rovinne's brain wave

在交叉和融合中发展的生物力学

转自科研中国SciEi.com

摘要  本文在对生物力学简要介绍的基础上，着重讨论了生物力学及其他学科的交叉和融合，并大胆地预测了学科发展的前景。文章最后对力学生物学做了简要介绍，讨论了其中几个关键技术问题。
关键词  生物力学  生物医学工程  交叉  发展  力学生物学  

1.概述
生物力学( Biomechanics)是解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等学科相互结合、相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科。生物力学与生物医学工程的关系就像与力学与其他自然科学的关系一样，它是生物医学工程学的理论基础之一，也是生物医学工程最重要的应用基础之一。如果没有生物力学，则很多生物学的、医学的现象就不可能解释，很多生物学的、医学的问题就难以解决。当然，在共同解决同一生物学或医学问题过程中，生物力学的理论和技术要求也极大地促进了生物医学工程学其他分支的发展。正是在这种没有边界的合作中，生物力学才逐渐完善并发展起来。[1][2]
力学是近代自然科学中最先发展起来的，理论体系最完备的学科。它的发展和在各领域应用引领了整个自然科学的革命。与此同时，由于本身的复杂性和特殊性，生物学和医学仍然具有很大的经验性。生物力学本身是将成熟的力学原理应用于医学和生物学，为医学和生物学的理论化和精确化提供服务的一门学科。自产生伊始，交叉性和融合性就作为这门学科的本质而存在，这个本质也奠定了生物力学的地位。

