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中医与科学的边界

 图书 馆员 2022-10-02 发表于内蒙古

中医与科学的边界

中西医是一个争吵不休的话题,很多人把中医和科学对立起来。笔者是受过严格科学训练、从事科技工作的人,也写过一些科普。你也许以为我一定是中医的批判者,然而我却是经常看中医的人。本文将系统地解释科学方法,同时指出,一些极端的中医黑其实并不懂科学,最多是些科学领域的半吊子。
什么是科学方法?
科学是以科学方法建立起来的知识体系。科学方法是很容易说清楚的,传统的科学方法只有两条:
第一:逻辑与数学
第二:实证与测量
我们这里说的科学,是现代自然科学,社会科学我们随后再谈。有人认为古代也有科学,我们需要从方法论的角度,把牛顿以后的近代科学和古代科学区分开来。我们说传统的科学方法,是为了和人工智能时代的新科学方法区分开来,人工智能我们也会在后面讨论。
下面,我们来进一步地解释科学方法,也解释为什么中医不是科学。
逻辑
逻辑赋予科学严谨性。科学认为自然界有规律可循,逻辑是理清因果关系,探寻自然规律不可或缺的工具。
逻辑的严谨性,让科学可以推翻人类的朴素认识。比如朴素的认识是太阳绕着地球转,但逻辑上,地球自转也可以造成同样的日常现象,综合其他的观测证据可以判定后面的那种可能性才是正确的真实的。
人需要经过训练才可以熟练运用逻辑,但逻辑并不神秘,它的规则很简单。逻辑的应用有一个前提,所有的概念需要严格准确的定义,这个定义必须是实操的,可以用来对具体的例子做判定。
中学和西学的差别,从这里就开始了。中医的指导思想来自中国的古代哲学,中国的哲学从老子开始,老子是很反对较真的。道德经的第一句就是“道可道,非常道;名可名,非恒名”。意思是世界上没有永恒的概念(名)和不变的规则(道)。这样说也没错,比如古代男人娶三个老婆符合道德,现在男人和三个女人保持性关系就不符合道德。
西方哲学的鼻祖,是和老子同时代、甚至年龄也差不多的毕达哥拉斯。两个人都思考过社会和人生,但不像直面复杂世界的老子,毕达哥拉斯对数字和图形更感兴趣。他的弟子们,甚至把数字、图形像宗教一样地崇拜。跟老子的思想比,这显得很幼稚。但到了和庄子同时代的欧几里得,古希腊数学已经发展成了基于严密的逻辑系统的理论。科学概念的起点,是把世界简单化、理想化后得到的东西。比如几何学中的基本概念直线:没有粗细,没有任何微小的弯曲;牛顿力学的基本元素质点:一个有质量的但直径是零的东西。这些重要概念,理想得在这个世界上找不到绝对的对应,但它们却是简单的、能说清楚的东西;因此它们又是很具体的、可判定的。在解决具体问题时,很容易判定一条线是否可以近似地当成直线,一个物体是否可以近似地当作质点。
中医的很多概念,比如致病因素的六邪:风寒暑湿火燥,就是比较模糊的概念。在临床实践中,判断是是燥是火还是暑,恐怕没那么容易。对同一个病人,不同的中医可以有不同的辨症,因此开出不同的方子(不排除都能治好病)。作为比较,西医的致病因素,比如细菌、病毒,都是很实实在在的东西,临床判定不是问题。所以,中医理论是无法建立在逻辑系统上的。
数学
数学赋予科学准确性。
基因严格逻辑建立起来的数学,每一个问题都有唯一正确的答案。你可以用不同的方法去推导计算,只要不犯错误,得到的结果一定是一样的。
数学的应用是有前提条件的。在中医的理论体系中,数学没有用武之地。比如诊断可能是“胃热”或者”胃寒”,到底多冷多热?有没有一个类似温度的指标?中医理论中的阴阳寒热这些概念,是无法定性的,自然也没有办法定量,无法测量。
没学习过科学的人可能并不知道,在现实世界中使用数学,并不是那么容易的事情。自然界的规律,在基本元素的层面,往往有简单的数学形式。比如经典力学中单个质点的牛顿第二定律,再简单不过了;两个质点之间的万有引力定律,也非常简单;量子力学中单个粒子的薛定谔方程,并不复杂。但世界是复杂的,科学怎么应对复杂的世界呢?有两种方法。
第一种是把复杂的系统拆分成简单的元素,叫做解析法。比如把物体分割成无数的质点,利用单个质点的牛顿定律和微积分,物理学可以得到刚性物体的力学规律,可以研究弹性介质中的波动现象,也可以写出水和空气的流体力学方程。其中流体力学最麻烦,因为它的方程是非线性的,非线性是科学上头疼的问题,因为大部分非线性方程,数学家都解不出来。还好今天我们有计算机,用超级超级计算机对流体力学仿真,可以进行天气预报。
但很多科学问题不能只靠解析法。比如量子力学能够完整地表述原子、分子内部电子的运动,理论上量子力学可以解释所有的化学现象。但实际上,薛定谔方程只有在一个电子的氢原子中可以求解,其他情况就只能靠计算机,但稍微复杂一点儿的原子和分子,连今天最强大的计算机都搞不定。这时候就需要第二种方法:模型。模型是把实际的系统近似地简单化,使得我们可以运用数学工具或者计算机进行定量计算。在近似模型的帮助下,计算机可以比较准确地计算大分子的静态性质和小分子的动态性质(化学反应)。
