太極、兩儀、四象、八卦與DNA（一）

05-31

太極、兩儀、四象、八卦與DNA

一、引言

曾經有人把《周易》中的四象與DNA的四個鹼基對應起來，據此為基礎解釋DNA的四個鹼基的互補配對。並把《周易》中的六十四卦與DNA的六十四個遺傳密碼對應起來，認為《周易》中的六十四卦就是DNA的六十四個遺傳信息密碼。雖然數目相同，分別是四個和六十四個，但是這種對應似乎有些牽強，因而沒有的到人們的普遍認可和接受。

筆者在曾侯乙編鐘的音律體系一文中，從中國傳統文化入手，根據《周易》中的「太極生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦，八卦定乾坤。」的思想方法，研究了曾侯乙編鐘的生律方法。曾侯乙編鐘是一鍾雙音，一陰一陽，對應兩儀。宮、商、羽、徵四基，對應四象。四曾和四輔，對應八卦。筆者還在量子糾纏態的理論研究一文中，討論了能量最小原理與左旋和右旋以及陰陽平衡的關係。在這些研究中，筆者體會到中國傳統文化中的陰陽學說，以及太極、兩儀、四象和八卦的關係和結構是前人在實踐中總結出來的關於自然現象的規律。

本文在前人工作基礎上，根據《周易》中的陰陽學說，能量最小原理，以及「太極生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦，八卦定乾坤。」的思想方法，研究了DNA雙螺旋結構，解釋了DNA的鹼基配對、自我複製、RNA的轉錄、六十四個遺傳密碼的個數以及生命物質中的氨基酸和糖的偏手性等問題。

二、太極、兩儀、四象和八卦

《周易》是我國傳統文化的精髓．它利用八卦圖,以陰陽變化來說明宇宙萬物的一切現象，有「眾經之首」、「大道之源」和「天人之學」之稱．

《周易》的《繫辭上傳》中說：「易有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大業.」認為「太極」是派生萬物的本原，由太極分出陰陽「兩儀」，這陰陽兩儀相互作用，產生了由太陰、太陽、少陰、少陽組成的「四象」. 再由四象繼續與陰陽相互作用，於是便產生了由「乾、兌、離、震、撰、坎、艮、坤」組成的「八卦」，而八卦便可定吉凶禍福，主宰大業的成敗.上述太極、兩儀、四象和八卦之間的關係,可以用陰爻- -和陽爻——表示.

在《周易》中，用陰爻和陽爻表示的太極、兩儀、四象和八卦本質上是實數、複數、四元數和八元數的基底的一種表示.根據數學中推廣的Frobenius定理，實數域、複數域、四元數體和八元數代數是實數域上僅有的有限為維的交錯代數，它們的維數分別為1，2，4，8. 這是一個非常美的數學結構.《周易》八卦學說就是建立在這樣一個美的數學結構之上的.

陽

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陽陰

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太陽少陰少陽太陰

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乾兌離震撰坎艮坤

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圖1 太極、兩儀、四象和八卦的符號

三、能量最小原理與左旋性和右旋性

能量最小原理，是自然界的基本原理之一，許多自然現象以能量最小的方式存在和演化。能量最小原理對於宏觀現象和微觀現象都是適用的。

研究原子基態的電子的周期分布時，不僅要考慮泡利不相容原理而且還要考慮到能量最小原理。即電子的分布在不違背泡利原理的條件下將儘可能使體系的能量為最低。

不少植物的莖有強大的附著能力，比如葡萄、黃瓜、扁豆、牽牛花和常青藤.這些植物的細長而柔軟的莖隨風搖擺，一旦遇到一個可以作為支撐物的物體，就會緊緊地纏住，然後逐漸從柔順的直線形態轉變成堅韌的螺旋形態，成為一隻天然的螺圈彈簧，以抵抗強風襲擊。有趣的是所形成的螺旋線往往是一半是左旋，另一半是右旋。早在18世紀，植物學家就注意到了這個現象。1865年，英國著名科學家，進化論創始人達爾文（Darwin.C.）也觀察並研究過這個現象。