2.生物力学与其他学科的交叉和融合
2.1 生物材料学与生物力学唇齿相依
生物材料学(Biomaterial)是研究和人体机体相适应的，以诊断治疗或替换体内组织、器官或增进其功能的材料的一门学科。力学特性是生物材料的基本性质，任何人工的生物材料在与生物体的接触中必须满足一定的力学要求，并保证与生物体的力学相容性。生物材料力学的研究对象就是生物材料所具有的力学特性，狭义的生物材料可以只看作是组成生物体的材料，是生命的基本组成部分。研究其力学性能就要给出生物材料的本构方程。由于生物材料一般并不简单地服从以胡克定律为基础的弹性力学规律，也不单单服从以牛顿粘性定律为基础的流体力学规律，其应力不仅与应变有关，还与流动因素有关，这种研究物质变形的科学为流变学（Rheology）,与生物有关的流变学称为生物流变学（Biorheology）。从某种学科分类角度，生物流体力学和生物固体力学都是对生物材料的力学特性的概括和总结。[3]
组织工程学的产生为我们指引了新一代生物材料的方向——组织工程产品。有鉴于组织工程的特殊地位，本文将另外涉及。
2．2 医学成像和图像处理技术在生物力学研究方法中的重要应用
医学成像把生物体中的有关信息以图像的形式提取并显示出来，目前超声成像，CT、磁共振成像，放射性提素成像等已在临床上广泛应用。医学图像处理是对已获得的图像进行分析、识别、分割、解释和分类，包括进行三维重建与显示等。工程上广泛使用的有限元法也是生物力学重要的研究手段之一。有限元模型的建立是进行有限元网格划分和计算的基础，由于生物组织本身难于直接测量的特点，必须借助医学图像来建立模型。目前的方法大多是采用自动或交互式人机对话方式获得CT断层影像的轮廓数据，进而进行三维重建。鉴于国内大多数医院CT机都不具备图像轮廓数据的输出功能，一些学者则采用胶片扫描方法获取CT图像数据，并在扫描CT片时通过设定对比度、亮度等参数来区别不同组织。还有学者研究开发了基于医学图像通讯标准（DICOM）存储格式的图像处理软件。此类软件不仅可以直接读入CT机输出的通用图像数据文件，存储在计算机中；而且还可采用直方图修正法来改善图像质量，采用高斯滤波进行图像平滑以减少噪声，同时又采用Sobel梯度算子检测边缘。[4]
2.3 硕果累累的的运动生物力学之花
运动生物力学（Sport Biomechanics）是研究人体运动力学规律的科学，它以体育动作为核心，运用生物学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作规律，并根据影响人体运动的内部和外部条件，寻求人体运动技术的合理性和最佳化。它是体育学、力学和生物学的学科交叉，但并不是学科的简单的、机械的叠加。运动生物力学是生物力学的一个分支,又是体育科学中最具有科技含量的学科之一， 从它是形成发展来看, 是在近几十年内由普通生物力学的成就而产生的。1972年，在美国宾夕法尼亚大学第四届国际生物力学大会上，运动生物力学从生物力学中独立出来。1980 年我国在成立体育科学学会的同时, 成立了运动生物力学学会, 进一步标志了运动生物力学从生物力学中独立, 而成为一门正式学科。但是运动生物力学与生物医学工程学科有着与生俱来的千丝万缕的联系。[5]
运动生物力学的任务大致可分为以下几点： （1）人体结构与运动功能之间的相互关系；（2）人体技术动作的规律；（3） 运动技术的最佳化；（4） 研究、设计改进运动器械；（5）运动损伤的原因和处理措施；（6）为体育选材提供生物力学参数。另外，运动生物力学研究除继续对竞技体育进行研究外，还应向青少年、老年人、残疾人的体育运动、军事技术动作以及与人体有关的一些设备，向非奥运项目延伸将是运动生物力学研究的重要发展方向。这客观上就需要与老年病学、康复医学、军事学科，甚至社会科学相交叉合作。可以设想，运动生物力学对艺术领域的渗透，可能有助于舞蹈、杂技、电影特技等方面的发展，对时尚的极限运动也有指导作用。[6]
2.4 仿生学是生命科学对工程技术的反哺
仿生学（Bionics）是研究生物系统的结构、性状、原理和行为，为工程技术提供提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学，是一门生命科学、物质科学、数学与力学、信息科学、工程技术及系统科学等学科交叉的新理论。
生物力学仿生学是仿生学中重要的一个分支。生物力学仿生学之目的是创造模拟人或动物肌肉的器官。例如按照昆虫飞行原理制造“扑翅机”已经飞上天空。原苏联南极探测队模仿企鹅特殊运动方式制造雪地汽车, 在深雪上行驶速度每小时五十公里。不光是现代动物就是古生物学所研究的现已绝灭了的动物, 也能作为生物原型的模型,而且后者的构造往往更加简单。原苏联按照古代恐龙牙齿配置了二重“钻头”, 使钻探速度提高一倍半到两倍。[7]
仿生学与传统的力学、机构学、机械设计、传感技术, 以及电气液压驱动、自动控制工程和人工智能等学科领域相结合，构成了当今蓬勃发展的机器人学。
2.5 医学发展的新领域——航天医学或太空医学
航天医学或太空医学是在航空医学的基础上逐渐发展起来的，其主要任务是研究和解决人在航天中的安全、健康和保持工作能力有关的医学问题，它涉及基础医学、临床医学和预防医学的许多学科，与心理学、工效学、医用电子工程、生物力学、生命保障和防护救生工程等密切联系，是一门综合性应用学科。千百年来全世界的医学成就, 是在特定的地球表面引力场、地理、地质、气象、水文、生态以及诸多地表因素综合影响下形成和发展起来的。外太空则与地表完全不同。在航天发射和在太空飞行过程中, 会遇到超重、失重、高温、低温、高压、低压、真空、高能粒子辐射、宇宙背景辐射、太阳风、质子流、紫外线、X 射线、γ射线以及各种波长和频率的电磁辐射等等。这些特殊时空环境条件将会对人体构成致命的伤害。医学必须与其他许多学科的最新成就相融合形成多学科综合体才能解决宇宙飞行员进入太空, 在太空行走、太空作业甚至着陆于其他星球时所遇到的极其复杂的航天医学问题。[8]
飞船从发射到返回的全过程,航天员将不同程度地受到振动、噪声、加速度(冲击、过载和旋转) 等力学因素的作用。这些力学因素不仅可能影响航天员的工作效率,超过一定范围后还会影响到乘员的健康与安全。例如，长时间的失重状态对宇航员各生理系统产生明显的影响。由于脱离地球引力场, 宇航员的血液和体液分布将发生改变。宇航员脊柱承受大气压力减弱及重力消失,椎间盘发生膨胀,脊柱被拉长,腰围缩小,导致身高增加。地球引力控制着骨骼肌所产生的机械力, 一旦脱离地球引力, 这些抗地球引力的骨骼肌将逐渐萎缩。在失重状态下,肌肉运动自主性降低。在舱内运动受到限制。在失重状态下, 另一个严重问题是钙质和矿物质流失以及骨质疏松。生物力学在处理这些问题过程中有不可取代的作用。[9]
值得一提的是，医学在太空中的实践可能最终导致人类对生命本质的进一步认识。反应在细胞生物力学方面，已经可以肯定地说，失重带来的种种效应是在细胞水平上产生的。法国一个研究小组发现，重力对于细胞结构的形成至关重要。发育中的细胞只有在重力的作用下才能将细胞中的微管形成平行的或圆形的细胞支架，正是细胞的支架使细胞得以保持自己的形状。所以正是重力的方向导致了细胞的样式和结构的存在，也许还在地球生命的形成过程中发挥了重要作用。[10]
2.6 让技术人性化的科学——人机工程学（Ergonomics）
人机工程学是研究人、机及环境之间相互作用的学科,通常指在研究如何使设计的机械设备系统或人机系统或人机环境系统最大限度地适合人类的形态、生理和心理特征,以求达到安全、舒适、高效生产和工作的目的。该学科在其自身发展过程中,逐步打破了各学科之间的界限,并有机地融合了各相关学科的理论,不断地完善了自身的基本概念、理论体系、研究方法以及技术标准和规范,从而形成了一门应用研究范围都极为广泛的综合性学科。人机工程学研究的内容主要集中在: ①人类的特性。人体能力和特性如持续体力劳动能力、身体尺寸、力量、劳动姿势及反应、理解、决定和学习等精神方面特性和能力。②人和机器的关系。显示、控制、信息流动和自动化过程中的人机界面。③环境条件。热、照明、噪声、湿度、振动及其他影响舒适的因素。④劳动方面。疲劳、紧张、错误和事故、安全、人和劳动的协调、耐受力、产量及效率。[11][12]
生物力学在人机工程学中有重要应用，与生理学和工程学科共同构筑了人机工程学的学科基础。引领该学科发展的是古老的机械科学，这门学科本身存在着大量的力学问题，当这些传统的力学问题与人体发生作用时，对生物力学的考虑是必然的。例如在机械操作过程中必须考虑手的生理特征和运动特征，人的肢体受生理和习惯的制约，其运动的速度和准确性都不同。肢体的用力与人的姿势、着力点、用力方向、施力方式和人的疲劳程度有关，研究人的用力范围是为了在人有效的施力范围内，充分发挥人的潜力而不致疲劳，为确定操纵力的大小及操纵器的形状和安放位置，操纵方式提供设计依据。另外，工作中机器的噪声、振动等因素对劳动者造成的损伤，涉及职业病学等，也有不同层次的生物力学问题。人机工程学与航天技术等学科的结合，构成了航天医学的框架，已有论述。
2.7 生物力学在中医工程的中的作用
中国的生物力学研究，有相当一部分与中国传统医学结合。因而在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。中医工程学是现代生物医学工程学的一个重要分支，其定义和内涵，与生物医学工程学甚相类似。然而，中医工程学又具有它本身的特点。祖国传统医学博大精深，在走向现代化的过程中，生物力学起了重要的推动作用。中医很注重物理疗法，在针灸、推拿、火罐等传统疗法中包含了大量的生物力学问题。近年来很多专家致力于用现代科学解释中医的合理性，并寻求新的替代疗法，取得了很多进展。有专家提出生物力学模型研究中医推拿摆动类手法的血液流变学机理，用具有轴向运动狭窄动脉管内动脉流研究这种手法，线化Navier-Stokes方程组的解显示血流速发生了变化，平均血流量增加。[13]也有学者将标本固定于生物力学材料实验机(MTS) 应用计算机定量控制,同时使用ABAQUS6.1有限元软件建立腰椎L4～5有限元模型,分别模拟斜扳手法、坐位旋转和牵扳手法进行研究，取得了很好的效果。[14]另外，由于中医正骨的独特疗效，对其中的生物力学问题分析也已经展开。
2.8 生物力学在农业科学研究中的应用
食品物性学最早起源于对食品粘弹性的研究，在食品物性学中，发展最早的是食品力学方面的研究，食品力学的中心是食品流变学，食品流变学的基础是流体力学和粘弹性理论。这些都是生物力学的题中之义。[15]物理刺激对植物的生长产生的影响开始引起人们的注意，其中环境应力对植物的生长和次生代谢的影响尤为重要。因为植物次生代谢的产物是某些药物和化工原料的重要来源，进一步的研究有着广阔的应用前景。[16]再者，可以植物根系最大抗拉强度代表根系材料的受力潜能，探讨植物根系网的固土性能，可作为评判根系网的固土刚性的一个有效指标，为利用生物软措施代替或部分代替工程措施的作用，固土护坡防止土壤侵蚀及滑坡崩岗的灾害治理提供了力学理论依据。[17]可以预测的是，对力学与植物形态的变化的研究与园艺学、美学的结合将触发该领域的革命。
重力与植物生长关系问题最早可追溯到达尔文时代，当代对微重力和模拟微重力对植物生长发育的影响的研究是空间生命科学的一部分。采用空间飞行器及地基模拟回旋器对微重力和模拟微重力条件影响下的植物个体生长发育的研究，着重了微重力和模拟微重力对植物内在生理生化特性的变化的影响，研究表明植物对微重力的应激反应首先是引起细胞内钙分布、浓度发生变化，并且以钙作为第二信使介导相关酶活性发生变化。今后的研究应着重于相关基因的差异表达及微重力改善陈种萌发活力、次生代谢产物积累、原生质融合等方面的机理及应用模式研究。[18]
2.9 生物传热传质学和生物热力学及其他
生物传热传质学和生物热力学是工程热物理学横向发展的产物，也是生物医学工程发展的客观要求。它们与生物力学交相辉映，协同发展，有着相似的研究方法，有着共同的研究对象，所以存在千丝万缕的内在联系。与之相关的学科还包括生物能力学、热生物学、生物控制论、生物声学等。各学科研究成果的抽象也为哲学的发展提供了基础，增进了人类对宇宙和自身的认识。[19]
可以认为，古生物学的研究恰当的引入生物力学，将有助于研究生物的进化和环境的演变，甚至有助于揭开人类演变之谜。因为人类从猿到人的演变，一个重要特征是骨骼形态的变化，即骨骼形态由俯姿到立姿的变化，这和人类的劳动生存姿态由俯姿到立姿密切相关，这是一个力学过程。另外，对生物组织材料力学性能的认识已经有了一定的基础，随着组织工程研究的发展和工业对高性能材料的需求，生物医学工程产业可能会对工业提供部分耐磨性优良，强度高，具有自组织性和自修复性的材料，甚至可以预言生物机器的研制。这将进一步挑战人类伦理极限，由此而带来的技术的、社会的效应暂时难以预测。