当然,还有很多复杂系统目前在科学上是无法计算的。部分科学家认为,不能总用解析的思路来认识世界,在每一个复杂层次上,世界都有着自己的规律。
实证
实证赋予科学可信性。
古代哲学家靠思辨探索真理。辩论是不能说服所有人的,最终很可能是大家各自相信自己喜欢的说法。现代科学坚持以实验和观测作为检验真理的终极标准。一切科学命题,都是可以证实或证伪的。
但有一个问题:今天如果有一个社会事件,可能各家媒体报导得不一样,还有很多网上传闻,到底相信谁?每个人都会有不同意见,有人看了报导以后还要真相。科学怎么统一对事实的认定?很简单,科学实验都是可重复的。一般新的实验结果,总会有同行去进行重复验证。前两年国内的一项基因剪辑的新成果,就是因为没有人能重复不得不撤稿。
逻辑不含糊、事实确定,使得科学原理和科学的发展能够在同行中建立共识。对于在同行中取得共识的科学,我们的社会就可以把它接纳为真理。
中医的基本理论是阴阳五行。这可以理解为一个人体模型,心肝脾肺肾对应于金木水火土,相生相克。科学是允许模型的,但科学模型需要实证,如果与实验不符合,就需要修改。中医的五行学说两千年不变,它不是一个实证模型而是一个先验模型,这个模型产生的原因这种哲学在中医理论建立的时候很流行。主张废医验药的人想废掉这套理论,那恐怕也不行,毕竟这里包含着两千年的临床经验。先验模型的一个结果,就是中医的五脏和解刨学上的五脏不完全是一回事。世界上不少文明都有自己的传统医学,但今天只有中医还能保持庞大的市场和生命力。有一个理论体系还是不一样的,尽管这套理论不科学。
测量
测量赋予科学客观性。
科学认为,存在着不以人的意志为转移的客观世界。人对客观世界的感受是有局限性的、不准确的。科学通过仪器设备,把测量结果转化为人不会搞错的信号,比如:天平向哪一侧倾斜,或者一个显示数字。
科学家们是通过仪器设备认识世界的。现实世界里的东西,只有人的感受本身和人的意志无法测量。
测量是现代科学的最后一块拼图。从欧几里得完成逻辑数学体系,到牛顿建立现代科学,整整两千年,为什么用了这么久?一个重要的原因是测量需要很高的技术和工艺水平。在缺乏科学指导的情况下,人类的技术和工艺水平缓慢发展。例如,先有了玻璃,后来发现玻璃可以磨成镜片用来放大;再后来用镜片做成了望远镜用来做天文观测,天文观测帮助了物理学的建立;再后来又做了显微镜,显微镜让人们发现了细胞和细菌,让生物学成为一门上档次的科学,让医学实现跨越式的进步。
总结
2500年前,东西方有老子和毕达哥拉斯两位哲人。前者直面复杂世界,教我们以变化的眼光认识世界,避免绝对,避免极端,顺其自然,别较真。后者却追求绝对和永恒,只能研究数字、点、线这些简单概念。但这条思想路线最后导致了科学的产生,科学从简单元素开始认识这个世界,结出了丰硕的果实。科学方法让科学非常强大,有公认的检验真理标准,有精准的预测能力。
中医不是科学,因为它的思想方法不是用来较真的。它的基本模型是先验的而不是实证的。它的主要概念不是逻辑的,无法定性无法测量。
科学的边界
读到这里,中医黑们应该都很满意。但科学讲究知之为知之、不知为不知,什么问题是对还是错,什么问题不知道答案,都非常清楚。不了解这一点,也就只懂半吊子科学。
传统的科学方法有一个适用范围,科学是有边界的。从前面的讨论我们知道,传统科学方法的使用有两条硬的边界和一条软的边界。
两条硬边界是:
第一:这个领域必须可以重复实验,否则实证就是一个不切实际的要求。比如历史就不是科学,我们都知道历史不会重演。
第二:这个领域不能涉及人的感受、人的意志。因为这些东西没办法测量。比如经济、政治就不是科学。
一条软边界是:
第三:这个问题最好能够简化或者能够拆分成简单的问题,否则数学和计算工具就无法使用。
超出了这个范围,科学方法也不是完全不能用,比如社会科学。在理科生眼里它不是科学,只是在研究人类的社会活动时尽量地使用科学方法。经济学、政治学、社会学都是社会科学,它们典型的特征是要调查,要看统计数据。科学方法可以在这些领域产生重要的成果,但它不是唯一的解决问题的方法,也不一定是最有效的方法。
比如现代经济学中大量使用数学模型,但也有一派经济学家认为这些都没卵用,预测不了任何东西。我们的确没有见到过经济学家成功预测过经济。
社会科学有两派:实证主义(Positivism)和反实证主义(Anti-positivism),区别在于对科学方法的态度。比如社会的不平等,用基尼指数衡量,还是要调查人民的感受?都有道理。比如半导体行业的摩尔定律:每隔18个月同一个芯片上的器件数目翻倍,它是一条技术发展的客观规律吗?很多业内人士认为它是人的意志的结果:英特尔公司的创始人之一摩尔先生给公司做了规划,整个公司在半个多世纪的时间里忠实地执行了这个规划,带着整个产业一起向前走。
