前面说过，形不过是消化能源的机器而已。《内经》上也说：“出入废则神机化灭，升降息则气立孤危。故非出入则无以生长壮老已，非升降则无以生长化收藏。升降出入，无器不有。器散则分之，生化息矣。”大意是说，人体这部机器的使用寿命就在于能源转化为能量的升降出入过程，而机器的稳定性正是维持升降出入顺利的必要条件，如果机器部件老化零散报废了，升降出入的转化也就停止了。
那么，这个出入升降的生化过程的本质究竟是什么呢？首先，我们来看看人体这部机器都摄入了什么能源。首先是饮食，这包括固态的食物和液态的饮品，主要来源是植物和水。对饮食的吸收与排泄，基本可以与出入对应。那么升降指的是什么呢？有的朋友已经想到了，呼吸。是的，呼吸的吐纳不正是在一升一降中进行吗？那么，我们现在就可以得出结论了：人体这部机器除了需要摄入饮食转化为动力，同时还需要呼吸来促成这个转化过程。出入指的是饮食的摄入与排泄，也就是能源的转化与代谢。升降是指气的吸入与呼出，是气的升降在促成饮食也即液态与固态的原材料在合成能源并转化为能量。就像风的助燃一样，呼吸间的一升一降的气体正是饮食转化为能源能量的催化剂。
既然用了生化这个古今通用的题目，下面就不得不借用一下属于现代科学范畴的物理学和化学的知识，来全面了解一下生化的全过程了。作为现代人我们都知道这样的常识，动物要生存就不能不呼吸，呼吸吸入的是氧气，呼出的是二氧化碳。而植物正相反，吸收的是二氧化碳和水，合成并释放的是有机物和氧气。这样，植物在活着的时候释放出动物赖以生存的氧气，死后留下有机的身体可以作为动物的食品。可见，在地球这个小宇宙中，动物和人类是依靠植物生存的。下面我们就沿着氧气、水、植物的线索探索一下生化的每一个环节。
1、氧
必须承认，在氧气被发现之前，人类只知道自己在呼吸空气，并不知道氧气对人体的重要性，对缺氧导致的窒息也缺乏深刻的体验与认识。公元1774年，法国科学家拉瓦锡通过对燃烧现象的研究，经二十天实验发现空气中有五分之一的气体是可以助燃的，其余的空气既不能助燃也不能供人类呼吸。一七八九年，拉瓦锡在他的名著《化学概论》里，清楚地阐明了燃烧的本质：一、燃烧时发出光和热；二、物质只有在氧气中燃烧（也有例外，如氢气能在氯气中燃烧，氯气也能在氢气中燃烧）；三、氧气在燃烧时被消耗；四、燃烧物在燃烧后所增加的重量，等于所消耗的氧气的重量。于是人类才了解，氧气对于燃烧以及呼吸的重要性。
后来科学研究又发现，地球空气中大约含有体积为20.947%的以单质形式存在的氧气。地球的大气层形成初期是不含氧气的，原始大气是还原性的，充满了甲烷、氨等气体。大气层氧气的出现源于两种作用，一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。生物的光合作用对大气层的影响巨大，它造成了大气层由还原氛围向氧化氛围的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去，从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。
2、氢
说到了氧，就不能不说氢了。正是氢和氧的化合，才构成了水这个生命赖以生存的必要条件。氢的发现早于氧，1766年英国化学家卡文迪许发现了氢，称之为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成。在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。水中含11%的氢，可以说是氢的“仓库”；泥土中约有1.5%的氢；氢气约占空气总体积的一千万分之五。氢有三种同位素：氕、氘（音刀）、氚（音川）。普通的氢的原子量是１，氘和氚的原子量分别是2和3，也称为“重氢”和“超重氢”，它们与氧结合生成的水分别叫重水和超重水。水在地球上的总重大约是140亿亿吨，其中重水还不到万分之二。为了得到一公斤重水就要消耗掉６万度电和一百吨水，价格要比黄金贵。而超重水在大海里连十亿分之一也找不到，只有靠人工的方法去制造。制造一公斤超重水要消耗近十吨的原子能量，一个工厂一年也不过制造几十公斤超重水，超重水的价格比重水还要贵上万倍，比黄金要贵几十万倍。表面看来，重水和一般的水没有什么两样。但重水中不能孕育生命，既不能养鱼，也不能令种子发芽。一立方米重水比一立方米普通的水要重105.6公斤。普通的水在零度时结冰，在100℃时沸腾；而重水在3.8℃时就变成了冰，人们把它叫做“热冰”。重水有放射性，是原子反应堆最好的减速剂和载热剂，氢弹就是用它来制造的。重氢在极高温度下会产生原子核的聚合反应，发生强烈的爆炸，它的能量相当于几千万吨烈性炸药。一个普通的氢弹就能炸毁一座城市。如果把它爆炸时放出能量全部转换成电能，人类几十年也用不完。
3、水
说完氢和氧，接下来自然要说氢氧的合成物——水了。水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。水在常温常压下为无色无味的透明液体。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸汽。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。水的密度在3.98℃时最大，为1×103kg/m3；温度高于3.98℃时，水的密度随温度升高而减小；在0～3.98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为0.99987×103 kg/m3；冰在0℃时，密度为0.9167×103 kg/m3，因此冰可以浮在水面上。水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧；但水在通电的条件下会离解为氢和氧水。水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。