3 生物力学发展的新阶段——力学生物学（mechanobiology）
生物体的结构和功能决定了其力学特性，而力学特性也能反过来调节生物体的结构和功能，使它发生适应性的改变。上世纪九十年代以来，生物力学研究深入到细胞水平，应力-生长关系以及细胞力学行为如粘附与运动等成了研究的焦点，逐渐形成了一个新兴的交叉学科“力学生物学”。力学生物学是研究力学环境（刺激）对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体的力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程，如：生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系，从而发展有疗效的或有诊断意义的新技术。生物医学工程的一些新生领域，如组织工程、生物功能材料、生物芯片、新型生物传感器等，也为力学生物学的发展提供了新机会、新导向。由于其中关系错综复杂，本文仅讨论其中三个典型问题，以期起到抛砖引玉的作用。
3.1 DNA分子手术中的纳米生物力学问题
DNA分子手术是指以机械方法和力学原理为基础，利用纳米操纵技术（如原子力显微镜技术），希望达到对单个DNA分子进行定位的切割、移动、折叠、修饰、缝合、导入等，能够实现自然或者常规分子生物学方法无法实现的操作。最近几年，利用原子力显微镜操纵纳米颗粒、纳米碳管的技术日渐成熟。但是，针对生物分子的纳米操纵，还存在诸多问题。一方面，由于生物分子与AFM针尖的相互作用比较复杂，使得精确可控的操纵比较困难。另一方面，由于缺乏对生物分子力学性质的研究基础，使得操纵时力学量的控制与选择比较困难。其中，DNA分子在外力作用下如何相变、断裂以及折叠，是一个纳米生物力学问题，也是DNA分子手术技术中的核心基础科学问题。[20][21]
3.2组织工程中的生物力学问题
组织工程（Tissue Engineering ）是近十年来兴起的一个新的前沿领域，是应用工程科学和生命科学的原理和方法，来解释正常的和病理的哺乳动物的组织和器官的结构功能关系，并且发展具有生物活性的人工代替物来恢复、维持或提高组织器官的功能。组织工程的科学内涵有三个紧密结合的部分：（1）.对哺乳动物组织器官正常的和病理的结构功能关系定量的认识；（2）.在可控可重复条件下通过哺乳动物特定细胞的体外培养形成具有活性的生物替代物；（3）.离体培养组织或生物替代物植入后和机体组织的相互作用和整合。[22][23]
生物力学都是组织工程的不可或缺的基础，主要体现在组织工程研究中必然遇到的问题：（1）组织器官在体力学环境应力分布等的分析和在体力学环境外模拟调控；（2 ）应力与细胞发育增殖分化的关系；（3 ）细胞与材料表面之间的mechano-chemical effects；（4 ）细胞黏附、变形和运动的力学规律及生物学图式形成和变化的动力学规律；（5） 离体培养组织植入体内后和机体组织的相互作用；（6） 细胞和组织三维培养系统的流动和传质规律；（7 ）离体培养组织的力学性能及其和自然组织性能的比较。等等。[24]
3.3 力学生物学研究的细胞力学加载技术
由于人体细胞的尺度在十几至几十个微米之间, 而细胞膜的厚度仅有几个纳米至几十个纳米，因此, 常规的宏观力学加载方法和实验技术无法直接使用。 但对于细胞力学来讲, 其研究的关键则是取决于细胞的加载和实验技术。所以寻找合适的细胞加载方法和细胞变形及相关的生物学测量手段将是细胞力学所面临的首要问题。
不同的细胞在研究过程中所需要的应力形式不同，加载的方式也不同。对单细胞加载的典型方式是微管吸吮技术和探压技术，其中前者应用比较成熟。由于试验条件的限制，多数研究的是对细胞群体进行加载。在对多细胞进行力学加载的试验中，适宜产生剪切应力的加载方式是流变学加载，其中又以流动小室加载技术应用最广。适宜产生正应力的加载方式是基底应变加载技术。将这两种加载技术配合起来使用，可以模拟大多数人体细胞实际受力情况。[25]
细胞力学实验技术在力学生物学研究中占有十分重要的地位, 但就目前情况来看, 细胞力学实验技术还远远不能满足研究发展的需要。一个明显的例子就是, 不同的实验技术所获得的实验结果可比性较差。 这除了说明细胞本身力学性能的复杂性以外, 对于实验技术而言无论是实验手段、方法、原理都有待进一步去研究。 还需要借助于声、光、电、磁等其它学科的技术, 对原有的实验技术加以改进和完善。特别是针对细胞的大变形, 主动变形以及在细胞加载过程中, 如何实时精确地测量细胞的应力、应变以及细胞的力学信号转导机理等将是细胞力学实验技术下一步要做的工作。
4 总结
现代科学一方面不断分化，产生新的学科，另一方面学科间不断交叉融合，碰撞出理性的火花。生物力学本质上是学科分化和交叉的产物。伴随着科学的发展，尤其是生命科学的突飞猛进和各领域的科学问题层层展开，生物力学将继续向纵深挺进和横向拓展。我们很容易定义生物力学的中心，却很难寻找到它的边界，任何人为为其发展设置障碍的做法都是不明智的。

   
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上帝对挪亚说：你要用歌斐木（柏木）造一只方舟，分一间一间的造，里外抹上松香。方舟的造法乃是这样：要长300肘，宽50肘，高30肘。

这里：300/50 约等于  0.618×10

50/30 约等于1.618

1.618=1/0.618

我们的时空维数为1.618×1.618×1.618=4.236

作者：张凤年（无锡市第六人民医院214092zhang-fengnian@hotmail.com）

关键词 统一理论（万物理论），系统自组织，矢向右旋，反偶（右旋反相），氧化还原，能态调节，运动方式推进。
摘要 作者以万物都具备自组织性这一基本宇宙事实为根据，突破传统科学在观念上狭隘和方法论上分裂的障碍，建立了描述宇宙根本规律的非对称统一理论——广义进化论。此举使整个自然科学融为一体，为人们在理解自然本身性质和规律的前提下从事科学技术和其他一切活动提供了基础理论。本文纲领性地介绍该理论。