在中西医的争论中,中医的批评者有时候被带上了“科学教”的帽子。科学不是宗教,不需要信仰--无条件的相信。理论上每一个人都可以去验证任何一条科学原理,现实中每个人至少可以去了解科学原理的确立过程。反实证主义者有时候把对手称为“科学主义者”,说得是那些跨了界还固执地坚持科学是唯一正确方法的人。著名的量子物理学家海森堡曾经批评过实证主义,也说过科学只是在自己的领域里不容质疑。
科学边界上的医学
跟社会科学比,医学显然更接近自然科学。所以,基于科学方法的现代医学,也就是西医,取得了伟大的成就。但这一点不需要进一步讨论,因为没有人主张取消西医。社会上的争论在于是否应该保留中医作为对西医的补充。对于这个问题,我们必须认识到医学恰恰是在科学的边界上,让我们逐一检视科学方法的三条边界。
可重复实验
对于患者,治病永远是一次性的体验,你不可能让我再生几次病去验证这个治疗是否有效,就算再生一次病,情况也不一定完全相同。西医为了解决重复性的问题,退而求其次:对疾病进行分类,对同样类别的病人进行同样的治疗,看统计数字,不考虑个体之间的差异。这应该叫做准可重复性。
统计当然属于科学方法,比如统计物理学是一门严谨的科学。物理学认为同一种物质的不同原子是完全相同的,统计针对的是每个原子的不可测、不可控变量。但我们知道每个人的体质可以有很大差别,西医的统计不仅针对不可测控变量,还把很多未知的机制、个体的差别(可观测的变量)都统计进去了。这两种统计的意义是完全不一样的,这一点,中医黑们基本上都不懂。
比如,一个药的统计结果是80%有效,到底是对每个患者有效的概率为80%,还是对20%的患者无效?如果医学像统计物理学,只可能是前一种情况;但有经验的医生可能会告诉你,实际情况更接近后一种。反之,一个测试结果很差的药,也可能对少数人很有效。那么问题来了,你是应该相信“科学”,还是相信自己的看病体验?恐怕很难说。随后我们会用贝叶斯统计理论来展示现代医学统计的缺陷。
所以,西医的准可重复性,也是不准的可重复性。医学不是硬科学,这一点其实我们大家都知道,但一些极端的中医黑好像不知道。无论西医中医,我们看病时都希望找有经验的医生;在真正的科学领域里,经验没有那么重要,学懂了就能解决问题。数学家、物理学家很年轻时就可以成名,医生就不行。
传统的中医讲究一人一方,完全是个性化治疗。西医也在尝试个性化的医疗,比如开始研究DNA和疗效的关系,但发展缓慢,因为验证困难。中医的一人一方的治疗方式没有办法用传统的科学方法去验证,既不能证实也不能证伪。有些半吊子认为不能证实就是假的,这当然在逻辑上是错误的;也有人采取一种态度,不能证实也不能证伪的东西就一概不相信,这好像回到了实证主义和反实证主义的争论;但我们不必进入这样的争论,我们在讲完贝叶斯统计后再回来讨论。
客观性
人类的健康是和情绪密切相关的,中医一直很注重这种联系,比如怒伤肝、思伤脾等等。现代医学也确切知道情绪和健康有关联,在药品测试中只要患者认为自己在吃有用的药,大部分情况下都有助于康复。但西医对情绪和健康关系的研究很落后,因为情绪无法用仪器测量。
西医并不研究利用情绪帮助治疗,在药品检测中设计了把心理因素排除在外的双盲实验。这种实验很残酷,在新冠疫情中,新药的临床实验需要给一部分的人吃安慰剂(假药),如果被测的新药最后证明无用,那就更残酷了。
西医医生也会听患者描述症状,但基本是靠化验、X光等科学测量手段做诊断依据,科学认为人的感觉是不可靠的。不少人有过这样的体验:因为头疼、胸闷这类的身体不舒服去看西医,在做完一长套检查后查不出什么问题,医生只能说回家好好休息吧。如果去看中医,医生会做诊断,能开药解决问题。当然如果是在国内,西医医生在这种场合下很可能会给你中成药,也有可能解决问题,但下一次你可能更愿意直接去找中医。
中医黑们这时候会说:你没有病难道不该高兴吗?中医治好了你的没病也不算本事。这显然不是科学的态度。我们的身体和神经系统,都是长期进化的产物,身体出了故障,神经系统就会通知我们的大脑。这种情况下查不出问题,只能说明目前科学对人体的认识还不够。

对人的感受的态度在西医和中医之间划出了一条鸿沟。比如经络,凡是做过推拿的人都能感受到它的存在,但解剖学看不到。有人因此就彻底否认经络的存在,这未免过于武断。人的感受总有原因,也许物理的经络并不在身体四肢上,而在中枢神经系统中,那里的神经元的联络四通八达,不排除有一些特殊的通道现在技术手段无法观测到。

中医非常重视患者的感受,主张天人合一的中国哲学,本来也不会清晰地划分主观和客观世界。关于中药的起源,有“神农尝百草”的传说。由此推断,首先是医生们自己吃药,感受它对身体的作用,再用来调理患者的身体。因此,中医更善于体察身体的细微变化。对于西医无法诊断,笼统地归为亚健康的问题,中医能给出病症诊断并且进行调理。有人说中医治未病,在西医还不能诊断出病症的时候把问题解决掉,合理推断,当然有助于防止身体进一步恶化。
