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海洋生物与植物能量对健康的影响

2020-05-26张德生

中国食品 2020年9期
关键词:原子量子秩序

张德生

海洋約占地球表面积的71%,含有十三亿五千多万立方千米的水,约占地球上总水量的97%,海洋中的生物数量占地球生物总数量的80%以上。在地球的发展史上,最初是没有氧气和臭氧层的,有了海洋之后,才开始有了最原始的生命,大约在38亿年前,海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代,海洋里有了海藻类生物,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累,形成了臭氧层。此时,才有生物开始登上陆地。

植物是人类的主要食物来源之一,中医自古便有五色五味入五经的食疗养生理念,五千年来,中医药的发展也一直以草药为主。中医传承更多的注重在应用层面,近年来中医药的研究也多以化学成分的提取和分析为主。那么中草药治病的真正机理是什么呢?运用全新的量子医学理论来研究诠释中草药的作用机理,是否可以形成一个统一的中医药理论体系呢?

一、生命的定义

不同的学科对生命有不同的定义,生物学认为,生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。化学界则认为,生命泛指有机物和水构成的一个或多个细胞组成的一类具有稳定的物质和能量代谢现象(能够稳定地从外界获取物质和能量,并将体内产生的废物和多余的热量排放到外界)、能回应刺激、能进行自我复制(繁殖)的半开放物质系统。物理学对生命的定义,目前比较公认的是薛定谔的演讲《生命是什么》,但是至今未给出一个统一的定义。

二、用物理学量子理论去重新认识生命

1、什么是量子?

量子(quantum)是现代物理的重要概念,最早是M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象,这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界,描写微观物理世界的物理理论即是量子力学。

一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就可以说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子,其基本概念是所有的有形性质也许是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值会是一些特定的数值,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的,这能决定原子的稳定和一般问题。

薛定谔方程的发现标志了量子力学的另一种形式体系——波动力学的建立。

2、什么是量子纠缠?

量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开。纠缠是关于量子力学理论最著名的预测,它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为仍会影响另一个的状态,当其中一颗被操作而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

3、热力学第一、第二定律

热力学第一定律即能量守恒定律:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体;在转移和转化的过程中,能量的总量不变。

热力学第二定律有几种表述方式,一是克劳修斯表述,即热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体。二是开尔文-普朗克表述,认为不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响。三是熵表述,随着时间进行,一个孤立体系中的熵不会减小。

4.生命的本质

罗列上述物理学概念,只是为了更好地把这些信息串联起来,以便理解接下来对生命本质的阐述。薛定谔是量子学的奠基人之一,他在《生命是什么》的开头提了一个问题:为什么原子那么小?原子的确很小,直径约为一到两埃米,埃米是米的百亿分之一。组成生命最小的单位细胞,直径大约三十到四十万埃米。也就是说一个细胞中含有无数个原子!如果把这个问题反过来理解:和原子相比,为什么我们生命体一定要这么大?如果所有生命现象都遵循物理法则,那么组成生命体的原子必然也做着不间断的、没有规律的布朗运动。然而,生命竟然能在这种状态下构筑起了秩序,那秩序是怎么来的?所有有序的现象,都是大量原子集体行动的“平均”趋势,无序中建立的秩序其实就是由一大群原子中表现出来某种特定倾向的原子的平均概率形成的。这种“平均”趋势的统计学法则遵循“平方根法则”,参与生命现象的原子越少,不遵循“平均”趋势的特殊原子的比例也就是误差率会越高,反之,原子总量越大误差率越低。为了提升生命现象中秩序的精准度,相对于组成物质的最小单位原子,生物体必须要足够大,也可以理解为越庞大的生物体,适应能力越强。

生命的确遵循着物理原则,却没有任热运动摆布,而是从随机运动中孕育出了复杂的秩序。熵是衡量混乱度的标尺,所有物理过程最后都会达到最大熵状态,即物质均匀扩散的状态。熵一旦达到峰值,一切都将结束,这就是热力学第二定律所说的熵增加原理。生物体当然也会死亡,意味着生命系统达到了热力学平衡状态。然而与非生物体相比,生物体到达这一状态的时间要长得多,比如人类要几十年,并且在这期间还会出现生长、自我复制、受伤会自愈等一系列现象。也就是说,生命有两种能力:维持现有秩序的能力和孕育新的有序现象的能力。

生命体是如何实现这两种能力的呢?薛定谔认为,生命用来抵抗熵增加原理的方法之一,就是摄取“负熵”,即秩序。动物摄取负熵的途径即进食,植物摄取负熵的途径即光合作用。虽然植物的生存方式很简单,但却是生物界最重要和最基本的物质代谢和能量代谢过程。光合作用以水和二氧化碳为原料,利用光能,合成有机物和氧气,为整个生物界提供了最原始的循环基础。

熵增加原理會毫不留情地影响生命体的每一部分,高分子化合物会被氧化,发生断裂;集合体会分散,反应会紊乱。但若生命体能提前将可能崩溃的成分分解,并快速进行重新构造,而且速度要比熵积累的速度快,就能将不断增加的熵排除到系统之外了。也就是说,对抗或是延缓熵增加原理的唯一方法,但并非增强系统的耐久性与结构,而是让系统本身始终处于流动状态。只要生物体还活着,体内必然会有熵出现,“流动”起到了将生物体内必然会出现的熵排出体外的作用。