生物圈可以分为大气圈的底部，水圈的大部，岩石圈的表面。水在生物圈几个区域作如下的水循环：1、从海洋或其他水体中，也可以从动植物体内蒸发进入空气；2、从天空中下沉进入海洋，从陆地径流进入海洋；3、大多数水蒸气从海洋蒸发又返回海洋，而风将水蒸气刮走穿过陆地，再从陆地径流流回海洋，大约36Tt/年。每年有107Tt的降水，水从陆地上蒸发71Tt/年。
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%，保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量，使气温不致过高；在冬季则能缓慢地释放热量，使气温不致过低。海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云，云中的水通过降水落下来变成雨，冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水；地下水又从地层里冒出来，形成泉水，经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中，季风带来了丰富的水气，形成明显的干湿两季。此外，在自然界中，由于不同的气候条件，水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。浓缩的水可以反射阳光形成彩虹。
地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。地球表层水体构成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。人体中水占70%；而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。水有利于体内化学反应的进行，在生物体内还起到运输物质的作用。水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。对陆生植物来说，失水是一个严重的问题。植物通过气体交换的失水量要比动物通过呼吸的失水量大700倍！
水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质，也许还能继续活几周或带病活上若干年，但人如果没有水，却只能活几天。人体细胞的重要成分是水，水占成人体重的60~70%。
4、氮
空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。
1772年，英国的丹尼尔·卢瑟福，从磷和空气作用后剩下的气体中发现了氮，在动植物体中的蛋白质内含有氮。同年，英国科学家卡文迪许曾经分离出氮气，把它称为“窒息的空气”。拉瓦锡在二十天燃烧实验过程中，发现燃烧后剩余的空气既不能支持燃烧，也不能供动物呼吸。他把这剩下的五分之四气体叫做氮气（原文意思是不支持生命）。氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。绝大部分的氮素被非共生或共生的固氮细菌所固定，这些细菌拥有可促进氮气和氢化和成为氨的固氮酶，生成的氨再被这种细菌通过一系列的转化以形成自身组织的一部分。某一些固氮细菌，例如根瘤菌，寄生在豆科植物（例如豌豆或蚕豆）的根瘤中。氮是植物生长不可缺少的“维生素”，是合成蛋白质的主要来源。氮的化合物是食物、肥料、炸药的重要成分。
空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。
5、碳
前面提到了植物的光合作用，说到植物吸收二氧化碳释放氧气，又涉及到一种重要元素：碳。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，生物体内大多数分子都含有碳元素。碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物、碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。金刚石是最为坚固的一种碳结构，其中的碳原子以晶体结构的形式排列，每一个碳原子与另外四个碳原子紧密键合，最终形成了一种硬度大、活性差的固体。金刚石的熔点超过3500℃，相当于某些恒星表面温度。碳的化合物中，只有碳的氧化物、硫化物属于无机物：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二硫化碳（CS2）、碳酸盐、碳酸氢盐等。其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科——有机化学。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
6、一氧化碳与二氧化碳