过度依赖于测试也提高了西医的成本。笔者有一次关节不舒服去医院,医生不开药而开了一个核磁共振的单子。核磁共振是好技术,但预约需要一个星期,检查后三天才出结果,然后还要再去看医生,最后拿了一叠膏药;花了700块钱不说,这10天的还得忍着病痛,经济成本、时间成本、心理成本都很高。如果看中医,第一天就能拿到膏药。这虽然无关科学,但现代医疗的成本越来越高,连发达国家都有些不堪重负,中医的低成本、治未病,对社会是很有意义的。
简单性
人体毫无疑问是一个非常复杂的系统。应该说,科学对人体的认识已经取得了很大的成就,从当初勇敢地解剖,到发现细胞,到发现DNA,一步步地深入。
然而,还有太多人体的奥秘科学尚未解开,很多大病和小病的机理科学还不清楚。西医严格遵守科学,科学没搞清楚就肯定不会有有效的治疗方法;就算科学搞清楚了,拿出好的疗法也需要时间;比如从搞清楚艾滋病的机理到药品研发成功,用了超过20年和海量的研发投入。
中医虽然不能包医百病,但西医治不了、治不好的病中,有一些是可以用中医来治疗的。从推拿针灸治疗腰背痛,到这次参加抗疫得到很多前线医生的认可。毕竟中医是另外一种思路,可以从不同的角度解决问题。比如一位参加抗疫的西医医生认为,中医的解毒攻能清除了免疫系统和病毒战斗留下的垃圾,帮助了病人战胜病毒。中医的基本思想,用尽量科学一点儿的语言说,是调节平衡。平衡是包括人体在内的自然界的常见现象。对于疑难杂症、对于从来没有见过的病,中医可以拿得出办法,不像西医需要投入研发。
中医能不能科学化?如果要搞双盲实验,只能走中成药的路子。中成药在中医界也有争议,因为它放弃了一人一方的个性化治疗。能查到中医在80年代初就成功地做过冠心病双盲实验,现在上市的中成药都需要走正规的认证流程。这个流程也许还有值得诟病的地方,但某些极端的中医黑否定所有的中成药。这些偏执狂,不仅否定中医,也否定了中国几乎所有西医医生的医德。中成药因为综合成本低,用得特别多,几乎所有的西医医生都用。最近读一位武汉的西医医生的日记,生病后给自己开了莲花清瘟颗粒,也见过给自己朋友开中成药的西医医生。
但即便通过了双盲实验,中成药也不是西药,因为所有的西药都是单一化学成分的。对面复杂的人体,西医遵循严格的解析方法:只控制一个变量。对于中成药,中医黑们仍然可以说你不知道到底哪个成分是有效的,你不能控制每个批次的质量。
其实,对这类的问题,人类是有解决方案的。拉菲庄园的葡萄酒为什么好喝,科学上知道一些但也不完全清楚,搞清楚了它就不值钱了。法国人把葡萄酒的地块、品种、酿造方法写进了法律,成就了法国红酒的品牌。中医对每一种中药的产地、采收季节、制成方法也有严格的规定。在科学搞不清楚的时候,东西方的人们都遵循传统和经验。
经验永远是人类面对复杂世界的法宝,这种方法和解析法恰恰相反:面对众多的环节和变量,并不逐一通过对比试验去研究它们是否合理、是否最优,因为花不起这样的时间成本;只是继承成功的案例;如果需要改进,在过去的成功经验上做局部调整。比如,中医拿一个前人的药方做加减。面对中西医结合在抗疫中取得的成功,不信中医的人自然还是不信,一定要追问这里面中医的贡献有多少?前线的医生无非是在做经验推广,一种疗法成功就给更多的患者使用。如果在这种情况下还坚持双盲实验,那么多的变量,要花多少时间、牺牲多少人的生命,才能搞清楚?而且,明明有更好的方法来研究这个问题,我们随后讨论。
新冠初期有一个大家寄予厚望的叫做瑞德西韦的新药开始做双盲实验,按流程做完中国的疫情都结束了,其中重症组的实验因为没能招到足够多的志愿者而终止。中医黑们还为此编造阴谋论,他们也不想想,你如果是一个有生命危险的患者,是愿意参加一项不确定有效的新药、同时还可能吃到假药、还必须放弃其他治疗方法的实验,还是愿意让医生们用中西医各种手段一起上?
能不能用科学的方法把中药的有效成分找出来?的确可能,比如大家都知道的青蒿素,还有更早的黄连素、治疗白血病的砒霜。有人说,这样的药就是西药了,不是中药,有道理。但这样取得的成果凤毛麟角。一味草药,里面的化学成分何止百千种,十几种药材一起煮,还不知道会发生什么化学反应,用一轮轮的对比实验分离出有效物质,谈何容易?况且,疗效完全可能是多种物质的联合作用,不见得能从单一物质上体现出来。这条路线注定事倍功半,所揭示出来的,可能只是中医疗效的沧海一粟。
西药的要求非常严格,不仅是单一物质,而且它必须只有一个功效,对复杂的人体没有其它影响(没有副作用,中药一般是通过一套配方抵消副作用的)。加上一轮轮的严格实验,所以新药开发的周期很长,研发费用高昂。如果不是患者人数多的疾病,分摊到每一片药的研发成本很高。有些药品每月费用上万,大部分人又吃不起。
总结
医学的目的是治病救人,科学只是医学的手段之一。在医疗这个领域里,传统科学方法有局限性。目前的情况下,西医有时候办法不多,有时候成本太高,需要中医作为补充。
当然,中医也应该尊重科学成果。比如毒性,虽然西医发现有毒的东西中医未必不能用,但例如马兜铃酸那样风险比较大的东西,宁可信其有。那么多味中草药,少了十几种不影响中医的功效。中医粉们认为中医系统论的方法更先进,有人指出没有认识清楚每一个局部的系统论是虚弱的,这有道理。我们读现在中医师们的文章,发现他们越来越多地使用西医的诊断。比如,知道致病原因是病毒,以及免疫系统和病毒的作战原理,对扶正祛邪理解得就更具体,能更好地帮助辨证,虽然仍然是开中药。