生命和非生命在本质上没有区别,无非是否在流动。所以,我们可以用物理学来这样定义生命:生命是处于相对动态平衡的量子聚集体。

三、用量子理论认识人体各大系统

既然我们现在可以把生命看作一团流动的动态量子聚合体,那么这团能量的内部又是什么样的呢?我们知道,人体不同器官的细胞更新代谢周期不一样,肝的更新周期为5个月,味蕾的更新周期为10天,大脑的更新周期和寿命相同,心脏的更新周期为20年,肺的更新周期为2-3周,胃的更新周期为7天,眼睛的更新周期和寿命相同,皮肤的更新周期为28天,骨骼的更新周期为10年,小肠的更新周期为2-3天,指甲的更新周期为6-10个月,头发的更新周期为3-6年,红血球的更新周期为4个月,白血球的更新周期为13-20天。

之所以会出现这种时间的差异,原因在于生命用来对抗熵增加的方法是吸取负熵,从而减缓对生命秩序的破坏。为什么小肠、胃、白血球、肺、皮肤等系统的更新速度较快?因为这几个系统是吸取负熵和维持秩序的源泉,胃和小肠吸收营养物质,肺呼吸氧气,而皮肤和白细胞(免疫系统)在维持体内运转的秩序。人体的各大器官组成一个独立的能量系统,这个系统有自己的秩序,也和外界在不断交换能量,同时内部各个小系统之间又通过量子纠缠的方式相互影响,所以当一个局部的秩序被打乱(熵增加)之后,整体的秩序也会受影响(熵增加),从而表现出各种疾病甚至死亡(熵值最大)。

四、运用植物能量调节免疫系统

植物通过光合作用,从宇宙的无序中建立了秩序,这是一个负熵的过程。人体的免疫系统,不断地发现和清除体内外各种可能破坏秩序的熵增加的过程,也是负熵的过程。这么相似的过程,会不会有什么联系呢?

我们知道,人体有自愈能力,自愈的过程是免疫系统清除异己、修复机体功能的过程。如果用量子理论来解释,人体的自愈过程是通过负熵将熵增加引起的秩序混乱重新恢复的过程,负熵来自于食物、药物和外界的能量(理疗)。中草药可以治病的原理也是如此。植物生长的过程有一个负熵增加的过程,它会在体内保存负熵的能量;中药的炮制可以理解为能量调频的过程,这也是中医药讲究阴阳、五味、五行等哲学观念的原因所在。不同的中草药携带着不同频次的能量,并通过量子纠缠的方式,纠正人体因为熵增加导致的秩序混乱问题。而植物能量的转移,靠人体的免疫系统来完成。

当下,人们的生活水平越来越高,但空气污染、食品安全、电离辐射等导致人体熵值增加的因素也越来越多。那么摄入负熵值越高的物质或生物,会不会对人体健康更有益呢?我们知道,海洋生物往往在高盐、高压、低温、低营养的条件下生存,导致它们熵值增加的因素更多,但它们却顽强地活着,这说明它们本身携带着大量的负熵值,也就是说它们具有更强大的抵御外界伤害的能力。能否通过共生的方法,把这些能量转移呢?我们经过大量实验,筛选出五种极端环境下的海洋微生物,与酵母菌共生培养发酵,萃取分离出它们的次级代谢产物,加入到原有产品中,取得了可喜的结果。

五、我们取得的体外实验结果和人体应用效果

1、体外细胞实验

为探讨我们的产品能否增强白细胞的抗肿瘤活性,本实验从5月龄SD大鼠的全血分离获得中性粒细胞(PMNs),经产品孵育作用后加入体外培养的肿瘤细胞中,通过观察中性粒细胞在肿瘤细胞周围形成玫瑰花环样结构的比例,探讨本产品体外激活中性粒细胞从而抗肿瘤的活性。

将分离出的PMNs以8×105个/孔接种于6孔板,加入不同浓度的产品,使其最终浓度分别为62.5μg/ mL、31.25μg/mL、15.625μg/mL、7.813μg/mL、3.906μg/mL,以等量全培养基作为空白对照组(PMNs组)。作用2h后离心,弃上清,用1mL全培养基重悬后加入预先培养有人体肝癌细胞株Bel-7402的6孔板,即将经过药物作用的PMNs与未经药物作用的肿瘤细胞共同培养,PMNs与Bel-7402比例为40︰1。共培养4h后,在倒置相差显微镜下观察,每孔随机取10个10×10倍视野,照像并计数PMNs在Bel-7402细胞周围形成玫瑰花环形态的比例,其中以3个或3个以上PMNs围绕在Bel-7402周围计为一个玫瑰花环(附图)。

2、小鼠荷瘤实验

肿瘤是目前最棘手的医学难题,所以我们选择肿瘤在体实验,用来验证产品的效能。取C57BL/6荷Lewis肺癌小鼠60只,4周龄,右腋皮下接种,雌雄各半;将实验小鼠随机平均分成6组,每组10只,即高剂量组500mg/天、中剂量组250mg/天、低剂量组125mg/天、顺铂注射液组、顺铂联合中剂量组和模型组。模型组只饲喂普通饲料,顺铂组采取尾静脉注射,其他组采用注射器灌胃法给与产品。三周后处死小鼠,取瘤体称重。得到如下结果:

3、人体应用结果

经过大量消费者使用反馈,我们发现新产品在免疫系统调节方面,具备双向调节作用,即免疫力低下的人群使用一段时间后,可以提高免疫力;免疫反应过强的人群(风湿性关节炎、牛皮癣、系统性红斑狼疮患者)使用一段时间后,可有效改善免疫过激。在肿瘤患者群体中的使用表明,其对免疫识别能力提高有很好的辅助作用。这也正是量子医学的特点!

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