在碳的氧化物中，一氧化碳和二氧化碳只差一个氧，但性质就截然不同了。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。常见于家庭居室通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。一氧化碳分子中碳元素的化合价是十2，能进一步被氧比成＋4价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性，一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳：2CO＋O2=点燃=2CO2。燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。一氧化碳是含碳燃料燃烧过程中生成的一种中间产物，最初存在于燃料中的所有碳都将形成CO。一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物，也是燃烧过程中生成的重要污染物之一。大气中的CO主要来源是内燃机排气，其次是锅炉中化石燃料的燃烧。CO是不完全燃烧的产物之一。若能组织良好的燃烧过程，即具备充足的氧气、充分的混合，足够高的温度和较长的滞留时间，中间产物CO最终会燃烧完毕，生成CO2或H2O。因此，控制CO的排放不是企图抑制它的形成，而是努力使之完全燃烧。
二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为CO?，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳认为是造成温室效应的主要来源。实验证明在CO2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。但是，‘全球变暖’的结果可会影响大气环流，继而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球变暖’对各地区性气候的影响，以致对植物生态所产生的转变亦未能确定。凡是有机物（包括动植物）在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出CO2。石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中，也要释放出CO2。石油、煤炭在生产化工产品过程中，也会释放出CO2。所有粪便、腐植酸在发酵，熟化的过程中也能释放出CO2。所有动物在呼吸过程中，都要吸氧气吐出CO2。所有绿色植物都吸收CO2释放出氧气，进行光合作用。CO2气体，就是这样，在自然生态平衡中，进行无声无息的循环。一切工业生产，城市运转，交通等都离不开排放二氧化碳。
7、蛋白质
蛋白质，是化学结构复杂的一类有机化合物，是由C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）组成的，一般蛋白质可能还会含有P（磷）、S（硫）、Fe（铁）、Zn（锌）、Cu（铜）、B（硼）、Mn(锰)、I（碘）、Mo（钼）等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50%，氢7%，氧23%，氮16%，硫0~3%，其他微量。
蛋白质是荷兰科学家格里特在1838年发现的。蛋白质是生物体内一种极重要的高分子有机物，占人体干重的54%。生命是物质运动的高级形式，这种运动方式是通过蛋白质来实现的，所以蛋白质有极其重要的生物学意义。蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的生长、发育、运动、遗传、繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。人体的每个组织：细胞、骨骼、肌肉、皮肤、毛发、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成。生命运动需要蛋白质，也离不开蛋白质。蛋白质是人体的必须营养素，是细胞组分中含量最为丰富、功能最多的高分子物质，在生命活动过程中起着各种生命功能执行者的作用。蛋白质是机体细胞和细胞外间质的基本构成成分，是生命现象的物质基础。蛋白质的三大基础生理功能分别是：构成和修复组织、调解生理功能和供给能量。蛋白质占人体重量的16.3%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.8kg。
组成蛋白质的基本单位是氨基酸，食物蛋白分解的氨基酸参与体内蛋白质合成，这一作用是糖、脂类营养物不能代替的。因氨基酸的组合排列不同而组成各种类型的蛋白质，人体中估计有10万种以上。人体内蛋白质的性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸，吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中。蛋白质缺乏，成年人则肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血，严重者将产生水肿。未成年人则生长发育停滞、贫血、智力发育差，视觉差。所以说饮食造就人本身。食用蛋白质要以足够的热量供应为前提。如果热量供应不足，肌体将消耗食物中的蛋白质来作能源。用蛋白质作能源是一种浪费，是大材小用。
即使作为现代人，相信也难免对上述这些现代科学常识生出耳目一新之感。在耳目一新的同时，也难免会产生一个疑问：这些现代科学常识与中医理论的基本原理有什么联系吗？现代科学的发现对中医理论到底是证明了还是证伪了呢？这是每个现代中医学习者都不能不思考和面对的问题。
（待续）
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