浩瀚广宇斗转星移，生灵万类相竟自由。世界到底是什么？我们如何说清楚宇宙万物之所以这样，我们之所以在其中存在和发展的自然理由？ 事实上，世界仅表征为系统：粒子、原子、分子、细胞、人类、物种、天体和星系……都是系统；任何系统，既是其内部可继续分解的从属系统的自组织整合，又是一个较大的、直至无穷大系统的从属系统，在其中参与自组织整合。自组织为系统，是我们宇宙的基本事实。这事实提示我们产生这样的基本判断： 世界本质彻底同一，规律普遍同样，它是一整个以系统为表征实体的时空演化体系。 此即广义进化观点。它要求我们对世界作彻底简单到无穷复杂的统一性考察。
一、 关于自然界彻底简单的能本性
（一）系统自然行为的简单性是自旋性，系统自旋是统一的矢向右旋（右旋） 以“右手法则”处理任何自旋体，可以获得统一的“矢向右旋”（ 自旋轴有严格方向的右手性自旋）。例如：以右手“握住”地球，让四指方向顺同自西向东的旋向，伸直拇指的南北方向为轴矢向，这就是“矢向右旋”；可简称为右旋。 左旋是以左手反矢向理解的矢向右旋（右旋）。自旋性是统一的右旋（矢向右旋）性，它反映自然界本身的简单性。
（二）系统右旋（矢向右旋）体现简单规律性，呈不对称的氧化还原性
发现所有的自旋体（右旋体）都呈“氧化－还原”两性极化。例如：地球的矢向极（北极）能量自由度较大，向太空释放能量而显“氧化”性；其反矢向极（南极）能量较为束缚，从太空吸收能量而显“还原”性；南极吸收能量的能力偏大于北极释放能量的能力，使地球偏还原性（北极为海洋，上空大气层明显较厚，有周期性能量喷发；其南极为大陆，上空大气层明显较薄而出现臭氧洞，并有周期性能量吸收而使太空物体多于南极坠落）。自旋体不对称，呈负熵的氧化还原性。
（三）统一场——氧化还原场
自旋体周围存在统一性质的能量场，即——微分态能以右旋“能力线”形式出自氧化极、入于还原极，在自旋体周围空间形成的反矢向包围的场——氧化还原场。此场偏还原性，在物理学被反相理解为磁场，如：地球的能力线出自北极（磁S极）、入于南极（磁N极），这与磁力线的理解正好相反。
自旋体的能力线场是发生一切相互作用，产生既吸引、又排斥的相互作用力的统一场。一切相互作用关系是反偶——右旋反相抗衡偶合。
（四）自然存在的彻底简单状态——真空
在时间的无限遥远的史前，任何实体系统尚未自组织发生之时，存在只能是一种彻底简单的原始存在状态，即——无限微分态的矢向右旋能分布的无限开放的空间——“极限无”时空背景——真空状态。真空是彻底简单、彻底非对称、自由度无限的规范场，它凭借其能本性会自发创生并永恒支持宇宙按统一规律的时空序演绎自组织为系统的万物万事。
二、宇宙总规范——广义进化原理及其对科学基本理论问题的根本解决
根据以上事实、判断和发现，可以产生如下关于宇宙能量运动的总规范： 宇宙除了无穷量无限可分的能量的绝对向心束缚、相对离心自由地永恒运动外，没有别的东西（质能同一）； 能量除了“矢向右旋”而呈普遍负性（负墒性）外，没有别的本性（能性同一）。 这就是包括“质能同一”和“ 能性同一”两层含义的广义进化原理。它反映了真空性质，规范了任何载能实体（系统）都是负熵的，相互之间绝对向心束缚、相对离心自由运动的活性能量系统。 广义进化原理已经在总体上反映了宇宙根本规律，它可以统一处理自然科学理论问题，实现对宇宙万物的根源性理解。
（一）解释光子结构与行为的统一
1．光子的结构能主体——主能体（主能环）
光子单体拥有的能量仍然是可分微的，这些微分态能在绝对向心束缚运动中形成一个矢向右旋的能流环——主能环。主能环遵循两种右旋：
（1）主能环右旋：即整个主能环以自旋频率v作矢向右旋。
（2）环流能右旋：即在主能环中束缚运动的微分态能沿线速度方向右螺旋运行。
两种右旋都适用右手法则理解（图略）。
光子的能域在0与∞之间。
证明光子单体（主能体）半径（R）与其能量（Er）、频率（v）成反比例相关性：越是高能、高频的光子，其半径越小；而越是低能、低频长波的光子，其半径越大；一个无限高能、高频振荡趋势的光子半径趋于零，反之，一个无限低能、低频趋势的光子半径趋于无穷大（式子略）。
2．光子的能力线场
在光子主能环中束缚运行的微分态能，由于时空差，其中较自由、较高速率的成份会沿线速度方向和旋开方向离心，使主能环能量分布不均。能量在主能环中的向前、向心趋势与向外旋开趋势并存，使主能环体出现一个薄弱的“接点”。此处有少量自由以能力线形式泄射而出，右旋环绕主能环一周后进入环流能（图略）。
光子主能环接点发射能力线，其以不同自由度分布于环体周围空间，形成反矢向包围主能体的能力线场（图略）。
3．光子结构能的全活性束缚
光子单体“看上去”是一个中心为球体，其矢向极、反矢向极分别体现氧化和还原两性极化，交替释放和吸收能力线，维系着一个反矢向包围中心球体（主能体）的能力线场（能场）的自旋波粒子。光子每次释放能力线时，主能体收缩、能场舒张；相反地，它每次吸收能力线时，主能体舒张、能场收缩。以“+”（正）、“－”（负）号分别表示光子的氧化、还原两极；正极显磁S极性，负极显磁N极性。光子单体是一个自行闭合、保守的内能流循环系统：它以相对稳定的周期T（T=1/v）每自旋一周，则氧化、还原各一次，主能体收缩、舒张各一次，能场舒张、收缩各一次，内能流以一定的量在系统内循环周流一次。 光子结构，是参与其中的活性能量群体的全活性束缚运行状态。
4．光子行为——氧化还原反应
（1）能力线切割、断离和互通
 如果没有任何其他存在，两个光子在宇宙中任何相位同处，它们都是相遇光子。它们各自较外围、直至无穷远处的能力线场较脆弱，它们相互接触而被对方切割断离（扯断），断端能力线循径流向对方光子的还原极（负极、磁N极），导致能力线相互贯通，能场融合。这使得两光子相互感知对方，并相互之间产生牵引力。
（2）能力线形变、相互抵抗
光子能场内围较向心部分的能力线密度较高、较坚韧，在与客体光子接触、相互作用时不被切断，但相互发生形变。形变的能力线力求复态，产生相互抵抗的排斥力。
（3）反偶——右旋反相抗衡
相互接触，产生能力线场感应的一对光子交互氧化还原，互通能量，既牵引又排斥，产生绝对向心束缚、相对离心自由的自组织行为。这种自组织行为使两个光子相互调定轴矢向和相互之间的距离，在一个相对稳定、阻抗最底的关系中作回旋运动。此时，它们的矢轴向相反，引、斥力抗衡，呈右旋反相抗衡偶合——反偶（图略）。
5．小结
光子是自然界中一大类构造最简单原始意义上的活性能量系统，其内能构造关系保守封闭，是自然界中极其自由行为的一大类系统。但是，光子也能相互作用，自组织成光子流、光子群体，也能与其他系统相互作用，所以，光子的保守封闭性不是绝对的。
（二）光子创生暨宇宙起源
真空是时间趋于零和空间无限开放，对应于存在方式的彻底简单、彻底非对称，是没有任何时空实体（系统）的存在状态——“极限无”时空背景（参见上文）。真空的性质是必然自发创生“临界非零能”光子——一个半径极其大，能量和频率极其低的光子——使时间开始和空间局域化。真空本性决定了宇宙必以光子创生的方式演生于真空之中，并即形成光子群体——“光系统”的。
（三）量子化现象的生命性调节———能态调节
1．粒子的统一
基本粒子和所有的亚原子粒子都来源于光子，产生于宇宙初期进化。它们都是绝对破缺、相对闭合，绝对向心束缚、相对离心自由的活性能量系统。活性，是指它们都是矢向右旋、负熵、氧化还原两性极化的自旋波粒子共振体，能在环境中表现能动的自组织行为，在结构上都可分为主能体和能力线场两部分，能凭借能力线场感应产生行为。例如： （1）电子，是个破缺光子，即来自主能环断离、能力线场显著破缺，显示强氧化还原性的“光子”。电子与光子可互变（图示略）。
（2）质子，是多聚电子的超级结构（可比照氨基酸等两性分子的多体聚合，并超螺旋收缩构形来理解）。质子大约聚合由1840个电子，是个开放破缺的强氧化还原体。
（3）中子，是质子的闭合态，即：多聚电子形成闭合环形结构后的超级结构。中子与质子的区别，类同于光子与电子的区别。 ……
粒子世界的所有成员都是在宇宙演进过程中，经由局部和大尺度时空域反复出现的“去极化——复极化”反应过程中产生的（这种“去极化反应”将在下文提及）。
2．原子结构的生命性
原子可分为价电子壳层和壳内原子实（各层饱和电子与原子核合在一起）两部分（图示从略）。
最简原子氢的结构关系，是一个价电子与原子实（仅为一个质子）的反偶关系，两者引、斥力抗衡，使电子在质子外层空间以一定距离自旋之同时完成轨道旋（自旋与同位旋是复合的）。
氢原子的“壳”、“实”关系：将高速绕核运动的价电子在轨道层面出现的概率整体看待，它应该是个电子云壳层，这个壳层不再是负电荷平均分布的球面，而是一个两极破缺开放，体现氧化－还原两性极化的壳系统。质子在壳内反偶占位，它与能壳的密切关系，远超过能壳与环境的关系。原子实在壳中是一个能动的活性驱子，被限制在壳内。氢原子的这种结构能关系是生命性的。
3．原子的能态调节
（1）定态调节
对于氢原子，它保持能壳价电子的能态相对稳定不变的调节，称定态调节。
氢原子在理想的稳定环境中，它的能壳与环境、能壳与原子实（质子）的能量交换都是等能交换，氢原子不作调节反应，对环境没有相对运动。然而，事实上没有理想稳定态，调节是绝对的。 
 ①定态调节向心（向心调节态）
当环境呈熵趋势，氢原子周围能力线密度降低，其能壳还原极即刻因此而减少对环境系统能量吸收的一个量，同时也减少与环境之间的相互牵引力一个量。这就即刻使能壳还原极向质子氧化极内陷，靠近，增加了对质子能量的吸收，立即补尝了能壳自环境少吸收的那一部分能量。由于上述反应是在瞬间完成的，故而能壳在还原极的能量吸收没有改变，电子的能态没有因此改变（图和式子略）。
原子实（质子）是具有能量余地（储备能）的，当能壳对它增加能量吸收时可以立即释放出来以满足其所需。因为我们已知，质子是个多聚电子高度挛缩的高级结构，它可有多重构形状态；当它降低螺旋度、减少折叠程度时会增加其结构能储备，反之，就会释出能量。质子从一种构态（能态）转变到另一构态时，能量释放或储备（吸收）是有规定量即不连续过渡的。研究认为：氢原子由价电子反映的某一能态，是由其核内质子相应能级的构态与之适应并起调节作用维系的；质子在不改变某一能态时仍可以对能壳作一定范围的微调来维系价电子能态的相对稳定性。比如在熵处境中，价壳从环境摄取不足的一部分能量即刻得到了质子提供的相应能量的补偿。
氢原子的这一调节保持了价电子的能态未变，使能壳对环境氧化释放的能量未变，此时，氢原子氧化极相对地比其还原极所受的环境牵引力大了一个量。氢原在这个力的作用下向环境系统的某个中心作正矢向加速地右旋运动。这个运动方向是顺着环境中能力线流向旋内向心的，称“定态调节向心”（向心调节态）。氢原子的这一反应是自身耗能的运动，它趋于环境系统的中心处，在那里能力线密度较大，可以重新适合于环境。
②定态调节离心（离心调节态）
当环境负熵改变，氢原子周围的环境能力线流量增大，能壳还原极增加了对环境能量的吸收，加大了与环境系统之间的相互牵引力一个量（此情形与前一种洽好相反）。此时，能壳还原极即向环境凸起，此处立刻远离质子氧化极，使质子流向能壳的能量即刻减少，质子与能壳还原极的相互牵引力即刻减小一个量。这就导致质子的还原极更靠近能壳氧化极。质子的这一动作使它可储备能量，使能壳增加吸收环境的能量被其减少对质子吸收，和被质子有可能多从能壳吸收能量这两个因素平抑下来。能壳价电子原先能态可以维系相对稳定。