新科学方法与医疗
新科学方法是随着人工智能的发展被开拓出来的。
科学思维是人类的高级思维方式,必须经过严格训练才可以掌握。自工业革命以来现代科技取得的巨大成就,证明了科学思维比人类的朴素的、本能的思维方式强大得多。人工智能的概念,从上世纪60年代有了计算机的时候就被提出了。那时候的科学家,真心认为科学思维结合计算机,可以取代人类的脑力劳动。
然而半个多世纪的实践证明了这条路走不通。有些对人脑而言非常简单的问题,用科学思维去写程序就是解不了。于是人工智能行业开始模仿人脑的机制和人类的朴素思维方法,终于在新世纪的第二个十年取得了突破。
人工智能的发展史很有嘲讽性,它好像在说科学思维不算智能,只是机械思维;人类那些不用学就会的思维方式才是真正的智能。这并不奇怪,科学思维是用来解决简单问题的,人类的本能是在复杂世界中长期进化的结果。
神经网络
神经网络最早的成功应用是在图象识别领域。图象识别是一个复杂问题,原因是很难给出清楚的定义,逻辑很难上手。比如识别一张照片上是不是有个人脸,虽然我们可以努力给人脸一个定义,但不是几句话就说得清楚的,落实在操作层面非常繁复,写出来的程序都无法可靠地找到人脸,更不要说认出范冰冰和林志玲。然而对人类,这种任务再容易不过的了。直到神经网络和深度学习技术的成熟,这个问题才取得突破。

人工智能中的神经元

人工智能中的神经元是一个模仿人脑神经元的简单数学函数,如上图。它有一组输入X1、X2、...... Xn,一个输出
Y = X1*W1 + X2*W2 + ..... + Xn*Wn
(通常之后还要把Y映射到一个从0到1之间的数,象征着一个概率)
它有一组参数W1、W2、...... Wn需要在学习的过程中调整。把大量的神经元连接在一起就成为神经网络,其实就是一个有大量可调参数的复杂函数。
神经网络的基本原理很简单。比如我们要在图片中识别出一张人脸,就编制一个网络,输入是图片上每一个像素的亮度,输出是一个判断:有没有人脸。然后我们把大量的图片给这个网络,有的有人脸,有的没有,调整网络中的参数,让它对每一张图片都输出正确的结果。这个过程叫学习或者训练,是一个海量计算过程。经过训练后,这张网络就对新的图片正确识别了。
跟传统科学方法相比,神经网络允许在分析问题的某些环节中省去逻辑,概念不需要有定义,也不需要了解输入和输出之间因果关系。
很多人通过围棋比赛了解到神经网络和深度学习。围棋是另一类的复杂问题,它的规则很简单,按这套规则写程序不难,但就是计算量太大,围棋棋局的变化数目,是人类已知最大的数字之一。上世纪90年代,应昌期曾悬赏百万美金给能够写出战胜任何一名职业棋手的软件的程序员,10年期限过后没人能赚到这笔钱。人工智能通过学习棋局和自己下棋,得到了不用推理计算就能判断形势的能力,这样只需要计算有限的可能性,终于战胜了人类最好的棋手。

用于中医五脏辨证的神经网络

神经网络已经在医疗行业开始应用了,看CT照片的水平已经赶上了有经验的医师,制药公司开始用它来找新药。从分子结构预测药物性能,薛定谔方程不好使,但却有些模糊的经验可以借鉴。理论概念模糊的中医,非常适合使用这种技术。上图是一个想象中的中医五脏辨证网络,左边是患者的信息作为输入,右边输出诊断。用大量名老中医们的诊断病历做训练后,这个网络就可以给年轻医生使用了。不光可以定性,应该还可以根据症状烈度定量,自动推荐药方和剂量。至于看舌苔之类的工作,以后也应该可以由人工智能完成。

贝叶斯统计
神经网络模仿了人类的直觉思维,贝叶斯网络模仿了人类积累经验的过程,是另一种人工智能技术,也广泛地应用在数据挖掘中。
概率论有两个学派:频率派和贝叶斯派,差别在于对概率意义的理解。比如一种药的有效率是80%,有什么意义?频率派会说如果你生1000次病,800次可以帮你医好,但患者可能不喜欢这种说法。贝叶斯派则认为概率反映了你对这个药的信心,但既然是信心,就可以在看到新的证据后调整。贝叶斯统计的基础是贝叶斯定理:
p(A I B) = p(A) * p(B | A) / p(B)
根据贝叶斯学派,这条定理应该这样解读:有一个事件A,你之前知道它发生的概率是p(A);然后你看到了一个和A有密切关联的事件B,那么你可以把事件A发生的概率修正为p(A | B),也就是看到B以后A发生的概率,由上面的公式给出;其中p(B | A)是A出现时B出现的概率,p(B)是B出现的总概率。
我们用一两个例子演示怎么运用贝叶斯定理。
假设有一种药,对80%的人有效,对20%的人无效,有效组的治愈率是80%,无效组的治愈率是20%(和安慰剂差不多)。如果做双盲实验,这个药的总有效率=80%*80%+20%*20%=64%,表现还是不错的。然而我用了一次这个药,发现无效,我有没有可能属于无效组?
