血液循环的发现与植物分类体系的建立

生物学是一个有着庞大分支的学科群，在古代，它的植物学和动物学部分从属于博物学，生理学部分从属于医学。

近代生命科学的生理学是在批判教会认为神圣不可改变的盖仑学说的基础上发展起来的。它既表现为对封建神学的反叛，也表现为以观察实验为基础建立和发展理论，从而实现对自然哲学研究方式的扬弃。

（一）维萨里的《人体结构》

对人体的透彻了解是正确治病的前提，了解身体结构的学科是解剖学。但由于宗教上的原因，人体解剖工作长期受到阻挠。中世纪晚期，古代学术文献大量地发掘出来，盖仑关于人体生理构造的学说得到了教会的认可，并成为学术界的权威。但盖仑的人体学说主要基于对动物的解剖，因而存在许多错误，纠正盖仑的错误只有通过亲自动手解剖人体。

安德烈·维萨里生于比利时布鲁塞尔的一个医生世家，他的曾祖父、祖父和父亲都曾是宫廷御医。1533年，维萨里进入巴黎大学医学院学习。当时的巴黎大学里，盛行着本本主义、教条主义，一切知识都只从古代学术权威的著作中寻找，不实地考察，不亲自动手实验。在解剖学的课堂上，教授们只重复盖仑的观点，有时候让屠夫或理发师作解剖动物的演示， 自己则从不屑于动手操作。维萨里对这种学风十分不满，在系统学习盖仑的学说的同时， 自己偷着进行人体解剖。他发掘过无主墓地，夜间到绞刑架下偷过尸体。正是在这些艰苦和冒险的活动中，他掌握了丰富的人体解剖学知识，也发现了盖仑学说中的诸多错误。

由于在课堂上与教授们就盖仑学说的对错发生了争执，巴黎大学医学院在1537年维萨里毕业时没有授予他学位，但意大利的帕多瓦大学了解到维萨里在解剖学方面的独到工作，破例授予他医学博士学位，并聘请他为解剖学教授。同年，维萨里来到了帕多瓦大学任教。他打破了解剖学教授只动口不动手的教学风气，亲自为学生示范解剖过程，向学生展示人体的每一个部分、每一个器官。他依然使用盖仑的著作作为教科书，但在盖仑不对的地方，他都毫不含糊地指出来。他的讲课很受学生欢迎。

1543年，也就是哥白尼出版《天体运行论》的这一年，维萨里出版了他的伟大著作《论人体构造》，系统阐述了他多年来的解剖学实践和研究。该书分为七卷，依次论述骨骼系统、肌肉系统、血液系统、神经系统、消化系统、内脏系统、脑感觉器官。最后有两个附录，介绍活体解剖的方法。书中继承了许多盖仑和亚里士多德的观点，但也提出了许多不同的看法。

维萨里在该书序言中写道：“我在这里并不是无故挑剔盖仑缺点，相反的，我肯定盖仑是一位大解剖学家。他解剖过很多动物，但限于条件，就是没有解剖过人体，以至造成许多错误。在一门简单的解剖课程中，我能指出他的两百种错误。但我还是尊重他。”

该书最大的特点是插图多，这一点使其超过古代任何一本解剖学著作，因为在印刷术推行之前，插图本书籍很难保持原样的流传，而对于解剖学来说，插图之重要是不须多说的。著名画家提香的一位高足担当了绘制的工作，在维萨里指导下，图画得极为精致和准确。

《人体结构》引起了神学家和保守医学家的不满，因为它对许多流行观点提出了挑战。例如，《圣经》上说男人的肋骨比女人少一根，而维萨里却说男人和女人的肋骨一样多，《圣经》说，人身上都有一块不怕火烧、不会腐烂的复活骨，它支撑着整个人体骨架，而维萨里却否定有这样一块骨头存在；亚里士多德认为心脏是生命、思想和感情活动的地方，维萨里则说大脑和神经系统才是发生这些高级活动的场所。

在帕多瓦大学，维萨里遭到了猛烈的攻击，他不得不于1544年离开了这里。查理五世请他去做宫廷御医，他便到了西班牙。在那里为王室服务了近20年。维萨里的敌人还是没有放过他，他们诬告他搞活人体解剖，宗教裁判所立即判处他死刑。由于西班牙王室的调解，死刑改为去耶路撒冷朝圣。1564年，在朝圣回来的路上，他乘坐的船遭到破坏，全体乘客被围在赞特岛，维萨里在那里病死。