在这一反应中，能壳对环境的氧化输出并不改变，使氢原子反矢向地加速运动。这是一种右旋后退的旋外的运动（看似左旋），是原子有目的地避开高能环境向能力线密度较低处运动，在那里可能重新适能。这就是“定态调节离心”（离心调节态）。氢原子的这种调节是储能的。
（2）不定态调节———去极化反应
氢原子在持续的偏向性调节或过度的环境刺激下会发生变更原来能态的调节——不定态调节（变态调节），该调节是系统通过一次极化解除（去极化）后又重建新的极化状态（复极化）的激烈的氧化还原反应过程来完成的。
①去极化：可变信息向心冲击
氢原子遭遇过度的环境因素作用，使质子对价电子的能态失却定态维系能力，此时，几乎是同时发生价电子和质子的强烈的还原反应。 电子和质子在瞬间都表现一次强烈的还原吸收，它们能场收缩、主能体舒张。作为可变信息的电子向质子（固有消息）坠落，此时，氢原子不体现极化（瞬时中性化），不与环境感应。这就是氢原子去极化——可变信息向心冲击。
②复极化：固有信息顺向表达 去极化末，电子、质子近距离氧化还原关系建立。作为固有消息的质子根据电子（可变消息）携带的能量信息完成相应能态的构形转变，变更能态消息；紧接着，质子将电子推送至相应能态的轨道，顺向表达其新的能态信息，恢复氢原子的极化状态——复极化。
如果氢原子在熵环境中去极化，其质子向较低能态转变构形，把电子推送至相应较低能态的轨道——电子完成向心跃迁，并向环境释放有规定的能量。反之，氢原子是负熵原因的去极化，那么，复极化时原子吸收有规定的能量，电子离心跃迁至较高能态的轨道。
 ③去极化反应过程中的原子行为
整个去极化——复极化反应过程，可简称“去极化反应”过程。原子去极化时，它体积收缩，瞬时中性化，可在环境中沿原先定态调节时的运动方向低阻抗疾驰。显然，去极化反应产生原子激烈的目的性行为，可使原子迅速到达目的地，但常会运动过头。
4．小结
从氢原子在环境中的能态调节机能可看到：原子是一个双向信息反应系统，它的环境行为是通过电子、质子之间双向的能量信息对流和氧化还原反应完成的，是以自身负熵为目的、能动适应环境的绝对向心束缚、相对离心自由的行为。量子化现象的本质是系统调节，是准生命性的氧化还原反应。原子在环境中的行为具有对环境和自体的双重效应，它可向分子或更复杂的原子进化。
三、广义进化机制：自然系统的运动方式推进机制
现在，我们可以归结出一个自然操主一切系统存在和发展理由，以解释任何系统结构与行为相统一的神秘关系的统一自然机制——运动方式推进机制。
（一）运动方式和运动方式关系链
系统以自体结构为基础、以环境为条件、以自己对环境的行为为动力所确立的特定时空式样的能量关系，即系统的运动方式。简称运动方式。
系统与环境中的客体系统一起行为所构成的能量关系链，即运动方式关系链（关系系统）。
系统是其环境系统的运动方式关系链上的一个子，它本身又是其从属系统所构成的运动方式关系链（关系系统）。
（二）运动方式分析法
系统（主体）、环境（客体系统）、行为（主体行为）是运动方式有机构成的三个要素。主体是活性能量自组织的、负熵性的、氧化还原实体，它是运动方式的基础要素；环境也是系统，它是运动方式的条件要素；主体行为是主体在环境中的氧化还原反应，它是运动方式的动力要素。在这三个要素中，须强调主体行为对环境和主体本身的双向创造性——主体有创新环境和创新自体，即在更新处境的同时也更新自体结构的双向能量效应。
（三）运动方式推进机制
系统一经自前过程产生，就必以其行为在环境中构成并不断推使其运动方式向前进化：
1． 系统原有的结构能量及其构造关系，是其存在和进化发展的基础；
2． 系统所处的环境，是其存在和进化发展的条件；
3． 系统对环境的行为，是其存在和进化发展的能动力；
4． 系统以行为与环境构成的运动方式，是其存在和进化发展的决定关系。
这就是决定所有系统存在和进化发展的统一自然机制——运动方式推进机制（广义进化机制）。这个机制的本质是系统行为的氧化还原反应。
运动方式是基础于主体结构，依赖于环境条件，而以主体对环境的能动行为起推动力作用的有方向、有速率的进化决定关系。其体现5个特征：
1．主体规定性：运动方式有严格的主体属性，其确立与否或发生怎样的变演，特指其行为主体。环境、环境中的客体系统，以及主体内部的从属系统的存在与发展，则由其各自的运动方式决定。
2．机能首创性：系统进化时，其行为所体现的机能，在作用力度和方向等含义上有突破原先常规率先创新的能动性。是系统行为在机能上的这种首创性，把系统的运动方式从原样推向新的式样。系统的结构改变及其对环境的影响过程则随之发生。
3．逆向还原性：系统结构进化时，能量流动是从环境向系统、自系统周边向其中心经由还原反应的途径逆势场强度方向创造性输送的；而系统自体结构能的降解与释放，则循另一条氧化反应的途径，自系统中心向周边、由系统向环境顺势场方向排除的。系统偏重于前者。
4．复式联动性：系统以行为维系其运动方式的存在和进化发展时，其整个环境系统及其内部各从属系统都在以各自的行为维系各自运动方式的存在和进化发展，这使得进化运动在环境关系链和系统体内关系链呈复式进行的联动发展情形。
5．普遍竞争性：系统都以熵性行为推进各自的运动方式，这就造成系统、环境中的客体系统、系统内部各从属系统都在相对环境中为各自的存在和发展竞相争夺能量和时空相位。这就会导致一些系统不再构成运动方式而行结构能解体，成为相对环境中的资用能而被消除于其内部和周围世界的进化发展中。 
 （四）小结
运动方式推进机制是以真空为背景，任何系统之所以存在、发展和消灭，之所以产生精妙绝伦的复杂性结构与行为的统一自然机制。它与广义进化原理合为广义进化规律。用它处理以细胞为基本单元的生命科学问题，可理解整个宇宙。
四、科学理论的自然回归中的大统一
我们以科学界昨天还意想不到的取径，将自然科学理论观、原理和方法论机制回归到自然本身，获得了全方位历史性动态地反映宇宙本身性质和规律的统一理论。诚然，这仍然是一条需要人们以极大的智力去勇敢面对、抉择取舍和具体操作的充满艰辛的非常途径。只要我们不执意回避自组织为系统的基本宇宙事实，不甘继续忍受科学的分裂与困惑，那么，广义进化论势必是我们实现科学理论统一和理解宇宙万物的惟有选择。
下面选列几个问题作理论处理意见，以供人们进一步研究时参考：
（一）真空。它是无限微分态的矢向右旋能分布的无限开放的空间，一个与时间的无限遥远相关的彻底简单、彻底非对称的规范场——“极限无”时空背景；它自发创生并永恒支持宇宙按统一规律的时空序演绎自组织为系统的万物万事。
（二）统一规律。它是广义进化律，包括宇宙总规范和运动方式推进机制。统一规律的简单法则是能本性矢向右旋，它规范一切系统都须循此法则产生氧化－还原两性极化并与环境系统反偶作用，使整个世界体现复杂性统一。
（三）物质、存在和时空。物质是系统；物质运动是系统的行为；质量和能量是系统的束缚能及其自由度。存在即系统的运动方式的创生和进行性发展的过程。时空在本质上就是系统的存在过程。
（四）生命。能本性矢向右旋产生负熵的氧化还原反应性，这就是生命性；系统在环境中维系并不断推进自己的运动方式所体现的是生命运动。宇宙本身是生命性的，它到处都呈现生生不息的创造和创造中的消灭。
（五）生物。生物是水背景中以细胞为基本单元的分子群体进化系统，它起源于地球水环境中以氨基酸为主的分子群体自组织系统的运动方式的推进过程。
生物进化是生物在推进自己的生存方式时由其行为创造的；自然选择的东西，正是生物在生存竞争中自己所创造的东西。人工选择的东西，也是生物在人为因素介入下，由其自己的行为所创造的东西。
（六）人类。人类是生物界分化出来、采用智慧的生存活动（行为）维系生存方式推进的系统。人类起源于部分猿类冲破森林束缚，采取智慧的生存活动方式，并不断推进此生活方式的自然结果。人类在宇宙中有无限发展的光明前景。
（七）大脑、知识和精神。大脑对于机体，是一个全息多态的核系统，它在机体中反偶占位，负责机体的能态调节。简单系统的核机能（如原子核、细胞核）反映基本的脑机能。知识是大脑以思维行为建构的能态信息量；精神就是基于知识的大脑对环境中的机体的能态调节状态。所有关于认识、思想、观念等等属于精神和意识的东西，都是基于知识的大脑对环境中的机体的能态调节活动。知识本身则是由大脑相关细胞群体在身历经验和探索研究中以思维行为创建的一系列能态信息储备——它们是相关的蛋白质、RNA、DNA等大分子储备，是可变构空间形态的细胞阵容，以及这些细胞群体之间和与整个大脑之间的突触联系。
（八）科学和技术。科学是人类以事实为根据，探索和使用自然规律的理性行为活动。技术，则是运动方式。科学的技术，则是人类以科学行为维系并不断推进的运动方式。
人类以探索、理解、表述和运用自然规律为目的的智慧活动（科学活动）所推进的技术——科学的思维方式——是人类最高的技术，这种技术指向对自然操主一切的技术——自然本身使用的广义进化规律的理论解释和实际应用。
五、广义进化论的证实
（一）自组织为系统的基本宇宙事实的证明
粒子、原子、分子、细胞、人体、社会、天体和星系……所有这些相对独立的自然存在都是统一地具备自组织性和自组织行为的自然系统。宇宙万物都具备自组织性，进行绝对向心束缚、相对离心自由的自组织运动的事实是对广义进化论的基本证明。
（二）地球的具体证明
1．它矢向右旋，氧化—还原两性极化：地球有自动的、相当稳定的自旋周期和频率，体现矢向右旋和不对称——地球束缚能较为自由的成分（如气态的空气和液态的水）有离心和向北极（矢向极）分布的趋势，使北极为海洋，其上空大气层较厚，有能流向太空喷发；而南极（反矢向极）则是大陆凸现，其上空大气层较薄以至出现臭氧空洞，太空能流（包括流星等有形物体）多向南极冲击。地球按周期交替氧化－还原，在自西向东右旋的同时自主地围绕太阳公转。
2．它有能力线场——氧化还原场：所测得的地磁场证明地球周围空间有自北向南，反矢向包围它的能力线场——氧化还原场。
（三）低温凝聚态物理现象的证明
在低温强磁场环境下，电子会相互首尾串联成线，呈“电子列车”现象。这足以证明电子是矢向右旋、氧化－还原两性极化的自旋波粒子（这在物理学是不能解释的）。
（四）自然界普遍发展和进化的事实证明
来自天文观测的事实表明天体在演化，来自生物学的事实说明生物界在进化，以及地球在变暖变大，人类在进步……等等事实都在证明宇宙万物是同本源、同规律的广义进化运动。
（五）世界不被现行科学理论说明的反面事实的证明
自然力、量子化、对称破缺、简单性统一、复杂性统一、自组织、对偶、混沌、分形、宇宙起源、生命起源、进化、遗传、发育、心智……一句话——产生种种自然现象的自然本身的性质和规律不被现行的自然科学理论说明。这个事实从反面证明广义进化论的真实性，尽管人们接受它尚需时日（认识进化过程）。
以上理论浅解提取于笔者已出版的著作《广义进化论》。如有对本理论及其研究方向有所感悟并有兴趣进一步了解者，可去读这本书。
 