在吃药之前,我只能认为我在无效组的概率是p(A)=20%,而p(B|A)=1-20%=80%,总无效率p(B)=1-64%=36%,于是p(A | B) = 20%*80% / 36% = 44%。我处于无效组的概率上升到44%。
如果再吃一次药仍然无效呢?在此之前我在无效组的概率已经修正为p(A)=44%,总无效率也修正为p(B)=80%*44% + 20%*56%=47%,于是p(A | B)=44%*80% / 47% = 76%。我处在无效组的概率上升到76%,基本上可以断定这药对我无效了。
反过来,如果这药只对20%的人有效,其他概率不变;在双盲实验中,它的总有效率是20%*80% + 80%*20% = 32%,也许不能够通过。但我如果连吃两次都有效,我有多大可能在有效组?按照同样的原理计算,第一次服药后处于有效组的概率是50%,第二次就达到80%,基本可以断定这药对我有效。
这两个例子告诉我们两件事:
第一:在有一定知识(比如这两个例子中的分组情况)的前提下,少数几个事件就可以提供重要的决策依据。人工智能学者们把很多互相关联的事件和因素连成一个网络,叫贝叶斯网络,用它来做决策系统。有不少把贝叶斯网络用到医疗诊断的研究工作,但应该还没有投入实用。
第二:被很多中医黑奉为神明的双盲实验,实际上很脆弱,你自己吃两次药就可能推翻它。我们生活中会习惯地把两次重复的体验作为一条经验,这是有道理的。很多人因为某次生病,西医看不好而中医治好了,两次体验就开始相信中医,你不能指责这些人愚昧。在科学无法得到确切结论的情况下,要尊重人们按常识积累起来的经验。全国每年有10亿人次访问中医类医院,这个数字应该尊重。
医学的未来
以现代医学的水平,科学界需要以开放的心态对待中医,那些只懂半吊子科学的人需要拓展自己狭隘的认识。
医学科学还在飞速发展,也许有一天,使用传统科学方法的西医可以彻底淘汰中医。但更有可能的是,人体这样复杂的对象,根本无法用传统的科学方法处理好。新的科学方法将改变西医和中医。
在医疗领域,我们是否需要坚持实证主义?我认为应该,医疗主要是修理我们的身体,我们的身体是物质的。如果只谈精神,大家去信上帝,死后进天堂,治不治病都无所谓了。
但目前西医这种狭隘的实证主义需要改善。比如如何准确评价中西医结合治疗新冠的疗效?疫情刚开始中国死亡率高,中医黑们拿出国外的数据说你看中医一点儿帮助都没有;现在发达国家的死亡率基本都比中国高了,怎么办?还可以是说他们的检测系统漏掉了很多轻症病人。实际上,全中国全世界有大量的治疗病历,数据量比任何双盲实验的规模大百倍千倍,把这些病历收集起来进行大数据挖掘,能找到很多病情接近的病例,对于病情接近的病例,不同的治疗方法可以比较。就是没有人吃安慰剂,坚持用安慰剂就太狭隘了,人是意识和物质的统一体,医疗的目的是治病,为什么不可以把信心当作治疗方法的一部分?
顺便说说,作为IT产业的强国,中国医疗行业的信息化水平真是可怜。大家还在用纸质的病例本,病历不能上传服务器,在不同的医院提取。更重要的,医药的疗效没有反馈,用微信让患者填一个反馈表有多难做?

当全国联网的带有治疗反馈的医疗信息系统建立起来后,大数据和各种人工智能技术就有了用武之地。未来,购买非处方药时可以在网上填入自己的情况和症状,从人工智能系统中得到推荐的药品,使用后还可以反馈疗效。医生诊断的效率也会大幅度提高。药品的有效性可以在医疗实践中得到更准确的检验,因此新药门槛会大幅度降低。无论西医还是中医都会受益,所有人都得到更高效、更便宜的医疗。

逻辑之外无思维,实证、推理看世界
中西医争论成了一场浑水仗。既然老芦还没出门,我老婆倒是出了门,给我放了五天假,我赶紧也来加入搅合。 
首先说说我的题目。“逻辑之外无思维”是说人的思维过程必定是逻辑性的,没有其他的选择;“实证、推理看世界”是想说,人的关于世界的知识都是通过实证和推理获得的。我认为这是关于人如何认识世界的两个基本规律,不弄清这两点,中西医讨论免不了会成为浑水仗。 
我分下面四部分(思维的逻辑性、推理和实证、现代科学和西医的难题、中医的未来)展开说一下,欢迎大家批评。先向读者说明,我并不认为自己弄明白了问题的每个部分,深知自己缺乏驾驭文字的功力,读者如果看不下去是我的问题,绝不是你的问题,这里致歉在先。 
一、思维的逻辑性。 
1、思维的逻辑性早已是一个说滥了的话题。我这里想说的是:思维的逻辑性是唯一的思维分析过程,思维只有逻辑地进行。所谓各种不同的思维形式的说法只是一种方便,为的是强调思维结果的不同,并不能说明思维可以不用逻辑而进行。例如画家可以通过细致的观察分析来将对象“写实”,也可以通过分析抽象对对象“写意”。 
思维的逻辑性来源于我们生活的世界中所发生的我们所能感觉到的事件之间无例外地存在的因果关系,这是时空的有序性决定的。刮风下雨、生老病死、社会兴衰,每个事件都有自己的相关因果事件。如果自然界产生过不按我们的逻辑性思维的人,这样的人也必然因为无法认识自然的因果关系而被淘汰。 