（二）塞尔维特发现“肺循环”

在人体生理学中，血液的运动规律具有重要的地位，因为血液贯穿全身，是联系身体各部分的渠道，对它的正确认识有助于进一步了解人体的其他机能。

在盖仑的生理学中，血液运动理论集中体现了他的关于人体结构和机能的学说。盖仑的血液运动理论概括起来是：肝脏—静脉系统的潮汐运动；动脉系统—人体的单向吸收；这两大运动之间通过右心室与左心室之间互通的隔膜相联系。血液运动理论建立在“三灵气”说之上，而三种灵气的学说包含着相当浓厚的宗教色彩，在很长一段时期被基督教会所推崇。

维萨里在自己的解剖实验中已经发现盖仑关于左心室与右心室相通的观点是错误的，但他没有猜测到全身的血液是循环的。他在巴黎大学医学院的同学塞尔维特（1511年—1553年）朝发现血液循环的道路上迈出了第一步。迈克尔·塞尔维特生于西班牙纳瓦拉，曾与维萨里一道私下进行人体解剖研究。后来，维萨里被迫离开了巴黎大学，但塞尔维特继续进行实验研究，这期间他做出了一生中最重要的科学发现，即血液的肺循环：血液并不是通过心脏中的隔膜由右心室直接流入左心室，而是经由肺动脉进入肺静脉，与这里的空气相混合后流入左心室。这一发现通常称为小循环，它是导向全身循环的重要一步。

塞尔维特的发现首先发表在1553年秘密出版的《基督教的复兴》一书上。他主张人体中只有一种活力灵气，而不是盖仑所说的三种灵气。这种活力灵气存在于空气之中，通过呼吸进入肺脏，在那里与来自右心室的血液相遇，清除掉其中的“烟气”之后，使血液的颜色变得鲜亮，这种精制化了的血液和空气混合后进入左心室，使血液带上活力灵气运送至全身；因此，“灵魂本身就是血液”。他还认为静脉血通过肺而变为动脉血。他提出的血液心肺循环把盖仑提出的两个彼此独立的血液系统（动脉系统与静脉系统）统一了起来。这就为发现全身的血液循环奠定了基础。

1553年，当塞尔维特在日内瓦被加尔文教派逮捕并以异端罪受审时，对他提出的罪状之一是他主张灵魂是血液。这意味着主张灵魂将随同肉体一起死亡，是一种非正统观点。新教领袖加尔文不仅下令将塞尔维特活活烧死，而且在烧死他之前还残酷地烤了两个小时。

（三） 哈维——建立血液循环理论

为发现血液循环而迈出下一步的是法布里修斯（1537年—1619年），他是意大利人，在帕多瓦大学学习医学，是维萨里学生的学生。法布里修斯1559年在帕多瓦大学获医学博士学位，1565年成了该校的外科教授。在出版于1603年的《论静脉瓣膜》一书中，法布里修斯描述了静脉内壁上的小瓣膜，它的奇异之处在于永远朝着心脏的方向打开，而向相反的方向关闭。法布里斯修斯没能认识到这些瓣膜的意义，但他的学生哈维后来明确了它们的意义。

威廉·哈维（1578年—1657年）生于英国肯特郡福克斯通一个富农之家，1597年取得剑桥的医学学士学位之后周游欧洲，来到当时世界上最大的医学院意大利的帕多瓦大学医学院。哈维留学期间，伽利略正在帕多瓦任教，这位近代实验科学大师所倡导的实验—数学方法和力学自然观，影响了物理学之外的许多学科领域，哈维亦得益匪浅，他懂得了：无论是教解剖学或是学解剖学，都应以实验为根据，而不应当以书本为根据。

1602年，哈维获得帕多瓦大学的医学博士学位，同年回伦敦定居开业行医，由于他医术高明，业务很是红火，据说著名的英国哲学家弗朗西斯·培根也经常找他看病。行医之余，哈维继续从事解剖学研究，特别对心血管系统进行了细致的解剖学考察。