皮肤 (体被:common integument). 在腔孔(如口腔,眼,外阴,肛门)周围逐渐变为黏膜.

成人皮肤面积: 1.5-2.0m2 

皮肤厚度(不包括皮下脂肪): 0.5-4mm
表皮厚度:0.04mm(眼睑)-1.6mm(足), 平均: 0.1mm
真皮厚度:表皮15-40倍.

皮肤组织中纤维束排列方向不同,并受牵引力影响, 形成皮沟(groove),将皮肤划分为皮脊(ridge), 两者合称为皮野.

指纹: 旋涡型, 带型, 拱型, 混合型.
皮纹学: dermatoglyphics
由于真皮结缔组织的纤维束排列方向的不同,皮肤具有一定方向的张力线. 体表皮肤张力线:郎格线(langer lines).

有毛皮肤(hairy skin), 无毛皮肤(glabrous skin)

黑色素: 表皮细胞.
胡萝卜素: 表皮角化层, 皮下组织皮肤中微血管分布的疏密, 血流量大小

表皮:由外胚叶分化而来
真皮及皮下组织: 由中胚层分化而来.

皮肤内含组织:毛发,爪甲,皮脂腺,小汗腺, 顶浆分泌汗腺(大汗腺),

皮肤的血管, 淋巴管,肌肉, 神经.

表皮突/真皮乳头, 表皮与真皮互相交错.