2、但是,思维的逻辑性并不能自发地启动思维,思维需要首先由感觉获得启动条件。这个特点是由人类智慧(通过思维得到体现)的两个指向所决定的:希望理解世界(包括人自身)是什么样的,以及希望知道如何改变世界(更好地生存)。所以,智慧始终指向与环境和自身的变化,首先了解这种变化的途径只能是感觉。如果没有来自感觉的关于世界的信息,思维是无法启动的。例如实验证明,当人置身于无光无声、温度与体温相同、并且不穿衣服的封闭环境中时,人便迅速失去了思维能力。要提醒的一点是:感觉是感官的功能表现,没有对应感官的“感觉”不是我这里讨论的感觉。(我下面用的“感觉”和“观察”均指利用感官认识事件的过程。) 
3、其它的如顿悟、想象、好奇等智慧因素都是思维过程中对于逻辑过程发生影响的智力因素,而不是取代逻辑过程的不同过程。例如人对于某个问题进行思考久不得解,某夜突然想到了答案,这就是所谓的“顿悟”。顿悟不过是对问题所涉及的某个因果要素作了确定,使得停顿了的逻辑过程得以继续;顿悟并不是一个不同的、可以取代逻辑过程的另一种思维过程。 
4、表达是思维的阶段性总结,表达方式是主体对于原始思维对象的选择性抽象,其方式和抽象程度取决于人的需要和表达能力。例如人看见一棵树可以表达为图画、语词、数字、或其他符号。表达的不同不能用来说明思维过程中的逻辑过程是不同的;思维的相同的逻辑过程决定了表达方式是可以变换的,这点在本节开头已经说过了。 
二、实证和推理 
1、人类关于世界和自身的知识是所有个人的这类知识的总和。由于个体的差异(包括智力差异和获取知识方法的差异),人类知识的总和包括个体间对其有歧异和对其无歧异两部分,因而引发“辨伪”。由此可见“辨伪”永远是人类获取知识的同时必然存在的一个问题。 
2、前面第一节说过,思维始于感觉,即感觉给人提供原始的事实,人通过思维得出关于这个事实的想法。从事实到得出看法是一个过程,因人在过程中使用不同的方法而分为两种过程:实证和推理。 
3、实证过程的特点是其在思维的每一步都对因果链上的每个因子的存在进行证实,最终得到关于原始事实的想法。例如人看到某地有个水塘(原始事实),提出问题“水从哪儿来的”?雨天时看到水落入池塘,结论说“池塘里的水来自天上”。实证过程有“自然实证”和“实验实证”的分别。自然实证完全是通过感觉自然现象得到事件的有关实证,例如上面池塘来水的问题。实验实证则是后来人的发明,它可以通过人为地设置条件来“制造事件”,观察其发生机制;也可以通过人为地改变感觉条件来认识事件。以闪电为例,实验实证可以通过人为地制造闪电来观察它,也可以对自然界的闪电拍照后观察它。 
4、推理指的是按因果顺序从观察到的事实引出对于事实的看法, 特点是要求对于因果链上的每个因子的“逻辑合理性”进行检验,凡是能通过检验的就可以赋予“逻辑真”,进而继续逻辑过程,直到得出结论。例如上述水塘问题,人可以推理说“水是从别处飞过来的”。推理有“经验推理”和“虚拟推理”的分别。经验推理是建立在过往的经验的基础上,虚拟推理则是建立在想象的基础上。如上面的“水从别处飞过来的”推理就是虚拟推理。如果一个人曾经见过下雨,看见水塘里有水就推论说“水是来自天上”便属于经验推理。 
5、推理和实证可以在思维过程中交替使用。古人的观察手段有限,缺乏对于事件/事物的深层观察的能力,所以有关事件的深层因果关系的解释都是来自推理。 
三、现代科学和西医的难题 
1、简单来说,现代科学本质上指的是上面提到的“实验实证”方法。它的特点是通过人为地控制和/或设定事件发生的条件来增加事件发生的平率和可感知度,从而使完全受限于自然条件的“自然实证”的知识获取过程发生了极大的进步,使得可以被人通过逻辑思维加以认识的事件大大增加了,获得的知识的可靠性也大大增加了。特别要说明的是,现代科学所提供的“实验实证”手段和古人的“自然实证”的区别除了上面提到的进步外,极为重要的一点是实验实证方法的发展很快使之成为包括检测物质和能量两者的方法,并且能通过质能转换来建立两者的联系,这是“自然实证”没有的。 
用实验实证方法获得的知识便是人们通常所说的“科学知识”。所以,说某项知识(或知识体系)是否科学,决定的因素是看该知识是如何得到的。 
2、如前所述,“辨伪”是获得知识过程中无法避免的问题,对于通过实证方法获得的知识也是如此。科学方法(实验实证)发展出了一套辨伪方法,包括检验对象(即特定的想法)的可证伪性、实验条件的可重复性、逻辑上的自洽三个主要手段。后来的科学发展出现的问题说明科学的辨伪方法/手段并不总是可靠,构成科学的自身问题。 
在进一步讨论科学的自身问题前,有必要首先说明,如前所述,人类智慧的指向是了解世界和改变世界,所以人获得的知识也有这样的分类。科学知识因此有“理论知识”(目的为理解世界)、“应用知识”(目的为改变世界)之分。 
对于人类文明发展的影响来说,应用科学知识远比理论科学知识要大,“科学爆炸”主要是应用科学知识的“爆炸”。虽然理论知识是实用知识的基础,但两者并没有必然的“一损俱损,一荣俱荣”的关系,上面所说的“科学的自身问题”主要发生在理论科学知识范围,实用科学知识并没有因为那些问题而不能发展,而是在理论尴尬的同时发展得更快了。原因在于实用科学和理论科学所用的方法和研究的对象都有差别。 
3、理论科学领域的因果性颠覆等问题因此不能成为质疑实用科学知识的可靠性的充分理由。实用科学领域的主要问题是“复杂大系统是否可以预测”的问题,这是因为复杂大系统的因果关系的多向联系造成的,属于“高次方程是否有解”的类似问题。世界的因果性在实用科学领域至今仍然是事件间发生联系的基本规律,思维所赖以进行的逻辑性因此也是唯一适用的。 
