人体研究日趋数学化

血压:120/80

胆固醇:180

低密度脂蛋白/高密度脂蛋白:179/47

甘油三酯:189

葡萄糖:80

体温:36.8℃

在今天的医学上,病人经受着数字和比率的轰击,用它们分析我们的健康,分析我们身体的状态如何. 医生们力图确定正常数值的范围.数字和数学看来到处都是. 事实上,在我们的身体里,我们的心血管系统网络被我们的身体用来引发动作的电脉冲、细胞相互联络的方式、我们骨骼的设计、基因的实际分子构造──这一切都具有数学原理. 因此,在用数量表示人体功能的努力中,科学和医学就求助于数字和其他数学概念. 例如,已经设计出一些仪器,把身体的电脉冲转化成正弦曲线,从而使输出得以比较. 从心电图、肌电图、超声波诊断结果上显示出来的是曲线的形状、振幅和相移,所有这些对于受过训练的技术人员都是资料. 数字、比率和坐标图是数学适用于我们身体的一些方面. 让我们考查另外一些数学概念,看看它们是怎样与身体相联系的.

如果你认为把密码和玛雅象形文字译解出来是富有刺激性和挑战性的,你可以想象自己能解开被身体用于通信的分子密码.目前科学已经发现白血球与大脑相联系.身心之间通过许多生物化学制品的总汇互相联络. 译解这些细胞间的通信密码,将对医学产生惊人的影响,正像我们增加了对遗传密码的了解,正在揭示健康领域的许多细节一样. DNA中双螺旋线的发现是另一个数学现象. 但是螺旋线并不是存在于人体中的唯一的螺线.等角螺线存在于许多关于生物生长的领域——可能因为它的形状不随生长而改变. 你可以在你头上的头发、身上的骨头、内耳的耳蜗、脐带,甚至你的指纹印迹的生长模式中找寻等角螺线.

身体的物理学和物理性质也导致其他数学概念. 身体是对称的,这有助于使它获得平衡和重心. 脊柱的三条曲线除了实现平衡外,在健康方面和使身体获得体力以抬起自己的体重及其他负载方面都很重要.艺术家们例如伦纳多·达·芬奇和阿尔布雷希特·丢勒都试图表明身体符合各种不同的比例和量度,例如黄金分割.

听起来可能令人惊讶的是,在分子层次上研究人体,我们发现了数学的迹象.在侵入人体的各种病毒的形状和形式中,存在着几何形状,例如各种多面体和网格球顶结构. 在艾滋病病毒(HTLV-1)中,发现了二十面体对称和一个网格球顶结构. DNA构形中的纽结点已经促使科学家们用纽结理论中的数学发现去研究由DNA链所形成的环和纽结.纽结理论中的发现和来自各种不同几何学的概念已经被证明为遗传工程研究中的无价之宝.

科学研究与数学的结合,对于发现人体奥秘和分析人体功能来说,是必要的. ■

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