表皮:epidermis, 属于角化复层扁平上皮.
1:角质形成细胞(keratinocyte),
特点：产生角蛋白（keratin）。
细胞质内有张力原纤维（tonofibril），角质形成细胞间有细胞间桥

（intercellular bridge）。
角化过程中表皮有4层。
    a 基底层（stratum germinativum）
        基底细胞：内有tonofibril，由tonofilament（角蛋白前身）组成（支撑表皮细胞，维持表皮细胞内外张力平衡，可能传递皮肤触觉，与水庖的形成有关）。
        桥粒（desmosome），半桥粒（hemidersmosome）。相邻细胞的细胞膜相对应处的点状增厚，连接相邻细胞。
        基底膜带（basement membrane zone，BMZ）（亦：dermal-epidermal junction，DEJ）基底膜（basement membrane）：含中性粘多糖、糖蛋白。
            1：半桥粒
            2：透明层（lamina lucida）
            3：致密层（lamina densa）电子致密带。
            4：致密层下区（sublamina densa area）。结缔组织。
    b 棘层（stratum spinosum）基底层上方。
        棘细胞与基底细胞不同：tonofilament增多；胞质中出现membrane coating granule，即Odland body（lamellar granule）
        此层的细胞彼此牢固连接，有大张力和内聚力。
    c 颗粒层（stratum granulosum）
        生活的表皮细胞与死亡的角化细胞之间的过渡细胞。
        细胞质中有深嗜碱性致密颗粒，有hyalin和keratin两种染色反应，所以叫keratohyaline granule
    d 透明层（stratum luidum）
      有防止水分及电解质通过的屏障作用
    e 角质层（stratum corneum）
2：数枝状细胞（4种）dendritic cells

continue。。。

什么是能源草
煤炭和石油等化石燃料在社会经济发展和工业化进程中，发挥了重要作用。但是，在经济迅速发展的今天，这些传统能源的两大弊端日益凸现出来：首先，这些化石燃料的形成需要漫长时间，在短时间内难以再生，最终会逐渐枯竭并导致能源危机；其次，燃烧化石燃料会迅速提高大气中的二氧化碳含量，加剧温室效应，引起全球变暖和随之而来的一系列生态灾难。

各国科学家和研究机构都在努力寻找可以替代化石燃料的新能源。本月中旬，一些利用“能源草”可以替代煤炭发电的消息在网上迅速传播开来。“一亩地产出的能源草相当于4吨煤炭；通过种植能源草，可以满足火力发电厂对燃料的需求”，这些介绍使得能源草一时间成为闪亮的能源新星。那么，什么是能源草？它有什么特点？它真的能够取代煤炭吗？本文将向你逐一解答这些问题。此外，通过阅读本文，你还将了解到其他生物能源，以及目前开发利用生物能源所面临的问题。

实际上，能源草是一系列可以作为燃料使用的草本植物的统称，一般是禾本科多年生高大的丛生草本植物，如芦竹、象草、柳枝稷、草芦等。国外已经将这些植物作为重要的能源植物（Energy source plant）进行开发利用。这些植物都具有以下特点：

l 生长快，产量高。光合作用效率高，生长迅速是燃料草的首要特点。例如，一亩柳枝稷一年的干草产量为1.2吨，而一亩象草一年可生产出3.6吨干草。

l 易管理。能源草的根系发达，对炎热、寒冷、干旱、盐碱等环境都有较强的适应性。经一年种植，可以连续收获10-15年。

l 热值高。1公斤干能源草的热值大多高于14.5MJ，相当于同等重量的煤炭的70%-80%（1公斤原煤的热值平均为20.9 MJ）。此外，通过改进燃烧和集热设备，可以进一步提高能源草的利用效率。

l 环保。能源草燃烧时放出的二氧化碳与它生长时吸收的大致相当，不会像燃烧传统的化石燃料那样使大气中的二氧化碳含量急剧上升。虽然能源草也可能产生甲烷和一氧化碳等温室气体，但是通过改进燃烧技术，还是可以控制这些温室气体的排放。使用能源草在一定程度上还是有助于控制全球变暖。

用能源草做燃料的问题
因为具有上述几大优点，有学者认为，能源草完全可以取代煤炭成为电力工业中的能源。然而，在现阶段能源草利用中，还存在一些问题。

目前，能源草的能量利用方式主要还是直接燃烧，这种方式对生物能的利用率比较低。据报道，在火力发电中，1亩地一年产出的能源草相当于4吨煤。乍一看，这些草还是不错的燃料。但是稍微计算一下，我们就会发现其中的问题。目前，一个热电厂每天最少要消耗2000吨煤，一年就是72万吨。那么，要填饱一个中小型电厂的肚子，一年至要种18万亩能源草，这个面积几乎相当于一个中等规模县的耕地总面积的10%-30%。如果将影响能源草产量的因素（干旱、盐碱化）考虑在内，需要的种植面积可能会更大。大规模的生产能源草，很可能会挤占耕地。

虽然能源草对环境的耐受性较强，可以种植在干旱、盐碱等恶劣环境中。但是大量种植能源草很可能会对当地原有的生态系统产生负面影响。由于能源草具有生长繁殖迅速的特点，一旦能源草失去控制在环境中蔓延开来，势必会抢夺土著物种的生存环境，从而造成新的生态灾难。

由于象草生长迅速，干物质（植物体去除水分之后的物质）积累效率较高，对生存环境不挑不拣，所以被多个国家引种。新鲜象草叶片柔软多汁，营养丰富，是多种家禽家畜的美味佳肴，它最初正是作为饲料被引入我国的。此外，在象草制成的基质上种植食用菌（如香菇），还可以提升食用菌的品质。

凭着不错的光合作用效率和干物质产量，象草进入了生物能开发研究人员的视野当中。目前，利用方式还仅限于直接燃烧。同其他生物能一样，如何能提高能量利用率仍然是摆在象草能源利用面前的一道难题。

其它重点开发的生物能源
由于生物能源具有可再生和环保等化石燃料没有的特性，各国政府和研究机构都在花大力气大力开发生物燃料，其中包括替代汽油的玉米乙醇、甘蔗乙醇和纤维素乙醇，以及替代柴油的生物柴油和藻类柴油。目前，玉米乙醇、甘蔗乙醇和生物柴油已经投入工业化生产和销售使用。

玉米乙醇和甘蔗乙醇都是利用酵母发酵将碳水化合物转化为乙醇。所不同的是，在生产玉米乙醇时，必须用酶把玉米中的淀粉转化为糖分，才能进行发酵。而甘蔗中的糖含量较高，可以直接发酵制造酒精。目前，美国是玉米乙醇的主要生产和消费国，而巴西则是甘蔗乙醇的主要生产和消费国。生物柴油则是通过改变植物油（菜籽油或大豆油）的化学成分得到的。德国主要使用菜籽油，而美国在使用大豆油。

表面上看来，生物能源的出现为人们解决能源和环境问题带来了希望。但事实并非这么简单。

目前，无论是在玉米乙醇、甘蔗乙醇还是生物柴油的生产中都还需要化石燃料。大多数情况下，在种植收割和生产蒸馏生物能源时都需要用到化石燃料。特别是在生产玉米乙醇时，需要耗费大量的化石燃料进行蒸馏处理。这样一方面提高了生物能源的生产成本，另一方面对减少温室气体排放所做的贡献变得十分有限。

另一方面，目前生物燃料的原料大多是粮食作物。在粮食产量不变的情况下，大量生产生物燃料，很可能影响正常的粮食和食品供应。为了应对这个问题，研究人员还在努力寻找制造纤维素乙醇和藻类柴油的方法。前者生产过程是，先利用热处理和酸处理将纤维素从植物中分离出来，再利用特殊的酶将其转化为糖，最后利用细菌和酵母将这些糖发酵成为酒精；而后者则是通过大量培养藻类，而后，通过特殊设备提取收集藻类细胞中的油滴制成。目前，这两种生物能源面临共同的问题就是转化效率较低，且生产成本过高。