4、运用科学方法建立的现代西医是实用科学,西医的基础医学部分构成西医的理论部分,临床医学构成其应用部分。这种划分容易造成与前面所说的“理论科学”和“实用科学”的混淆。简单的区别方法是:就整个科学体系而言的“理论科学”探究的是世界的起源和发展变化,其“实用知识”提供的是人能够具体地改变世界的方法,但两者间无法画出严格的界限。所以质能方程式提供的是对于物质世界的本原的解释,属于理论科学;运用它得出的可以用来制造原子弹的方程式则属于应用科学,属于“原子弹学”的基础部分,进一步发展的制造原子弹的技术则是“原子弹学”的应用部分。 
5、人体属于复杂大系统,系统的紊乱无法预测(即对于问题无法获得定义解);但简单局部问题可以预测(即问题可以获得定义解)。例如,死亡属于系统问题,个体的死亡时间和具体的原因无法预测。骨折属于简单局部问题,可以获得定义界。再比如,精神疾病属于系统问题,无法预测。心脏的房室隔缺损属于局部问题,有定义解。 
6、实用科学领域里的复杂大系统的预测困难源于问题本身的复杂和人类手段的有限,而不是思维的属性问题。科学方法的发明只是给人提供了另一种手段,这个手段证明是有限的,不是万能的。科学并没有改变思维功能的基本单位---神经元---的结构,实用科学领域所涉及的事件/现象仍然是属于因果世界,逻辑思维仍然是唯一的思维方法,实证和推理仍然是知识来源的两个过程。不论一个人如何相信科学方法的可靠性,他还是要同时依赖实证和推理两个方法获得知识。(举例略。) 
四、中医的未来 
1、我认为中医有效。中医的有效除了有无数的中医实践案例的支持,也有通过观察特定中草药的有效性进而从其中分离提纯并进一步合成相同的分子结构的化学药的现代药学研究案例的支持。这点我以为无须赘言。 
2、中医体系是古人通过逻辑思维,经由实证和推理建立的。只不过如前所述,古人由于观察能力的局限,古人主要是经由推理,其中又主要是经过“虚拟推理”来建立中医体系的。在古人在解决实证和虚拟的矛盾时,引入哲学解释来完善自己的系统,最后成为包括诊断和治疗两部分的中医体系。所以,和其他的古代知识体系一样,中医的理论体系自然无法通过现代科学的实验实证。用“中医的思维方法独特”来解释这种现象是没有说服力的,我前面已就此给出了论证。 
中医思想因此没有特殊的可以为现代科学所面临的困难提供帮助的价值。但是这不等于说中医毫无价值,我觉得中医还是有它特殊的地方。 
3、中医有效性如果的确存在,这种有效性就必然有因果解释,而且必须是可以实证的因果解释。我以为中医的实证困难在于中医系统的某些特殊性。 
中医的诊断手段是望、闻、问、切,分析起来可以看出,其中除了“切”以外,其他的手段也是今日西医仍然在用的手段,目的是用它来获得关于物质存在的实证。例如“望”可以获得黄疸存在的事实,“闻”可以获得糖尿的事实,“问”可以获得其他的事实。但是“切”则是一个特别的概念,因为它的目的是获得能量信号,而非直接的物质。 
中医的治疗手段包括药物、针灸、推拿、气功。除了药物是物质手段外,其他三个都是能量手段。 
由此可以看出,如果从中医的诊断中去掉“切”,治疗中只保留中药,则中医的“现代化”就很容易完成了。正是中医中的能量概念造成了中医的复杂性,这就是我要说的中医的特殊性。 
4、前面第三节里特别指出,现代实证包括质、能两部分,并且通过质能转换相联系,这是古人完全没有的概念,中医自然也没有质、能转换的概念。弄清这点就容易明白中医里的很多概念混乱问题。记得很久前讨论中医时老芦曾经举过好多例子说明中医的概念混乱,我认为其中大多是典型的质、能混用的例子。 
遗憾的是,国人在研究中医时似乎并没有注意到这一点,恐怕绝大部分努力放在力图证实中医概念的物质实证,例如力图发现经络的解剖学基础。其实中医治疗的针灸疗法的实质是在某个部位(穴位)施以能量,在另一个部位(病灶)获得能量(假定针灸方法的确有效)。这个能量的传递所通过的经络是古人的虚拟推理的产物,与其去证明它的解剖学存在,恐怕首先要弄明白是否存在这个能量传递。切脉则是中医诊断中通过在手前臂感受脉搏的动能变化来诊断病情。如果切脉可以诊断疾病,就必然存在脉动能量的变化和疾病有特异性联系。 
5、所以我认为中医的出路(即获得能够对于现代科学提供某种启示的地位)在于是否能建立疾病的特异能量谱系。中药部分无论其效果如何,其有效性总是要放在物质相互作用下面来解释的,不是新东西。而疾病的能量谱系这个概念才是中医特有的,需要加以证实的。西医里其实也有能量谱系和疾病的关系的概念,如心脑电图就是能量变化和组织生理变化的联系。但是西医里这样的联系的建立是通过实验实证(检测电磁波变化)建立起来的,不是“虚拟推理”。中医没有相应的实证手段,所以其理论只能是推理。如果中医真的是“充满智慧的”知识系统,不管这种“能量特异变化与特异疾病相关”的概念是如何产生的,它的证实在我看来都将是一项真正的“中国特色”。除此以外,中医就是一个古代知识体系,它为中国人服务过,现在还有人在用它,值得尊重;不过它还是要解决它的一些问题,如中药的毒性问题等。 

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