為了對攀附植物的這一現象給出科學的解釋，需要將植物的莖進行簡化。用力學的語言來說，就是把植物的莖簡化成一根細長的彈性桿。1859年，德國科學家克希霍夫已經建立了一個研究彈性細桿的理論。應用這個理論，做一些必要的推導和計算，就可以發現，攀附植物的莖從直線轉變為螺旋線的現象可以用彈性桿的平衡穩定性來解釋。穩定的平衡對應勢能的最小值，而不穩定的平衡對應勢能的最大值。筆者認為由細長而柔軟的植物莖所形成的彈簧的螺旋線，在一半是左旋，另一半是右旋的情況下，彈簧的彈性勢能最小。顯然能量最小原理使得植物莖所形成的彈簧的螺旋線，一半是左旋，另一半是右旋。左旋與右旋問題與能量最小原理對應。

手性是自然界的本質屬性之一，自然界中的氨基酸和糖都有L和D兩種對映體，在無人為外加因素時，天然的或實驗室合成物中L和D型分子出現的概率是相同的，都是外消旋體.筆者認為這也是能量最小原理在起作用。

我國古代流傳下來的太極圖由陰陽兩條魚組成，其實是左旋和右旋的示意圖. 太極圖的陰陽魚是握在一起的左手和右手，兩隻魚眼是手的大拇指的指向，魚頭是手與手腕子相連的部分，魚尾是手指頭的那部分. 把手蜷起來，半握著，把大拇指的方向指向眼睛，就會看到一隻陰陽魚。黑色和白色是數學中黑白群的兩種顏色，也相當於物理學中用來描述磁場方向的兩種符號⊙和 . 「一陰一陽之為道」，筆者認為「道」在這裡指的是規律，是能量最小原理。陰陽平衡的時候，能量最小。

四、一鍾雙音與DNA雙鏈結構

曾侯乙編鐘都是一鍾雙音的，而且大多數兩個音之間的關係為小三度關係。曾侯乙編鐘的上層二組和三組的鈕鍾，是用來定音的律鍾，所發的音都是小三度關係的，小三度關係是三個半音，因此一定是一陰一陽的。所以曾侯乙編鐘把十二律分成了陰陽兩類。是太極生兩儀，的實際例子。不僅曾侯乙編鐘是一鍾雙音，古代的編鐘大多數都是一鍾雙音，且是小三度關係，是一個陽律和一個陰律結構。一般的，任意一個瓶子、一個碗或一個固態物體，等等，都可以敲擊出兩個聲音，接近三度關係，是陰陽結構。更為一般，許多事物都與陰陽概念有關，陰陽概念是古人在觀測萬物以後總結出來的，陰陽學說有著豐富的物質基礎。

所有的DNA都是雙鏈結構，反向平行，互相纏繞在一起。這裡根據陰陽學說，把這兩個鏈分為一個陰鏈和一個陽鏈，也是陰陽結構。一個陰一個陽的結構能量小，且能保持平衡狀態，因此結合在一起的兩個鏈一定是一個陰鏈和一個陽鏈。

DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；鹼基排列在內側。陽鏈上的脫氧核糖是陰的，磷酸是陽的。陰鏈上的脫氧核糖是陽的，磷酸是陰的。脫氧核糖和磷酸的陰陽是DNA的雙鏈的陰陽中的陰陽。陰陽之中又有陰陽。

在生物學中，DNA分子的兩個鏈，還有義鏈和反義鏈之分。正好符合一個陰鏈一個陽鏈的結構。DNA分子在進行轉錄的時候，只有義鏈具有轉錄功能，而反義鏈無轉錄功能。陰陽與雌雄、男女、正反等對應，因此義鏈是陰鏈、雌鏈、母鏈，或陽鏈、雄鏈、男鏈中的一種，具有轉錄功能。這種轉錄過程是由義鏈（雌鏈）完成的，與雌性具有生殖功能，而雄性不能生殖類似。

五、四基、四象和四鹼基

曾侯乙編鐘的銘文中的一個重要的基本概念是四基。四基是由宮、商、徵、羽四個音組成。曾侯乙編鐘的四基，與《周易》中的四象對應。