伊里亞·普里戈金(Ilya Prigogine,1977 年的諾貝爾化學獎)提出耗散結構理論(Dissipative Structure Theory)為生物秩序與代謝的精細調控提供物理化學基礎
•
非平衡熱力學與生命秩序: 普里戈金等人發展的理論動機之一,是為生物秩序與代謝的精細調控提供物理化學基礎,解釋遠離平衡系統如何朝更高複雜度結構演化並維持低熵態。
• 核心機制: 開放性、非線性耦合、臨界條件下漲落的放大、以及藉耗散維持的宏觀秩序(如化學振盪、對流單元),這些在生命系統中以代謝網絡、離子通道節律、微循環動力等形式呈現。
• 資訊與耗散的擴展視角: 最新研究提出「資訊散逸系統」可與熱力學耗散並行,共同支撐生命的出現、穩定與崩解,為生物調控與適應提供可量化的訊息動力學框架。
1.細胞相干與代謝耦合:
假說重點: 細胞群體可能呈現時間—頻率上的相干活動(如代謝振盪、膜電位節律),相干性提升時,系統更能抵抗雜訊而維持有序耗散。
可檢驗指標:
• 頻譜標記: 代謝/膜電活動的穩定振盪頻段、相干長度。
• 穩態恢復: 受擾後回復時間常數、臨界閾值(bifurcation point)。
• 能流效率: ATP產率/氧耗比、質子動力勢穩定度。
• 健康意涵: 相干下降可能預示代謝彈性降低、對壓力易感,反之亦然。
2.跨尺度耦合與相變:
• 假說重點: 組織—器官—整體的能量與資訊流呈現多尺度耦合;慢性壓力或環境負荷可推動系統靠近臨界性,觸發「不良相變」(失眠、心率變異性降低等)。
• 可檢驗指標:
• 心率變異性(HRV)非線性指標: DFA、樣本熵、Poincaré圖形態。
• 微循環動力: 激光多普勒流變的自組織頻譜。
• 神經振盪: EEG相干/交互熵在壓力干預下的變化。
• 健康意涵: 介入若能把系統從臨界邊緣拉回(提升變異性與可塑性),可視為耗散結構的「重整」。
3.環境能流調制:
• 假說重點: 光、生物電磁與機械微動可作為外源能流,調整局部耗散結構的穩定性。
• 可檢驗指標:
• 劑量—反應曲線: 低強度刺激的雙相效應(hormesis)。
• 空間—時間秩序: 刺激後代謝/電生理的圖樣形成(pattern formation)。
• 健康意涵: 若能量輸入與系統內在非線性匹配,可能促進從無序到有序的過渡;失配則可能加劇不穩定。
| Topic |
中文 |
English |
日本語 |
| Core definition |
耗散結構是遠離平衡的開放系統,透過能量與物質的交換,在非線性與漲落作用下自發形成並維持的有序結構。 |
Dissipative structures are ordered states in open, far‑from‑equilibrium systems that emerge via nonlinear dynamics and amplified fluctuations, maintained by continuous energy/matter exchange. |
散逸構造は、平衡から遠く離れた開放系において、非線形動力学とゆらぎの増幅により自発的に生じ、エネルギー・物質の継続的交換で維持される秩序構造。 |
| Biological link (established) |
非平衡熱力學為生命低熵維持與代謝調控提供物理化學基礎,支持「秩序由耗散維持」。 |
Non‑equilibrium thermodynamics provides a physico‑chemical basis for biological order, low entropy maintenance, and metabolic regulation. |
非平衡熱力学は、生体の秩序維持(低エントロピー)や代謝調整に物理化学的基盤を与える。 |
| Health relevance (conceptual) |
生理穩態可視為多尺度耗散結構網絡;壓力、營養、環境能流改變可促成相變(失衡或重整)。 |
Physiological homeostasis can be viewed as multi‑scale networks of dissipative structures; stress, nutrition, and environmental energy flows can drive transitions (breakdown or re‑ordering). |
生理的ホメオスタシスは多階層の散逸構造ネットワークとして捉えられ、ストレス・栄養・環境エネルギー流が転移(破綻/再編)を誘発し得る。 |
| Quantum energy medicine stance |
量子層面的協同與相干可能影響耗散結構的穩定性;需以可重複的生物物理測量驗證。 |
Quantum‑level coherence or coupling may modulate dissipative stability; requires rigorous, reproducible biophysical measurement. |
量子レベルの相関・相互作用が散逸構造の安定性に影響し得るが、厳密な生体物理計測での再現性検証が必要。 |