系统存在量与系统动力学结构 ( 2.2 )
陈雨思
( 四川大学 , 电子信箱 chenyusi5225@yeah.net )
2002年1月公布于 http://entropy.com.cn
第六节 盲区与系统的发展
1. 盲区特征
盲区是作用传递的一种特殊结构，是稳定与非稳定的同一，是惯性的对称破缺的同一；是任何存在特别是复杂体系存在的前提。
具体说来，盲区具备三个基本特征。
第一，作用传递的选择性。 作用传递的选择性是由于该存在对于不同作用的惯性的对称破缺而致。也就是说，相对于某些作用而言，存在的惯性较大，而相对于另一些作用而言，惯性较小。这就构成了对于作用的传递的选择。
第二，惯性反序。 仅有对于作用传递的选择性，还不能构成盲区，盲区的形成还应该具备惯性反序的特性。由于时空对称破缺，作用的传递必构成一个传递序列。如果传递序列中处于前面的点或局部的惯性大于处于后面的局部或点的惯性，这就构成了一个反序。由于作用首先传递到惯性大的局部，再传递到惯性较小的局部，这种惯性较大的局部就对该作用传递形成一种势垒，延缓、阻滞和改变这种作用，从而使惯性较小的局部不因此作用传递而发生相应的状态改变。而另一些作用由于不存在惯性反序，则这种作用就会传递到该局部，从而使该局部状态发生朝着特定方向的变化。
第三，运动自由度。 由于作用传递选择和惯性反序的存在，使得相应局部的运动具有相对独立性，这种相对独立性使得它可以在某种范围内独立地变化和发展，而不致受到过多的干涉；同时在一定的范围内，这种独立的变化和发展还可以不对体系其它部分或整个体系产生明显的影响。因此，盲区具有一定的运动自由度。
综上所述，盲区是作用传递结构中一种具有作用传递选择，惯性反序和运动自由度特性的特殊结构。
2. 盲区类型
由于作用总是存在间的作用，而不同的作用则与不同的存在相关联。因而盲区的作用传递选择性也可以说是对于发生作用的存在的选择性。这样，就可以用存在的类型来对盲区的选择性进行分析。存在类型既与参照系有关，也与存在性质相关。根据存在性质，可以划分为物质型、能量型、信息型和综合型四种类型。
惯性反序特性则可以用惯性反序数来表征。惯性反序数是选择一个标准的惯性差距 ( 或势垒 ) ，然后用惯性反序的总的惯性差距 M 来除以标准值而得，惯性反序数亦可简单地划分为大、较大、较小、小四类。
运动自由度可以用可自由运动的参照系空间的信息量，也就是参照系空间的结构形态和大小来表征。也可以用该盲区发展的结果的存在性质来表征，即用物质型、能量型、信息型和综合型来表征。还可以用其发展对于体系的影响来表征，即体系惯性增长、减少，信息量增加、减少等。
与奇点类型表类似，从上面分析也可以获得一个盲区类型表，并将该表的构成要素综合列于表 3( 略 ) 。
盲区类型表与奇点类型表形态相似，盲区类型表 ( 略 ) 。
任何一种存在都有自己的盲区，可以说，盲区是存在的前提之一，因此，盲区虽然是作用传递结构中的一种特殊结构，但它对于存在来说则具有普遍性的意义。
3. 盲区量
同环量与奇量一样，一个体系也存在一个盲区量，盲区量即盲区的数目，它反映体系的复杂性程度和发展趋势。
4. 盲区与系统的发展
任何复杂系统的发展总是在特定盲区前提下进行的。下面我们以细胞为例来讨论系统的发展问题。
细胞是一切生物结构和功能的基本单位，它涉及各种生命现象，例如新陈代谢、生长和发育、繁殖、遗传、变异、应激性和对环境的适应等。
细胞实质上构成了生命存在和发展的盲区，其理由如下∶
(1) 细胞内外存在复杂的作用传递
细胞内外复杂的作用传递是通过物质运送，能量转换和信息传递来实现的。
细胞是有高度组织性的整体。细胞的不同结构和组分在功能活动上既有独立性，同时又通过信息和能量的流动 , 相互联系和协调 , 以保证各种生命现象有序地进行。
活细胞是一个动态体系，时刻进行着物质代谢活动。例如，细胞组分的合成和分解、化学物质的输入与输出等，这一系列生命活动都需要消耗能量。
活细胞在不断地合成各种蛋白质，包括结构蛋白、调节代谢过程的蛋白、催化化学反应的酶蛋白，以及许多其他种类的蛋白质。核糖体是合成这些蛋白质的场所。线粒体是供应合成过程所需能量的细胞器。指令各种蛋白质合成的信息都来自细胞的遗传物质── DNA 。所有这一切都是细胞内信息的产生、转换和传递的体现。
(2) 细胞作用传递过程的选择性
细胞作用传递过程的选择性与细胞膜密切相关。
细胞膜是包围细胞质的一套薄膜 , 又称细胞质膜或外周膜 , 是生物膜的一种，它是由蛋白质、脂质、多糖等分子有序排列组成的动态薄层结构，平均厚度约 10 纳米。
细胞膜具有物质运送，能量转换和信息传递的功能。
通过细胞膜的运送过程具有高度选择性，这是由于在膜上含有专一的运送载体、运送体、运送酶系或能量供应机制。如钾钠泵 主动运送钾钠；钙泵主动运送钙，阴离子通过一定的载体运送；大分子物质通过能量供应内吞与外排等。细胞膜运送过程具有的高度选择性，维持了细胞高度的组织性和有序活动。
(3) 细胞作用传递过程的惯性反序