看来，完全使用生物能源替代化石燃料，还有很长的路要走。

颜峻在12月刊artworld上口水的一篇文不错。侃到了中国当代地下音乐的“高密度”的特征，最终，它实现了一种好听的吵闹。

“为什么北京有全世界最吵闹的即兴音乐现场？

“因为北京就是全世界最吵闹的舞台，北京是工地，北京是满地打滚的小孩，北京是欲火中烧的奥运情人。

“北京的实验音乐人和老百姓一样，试试这个，换换那个，今天修路，明天拆房，网络带来了免费的软件和mp3，连太阳都是每天升级的。

“所以就有人去记录它的嘈杂，有人去背叛它的骚情，所以就没有人去做理性的德式极简电子乐。

小r于是联想到现在中国的面料设计，时而翻翻《流行趋势》，层层叠叠的面料，再怎样翻来覆去的花样总脱不掉规矩方圆，怎样在这样的框架下升级，中国的面料设计师显然没有中国当代地下音乐那股活力，虽然同样的不成熟。

中国面料设计如何也开辟地下市场？颜峻评论中国的实验音乐：绝对谈不上地下，只是足够边缘，只有文化输入，没有本土自觉。可是中国的实验音乐到底还是蒸蒸日上网罗大批粉丝。中国的面料设计显然没有这样的地下市场，即便所有设计师都深谙照本宣科的坏处并努力在雷同中挣扎出一点变异，面对的却始终是普罗大众客户端，无法被边缘化，无法实验化。

面料设计如何在创意产业中分一杯羹？

仍然应该实验，努力和新材料、纤维艺术、建筑、雕塑等交媾分娩，比起实验音乐，fabric design实在应该脸红，因为就中国现在的环境，连“记录它的嘈杂，背叛它的骚情”的人，都没有。

在artworld一本过刊上，翻出了季铁男的一篇专栏，说的是clothing and architecture。

开题有趣，引刘伶言：“以天地为栋宇，屋室为裤衣”，透露出建筑与服装微妙的关系。

昨天在RTB（rovinne’s textile blog）上提到了fabric与mobile architecture的共生，巧则今天在与妈妈的对话中她提到了虹口一个关于使用纺织品做城市公共环境设计的项目业已启动，说是可以给我看照片，笑，其实季铁男的这篇文章探讨的与mobile architecture的concept略有差异，主要从织物褶皱与服装立面为切口，如下：

服装设计重视给人看的正面形象 建筑设计强调入口立面形式

服装设计和建筑同样兼顾功能实用性。

两者都需要考虑材料之间组合的结构问题。

两者都立足于空间结构特性。

引导建筑师往纺织品服装领域找灵感的原动力：法国哲学家德勒兹 ：像皱摺般多层次的时空观念：当代的真实状态是由无数个被折叠包被起来的时间与空间所组成，这些折起来的部分是在一个连续的表面上，时而被打开，时而又再折回去。

现代建筑实行的外观像：皱成一团的布料，内部空间曲里拐弯

清华美院出的《装饰》07年11期，有篇关于“近代传统足衣的卫生功能性研究”的文，原来江南大学还有一个民间服饰传习馆，八错，哪天乘动车过去瞧瞧。

小脚鞋（弓鞋/三寸金莲）

天足鞋（船型鞋，猪拱鞋，布鞋）

放脚子鞋

材料：大多棉布丝绸

棉：放湿性比吸湿性差，易受潮，湿热环境中差

皮革：透气性吸水性好

“面浆粉”，使鞋面鞋帮硬挺

百纳鞋底：用几层到几十层不等的土织布进行层层跌价，然后用较粗的绳线进行密密麻麻的缝纳，耐磨性好

东北乌拉鞋垫：使用东北三宝之一的“乌拉草”

香港理工大学纺织与制衣学系的一篇“布随人愿”的文章，说得很到位。主要提到了纺织服装设计的创新研究与应用科学技术的“联姻”，这也正是小r所喜欢并且致力的。

纺织品设计应用之两大要素：

A：媒介材料

图象感应材料

光纤材料

导电聚酯

温感材料

形状记忆材料

微胶囊

纳米材料

NASA开发的轻如空气的“气凝胶”（原用于捕捉星际尘埃），用于夹克衫保温层

香港理工大学ITC研发的“RadianFabTM织物”由聚合光纤、丝绸、polyester混纺，其聚合光纤独特的光传输功能和散射效果会令面料变换出神奇的色彩、图案和光密度。

SMP共聚物：非金属材料用于形状记忆纺织品，智能化三维形态的服装设计概念

B：技术手段

Lotus Nanor织物整理技术，模拟自然生态的“荷叶效应”

化学镀银技术

C 计算机技术

Wearable technology

纽约MOCA，2001，集计算机显示屏、键盘、通讯和数码摄像系统于一体的羊毛围巾

美国LUNA DESIGN Inc. 的BLU研究项目：借助电子科技的随时改变图形和色彩的纺织面料

Philips公司研发的“feel good”的服装，植入服装刺绣里的导电纤维。

D：实验

三宅一生：热塑褶裥面料

e.g. the event/exhibition industry---museums, retail stores and corporate environs

---fabric-based brick wall

---Dura coating that’s applied directly to the cotton of high-grade, non-gesso artist canvases

(for artist reproductions, wall tapestries and suspended banners)

Tips:  so many people say, “That’s a new market, so I am going to get into it.” They find all of a sudden they have so much money tied up in it.

If you’re willing to make the investment and educate yourself on the nuances of textured-fabrics printing, the end results will certainly be worth it. They’re only 10 to 12 years into the whole digital textile print industry. It hasn’t even reached mass acceptance yet. There’s a lot of growth potential in this particular market.

From now on, I’d make some notes of an industrial fabric products magazine, “ REVIEW”, that I’m currently concentrating on. This publication is doing quite well focusing on useful information on literally dozens of markets and keeping readers informed about and involved in the specialty fabrics industry as a whole.

 I’m always thinking about how to make contact with those industrial & technological fabrics companies on the advertiser index of REVIEW, actually perhaps I could give some help to them, with my professional and academic skills being perfected day by day, while my language skill could also contributes a lot especially considering the demands of interpersonal communication during trades. 

An article, on the issue of July, 2007, about fabric’s recent development into large, high-profile, culturally important architecture projects, is worth noting, named“ fabrics, flexibility and mobile architecture”. 

---Fabric structures have frequently been exploited in history as a useful avenue of exploration where lightweight and portable solutions are required.

---Tensile membrane structure technology is perhaps the most charismatic example of contemporary building form.

 ---its imagery is simultaneously timeless and futuristic---reminiscent of sailing ships and tents, indicative of elegant, organic, ambitious modern building.

---mobile buildings: small and temporary shelters / large entertainment structures for thousands of occupants.

---One of the first design teams of creating innovative fabric architecture : FTL Design Engineering Studio, NY.

Its Project: Carlos Moseley Music Pavilion (1991)

The design concept: provide facilities to make concert-hall-quality performances available externally to a large audience.

Structure: 21m high tripod structure, 5 standard flatbed trucks, a PVDF Teflon-coated polyester fabric membrane as a backdrop(when lighted at night...WOW, amazing!), a semi-rigid rain cover, sound reflector.

---mobile architecture's constructional cost may be higher: though no site cost, there're operational costs including transport, storage and development.

---key advantages:

a: possibility of erection in sensitive locations where a permanent building would not be allowed.

b: the opportunity to create a responsive environment dependent on weather conditions or other operational demands.

---e.g.: Kugel and Rein's retractabl roof for the medieval fort, Kufstein, Austria.

features: a removable PTFE fabric membrane cover for markets and open-air events, allow weather and acoustic impact to be ephemeral, relatively unobtrusive.

---flexible architecture responsive to changing situations.

conclusion:

an important part of future architetural development is the need for more portable and flexible buildings, and developments in construction fabrics design is undoubtedly increasing their role in this arena.