哈维首先研究了心脏的结构和功能。他发现，心脏的每半边实际仍分为两个腔，上下腔之间有一个瓣膜相隔，它只允许上腔的血液流到下腔而不允许倒流，现在我们将上腔称为心房，下腔称为心室。大动脉与左心室相连，静脉与右心房相连，而肺动脉和肺静脉则将右心室和左心房连通。哈维还发现心脏是一块中空的肌肉，不停地做收缩和扩张运动，收缩时将血液压出去，扩张时将血液吸进来。心脏的结构表明，它只可能吸收来自静脉的血液，也只可能将血液压往动脉。

哈维接着研究静脉与动脉的区别。他发现动脉的壁较厚，具有收缩和扩张的能力，而静脉壁较薄，里面的瓣膜使得血液只能单向流向心脏，结合心脏的结构，这意味着生物体内的血液总是单向流动的。为了证实这一点，哈维做了一个活体结扎实验。当他用绷带扎紧人手臂上的静脉时，心脏变得又空又小，而当扎紧手臂上的动脉时，心脏明显涨大，这表明静脉确实是心脏血液的来源，而动脉则是心脏向外喷吐血液的通道。体内血液的单向流动实验，证明了盖仑静脉系统双向潮汐运动观点是错误的。

哈维的另一个定量实验推翻了盖仑的动脉吸收理论。

解剖发现，人的左心室容量约为2盎司（英两），以每分钟心脏搏动72次计算，每小时由左心室进入主动脉的血液流量应为8640盎司，这个数字相当于普通人体重量的三倍，人体无论如何也不可能吸收这么多的血液。由于体内血液是单向流动的，这样多的血液是从静脉来的，而肝脏在这样短的时间内也绝不可能造出这样多的血液来。唯一的解释就是，体内血液是循环运动的。哈维当时认为，动脉中的血液通过肌肉的微小孔隙流向静脉，这个机制当然只是一种宏观想象，真正的机理得等到显微镜发明之后才被认识。

哈维1628年出版了《心血运动论》这部生理学史上划时代的巨著，系统总结了他所发现的血液循环运动规律及其实验依据。这部只有72页的小书，确立了哈维在科学史上的不朽地位。它宣告了生命科学新纪元的到来，盖仑学说中形形色色的不可捉摸的“灵气”，被血液的机械运动所驱除，物理和化学的概念被引入生物学中，展示了生物学发展的崭新方向。

《心血运动论》的出版招致了保守学者和教会的攻击，但哈维不理睬这些无知的嘲讽和谩骂，继续进行他的生物学研究。到了晚年，血液循环的观点逐步被大多数人所接受。1654年，皇家医学院选举他为院长，他谢绝了这一荣誉。1657年6月3日，哈维在伦敦去世，他立下遗嘱将其全部财产捐赠给皇家医学院。

1660年，意大利人马尔切诺·马尔丕基（1628年—1694年）把伽利略等发展起来的望远镜改制为显微镜用于医学上，他用显微镜研究青蛙的肺发现：青蛙的肺里布满了复杂的血管网，这种结构使血液在肺内很容易将空气带走，而且正是这种血管网连接了肺动脉和肺静脉。后来，他又在蛙体的其他部位也发现了十分纤细的血管，这些血管尽管用肉眼看不见，但在显微镜下清晰可见。这些血管就是今日我们十分熟悉的毛细血管，正是它们将身体内部各处的动脉与静脉相连通。这就解决了哈维血液循环理论中的一大遗留问题。1668年，英国皇家学会接受马尔丕基为会员。此后，荷兰人列文虎克（1675年—1723年）也不断制造和改造显微镜，继续观察马尔比基所发现的毛细血管，在许多动物身上都如实地发现了血液循环现象。1680年，英国皇家学会接受列文虎克为会员。同年，列文虎克当选为法国科学院院士。

（四） 生物分类学：林奈

近代之初的生物学中的革命性变化发生在生理学领域，而博物学则继续沿袭古代的做法，搜集材料。到了18世纪，博物学家所积累的物种数目大大增加，生物学客观上面临着由积累材料向整理材料、由经验向理论概括的过渡。这时候，生物分类学出现了。

