目瞪口呆，說不出話來，遂進去將扁鵲的話報告虢國國君。史記_扁鵲原文：原文：扁鵲曰：若太子病，所謂尸者也。夫以陽入陰中

13、，動胃繵緣，中經維絡，別下於三焦、膀胱，是以陽脈下遂，陰脈上爭，會氣閉而不通，陰上而陽內行，下內鼓而不起，上外絕而不為使，上有絕陽之絡，下有破陰之紐，破陰絕陽，色廢脈亂，故形靜如死狀。太子未死也。夫以陽入陰支蘭藏者生，以陰入陽支蘭藏者死。凡此數事，皆五藏中之時暴作也。良工取之，拙者疑殆。語譯：語譯：扁鵲說：太子的病稱為尸。是因為陽入於陰中，脈氣纏繞著胃，經絡打結，無法下到三焦、膀胱，所以陽脈下墜，陰脈上竄，百會之氣閉塞不通暢，陰氣往上而陽氣內行，下到腹部就不往上，上到頭部就不發散出去，上有絕陽的經絡，下有破陰的赤脈，破陰絕陽，形色廢而脈絡亂，所以身體就像死了的樣子。其實太子並未死呀。因為以陽入

14、陰，陰氣挭住膽臟的氣可以活下來，以陰入陽，就會死。這些都是五臟氣由下往上沖時而暴作的現象。良醫看得出來，庸醫疑惑而看不出來。史記_扁鵲原文：原文：扁鵲乃使弟子子陽厲鍼砥石，以取外三陽五會。有閒，太子蘇。乃使子豹為五分之熨，以八減之齊和煮之，以更熨兩脅下。語譯：語譯：扁鵲便叫弟子子陽磨針砥石，針灸太陰、少陰、厥陰、太陽、少陽、陽明等處以及百會、胸會、聽會、氣會、臑會等穴。過了一會兒，太子蘇醒過來。又叫弟子子豹用灸術熨穴道，使溫暖的藥氣入肉五分，另用謂藥一併煎煮，交替熨兩肋脅下。原文：原文：太子起坐。更適陰陽，但服湯二旬而復故。故天下盡以扁鵲為能生死人。扁鵲曰：越人非能生死人也，此自當生者，越人能使之起耳。語譯：語譯：太子坐了起來，調理陰陽之氣，服用湯藥二旬後整個人回復以前的模樣。從此天下人都知道扁鵲能把死人治活。扁鵲說：我不是能把死人治活，而是這個人本來就還沒死，我只是能使他再起來罷了。