细胞膜的高度选择性，使得细胞膜内外产生化学组分等方面的差异，使得膜内外生化反应和代谢活动十分不同，出现由膜而导致的惯性反序。研究者认为，真核细胞的高度分室化是进化的特征之一。细胞内的专一性代谢活动，大多是在内膜所分隔的部位，或内膜所包被的亚细胞结构中进行的。
(4) 细胞膜导致的盲区的运动自由度
由于细胞膜的高度选择性和惯性反序的存在，使得细胞膜内部的运动具有相对独立性，这种相对独立性使得细胞膜内部的生化反应和代谢活动可以在某种范围内独立地变化和发展，而不致受到过多的干涉；同时在一定的范围内，这种独立的变化和发展还可以不对体系其它部分或整个体系产生明显的影响。因此，细胞膜导致的盲区具有一定的运动自由度。
综上所述，细胞构成一个盲区。
细胞构成一个盲区，也就是形成了一个相对独立的生命活动单位。细胞盲区的出现，是地球上的生命物质由简单到复杂性的长期演化过程中的一次飞跃。
细胞盲区的形成使生命活动的存在和发展获得了前提 。 细胞膜将细胞与其周围环境隔开，细胞内部情况与细胞周围液体有很大差别，细胞与周围液体不断进行物质交换并保持其内部的恒定性，这种恒定性的保持就形成细胞内部的稳态，正是这种内部的稳态的存在，使细胞生命活动能够存在，也为生物的进化准备了条件。
在细胞内部，进行着复杂的生命活动。真核细胞的核是遗传信息贮存、复制和表达的主要场所。从分子水平讲，核又是生物合成 DNA 与 RNA 分子的部位。在漫长的进化过程中，生物的 DNA 经历的各种各样变化，包括基因突变、基因重组、染色体易位、缺失、链的延伸等，大多是在细胞内部的稳态前提下进行的，没有这个前提，细胞生命活动都不能够维持，更不要说生物的进化了。
离开了细胞盲区，就谈不上物种进化、生物遗传、个体发育以及生长、繁殖、衰老等最根本的生物学现象，当然也就谈不上人的生命和生命活动和基于生命和生命活动的精神现象。
生命的发展史，也可以说是细胞盲区形成、发展和完善的历史。
生命的历史经历了几个重要阶段，在细胞出现之前，有个“非细胞”或“前细胞”的阶段。最初的生命是非细胞形态的生命，病毒就是一类非细胞生物。从非细胞到细胞是生物发展的第二个重要阶段。早期的细胞是原核细胞，早期的生物称为原核生物（细菌、蓝藻）。原核细胞构造简单 , 没有核膜 , 没有复杂的细胞器。从原核到真核是生物发展的第三个重要阶段。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两个部分：细胞核内具有复杂的染色体装置，成为遗传中心；细胞质内具有复杂的细胞器结构，成为代谢中心。由核质分化的真核细胞，其机体水平远远高出于原核细胞。从单细胞真核生物到多细胞生物是生命史上的第四个重要阶段。随着多细胞体形的出现，发展了复杂的组织结构和器官系统，最后产生了高级的被子植物和哺乳动物。
不仅细胞内部存在稳态，使细胞内的生命活动能够正常地存在和发展，而且细胞外部也存在稳态，使细胞能够正常地存在和发展。这个细胞外部的稳态由细胞外液组成。
细胞外液（包括血浆、淋巴、脑脊液及一切组织间液）是高等动物机体的内环境，也就是细胞直接生活的环境。内环境这一概念是 19 世纪法国生理学家 C. 贝尔纳提出的。他认为：高等生物的细胞，生活在一个与体外环境不同的内部环境之中。多种动物的细胞外液，不仅在成分上与身体周围的水或空气不同，而且在外环境成分变动时，或食物等物质进入体内后，仍能保持内环境的相对恒定性。内环境的恒定性是机体自由生存的必要条件。
1929 年美国生理学家 W.B. 坎农采用 homeostasis 一词表述内环境恒定现象及其中的调节过程。坎农认为 (1939): 这个词不是说某一事物固定、不动、停滞，而是指一种可变，但又相对恒定的情况。 C. 贝尔纳曾经考虑到内环境的水分、温度、氧含量和营养物质储存量需要调节；坎农进一步把所要调节的范围扩大，再加上了盐类含量及其与水含量所共同决定的渗透压、 酸度、 糖、蛋白质、脂肪、钙等营养物质含量等。这些因素虽然主要是关系到内环境的理化状态，但是对它们的调节不仅包括腺细胞的作用，而且还涉及到肌肉细胞的活动。对于这一点，坎农曾经注意到呼吸和心血管肌的作用，除此之外，还应该包括有关姿势和运动的肌肉活动。摄取食物和抵御伤害是动物保持内环境恒定的必要根本动作，它们的完成要靠对于姿势和运动的精密调节。这也就是稳态的保持涉及到全身每一器官、组织和细胞活动的调节，表现在生物系统的各级水平，从细胞到整体。
在细胞外部的内环境稳态中，细胞群体发生复杂的相互联系，组成一个细胞社会。由此就形成细胞社会学的研究。细胞社会存在很多内容，包括不同细胞或相同细胞的相互识别，细胞的聚集与粘连、细胞间的交通和信息交流，细胞与细胞外间质的相互影响，甚至还可包括细胞群中组织分化模式的形成。所有这些都是以细胞外部的内环境稳态为基础的，可以说，细胞外部的内环境稳态是保护细胞、组织运动和发展的又一个盲区。
综上所述，环量表征体系的稳定性，奇量反映体系的运动性，盲区量则反映体系的复杂性和发展趋势。这三个量，是对于体系稳定、运动与发展的刻画。
基于近同态结构的作用传递的特殊现象还有一些，此处不再一一讨论。