对各种生物进行分类是博物学的内在要求。早在希腊时期，亚里士多德便提出了“属”和“种”的概念，作为生物分类的依据。近代以来，博物学所积累的材料突飞猛进。亚里士多德本人曾描述过约500种植物，到1600年，人们知道约6000种植物，而仅仅过了100年，植物学家又发现了12000个新种。动物学也面临着同样的材料“爆炸”问题，对生物物种进行科学的分类变得极为迫切（现在生存在地球上的生物估计有50万种以上，其中种子植物25万种左右）。

林奈，1705年5月23日生于瑞典司马兰德省拉舒尔特村。父亲原先是一个农民，后来当上了乡村牧师。林奈的父亲十分热爱园艺， 自己在家门口开辟了一座花园。这座花园给林奈影响很大，使他后来走上了博物学的道路。他虽然像同龄孩子一样上学接受教育，但学业不突出，只是对树木花草有异乎寻常的爱好。

1727年，林奈进入龙德大学；次年进乌帕萨拉大学。在大学期间，林奈系统学习了博物学以及采制生物标本的知识和方法，成为小有名气的博物学家。

1732年，25岁的林耐被派往瑞典北部拉普兰进行野外考察。考察期间，他行程2800公里，发现100余种新的植物，搜集了大量资料，为1737年出版的《拉普兰植物志》一书打下了基础。

1735年，林奈周游欧洲各国，先是在荷兰取得了医学博士学位，并于同年出版了《自然系统》第一版。在此书中，林奈首先提出了以植物的性器官进行分类的方法。第一版很薄，只有12页，但立即产生了影响。等他1738年回到故乡时，已经很有名气了。

林奈在生物学中的最主要工作是建立了人为分类体系和双名制命名法。在他看来：知识的第一步，就是要了解事物本身，这意味着对客观事物要具有确切的理解；通过有条理的分类和确切的命名，我们可以区分并认识客观物体，分类和命名是科学的基础。

所谓双名制，即每种生物的名字由两部分组成，统一用拉丁文，属名在前，种名在后。用这种命名方式，他对5938种植物进行了分类，给7700种植物和4400种动物统一了命名。在林奈以前，往往一种生物有几个名字或几种生物共用一个名字，名称的混乱给生物学研究带来了极大的困难。林奈的这一功绩可以和牛顿相媲美：牛顿为宇宙规定了秩序，而林奈则为生物界规定了秩序，开创了生物学的新纪元。

林奈把自然界分为无生界和有生界，有生界又分为动物和植物两个亚界，亚界以下又分为门、纲、 目、科、属、种。林奈以植物雄蕊数目区分纲，用雌蕊数目区分目，以花果区分属，以叶区分种，由此，他把显花植物（种子植物）分为23纲，隐花植物分为1纲，构成“林氏24纲”；以动物的心脏、呼吸器官、感觉器官、皮肤特征等作为分类标志，把动物分为6大纲。人作为一个物种，应归动物界，人和猿同归灵长目。他提出人属概念，人属之下，又分为四个种：欧洲白种人、美洲红种人、亚洲黄种人、非洲黑种人。在当时欧洲，上帝创世说占绝对统治，林奈竟把人同猴子放在同等地位，这需要很大的勇气。

林奈一直没有停止过根据新的材料增订修改《自然系统》一书。他生前出过十二版，1735年初版才12页的小书到1768年第12版时已成了1327页的巨著。其间林奈的思想也有不少变化。一开始，林奈坚信物种是不变的。在《自然系统》第一版中，他说： 由于不存在新种，由于一种生物总是产生与其同类的生物，由于每种物种中的每个个体总是其后代的开始，因此可以把这些祖先的不变性归于某个全能全知的神，他就是上帝，正是他创造了世界上的万事万物。但是随着新种、亚种、杂种和变种的不断发现，物种绝对不变的概念也受到了冲击，林奈本人后来还是在一定程度上承认了物种的可变性。

林奈生前在国内外学界享有崇高的威望。1761年，国王册封他为贵族。1778年去世时，葬礼极为隆重。林奈死后，他的书籍和收藏的标本被富有的英国博物学家史密斯买去了，等瑞典人意识到他们丢失了多么贵重的东西时已经迟了。据说瑞典海军曾接到命令派军舰追赶装载林奈遗物的英国船只，但英国船太快，未能追上。