心脏和血液的运动

心脏和血液的运动

尽管维萨留斯已经开始对盖伦解剖学理论发起了挑战，帕拉塞尔苏斯等人又试图削弱盖伦对于临床医学的控制，但17世纪的生理学仍然被旧思想所压制。

要理解人体生理学，关键在于理解心脏和血液。我们这一部分故事的英雄，是一位温文尔雅的英国医生，他的名字叫哈维。

关于血液的早期思想

早在盖伦时代之前，人们已经认识到血液对于人体有特殊的重要性。即使在最原始的社会里，血液也被赋予特殊的品质。今天我们仍然在说血债和血誓。我们常说：“萝卜榨不出血来。”敌人之间可以说有“血仇”。残忍的竞争被说成是“冷血的斗争”。在某些社会里血用来为婚事和商业契约作见证。有些古代的部落相信饮血会得到勇气和青春。在通俗文化中一直有吸血鬼的传说，说的是吸血鬼靠他人的血生活，以保证他自己的永生，这种故事在现在的书和电影中还有。今天许多所知甚少的人们仍然相信，输血可以把供血者的个人品质传给受血者。

希波克拉底和亚里士多德都知道，血液在人体内的运动对于生命过程至关重要。

亚里士多德的研究得到这样的结论，心脏是人体的中心器官。根据亚里士多德的说法，它是智慧的所在。心脏还控制血液在全身的流动，并且通过血液给动物提供热量。

通过广泛搜集所能找到的古代关于血液的知识，再加上自己的实验，盖伦得到了不同的、细致得多的结论。他相信人体在生理学上，是由三种不同的器官、液体和灵气所支配。这三大系统分别位于肝、心和大脑。

根据盖伦的理论，所有的血液都来自肝脏。身体摄取食物后，在胃里“蒸煮”或“烹调”，然后转变成流体状的物质，叫做乳糜。乳糜移动到肝，在那里转变成血液，并且充满支配营养的“自然灵气”（natural spirit）。肝是起始点，又可以说是所有静脉的源头。静脉网络就像是体内灌溉系统，向全身提供血液，它是暗红色的，携带着它所含的营养物和“自然灵气”。身体的每个部分吸引各自需要的血液，血液通过涨落而流动。

盖伦认为，血液通过静脉抵达心脏的右侧，有一些血液穿过隔膜（两室的分界）上看不见的微孔，从右侧转到左侧。在心脏右侧，血液与从肺吸入心脏的空气混合，于是它充满了“生命灵气”（vital spirit），“生命灵气”支配情绪，于是血液变得更为鲜红，通过动脉系统向身体的其余部分输运。

一部分动脉血来到大脑，在这里制造出“动物灵气”（animal spirit），并通过神经系统分流到全身。盖伦认为，神经系统是空心管道的网络。“动物灵气”支配感觉和运动。

盖伦尽管赢得了二世纪伟大医生之一的名声，他的权威使他即使错了也有人相信—　他对人体里血液的用途及其分流所持的看法也是这样。

随后，在盖伦看来，血液的基本功能是分流重要的“生命灵气”。“灵气”本身使血液运动。肺的功能是给天生就是热的心脏进行冷却和通风——心脏之所以热因为它是“灵魂”所在的位置。他还相信，心脏的首要任务是制备“生命灵气”。

跟盖伦的大部分理论一样，整个系统，包括“灵气”的各种神秘的注入方式、与神学思维的一致性以及它那精致的内部协调，对许多基督徒来说都很有吸引力。然而，到了16世纪，它开始漏洞百出。或者说，某些解剖学家在寻找某些非常重要的孔隙时遇到了麻烦，他们要找的是心脏两室之间的隔膜上的微小孔隙或通道。

塞尔维特（Michael Servetus，约1511—1553），一位富有争议的坦率直言的西班牙医生，最早得出心脏里不存在通道的结论。他对盖伦和其他解剖学家的研究，再加上他自己的直接观察，导致他对身体内部血液的运动形成另外一种理论。塞尔维特的理由是，如果通道不存在，则不可能有那么多的血从心脏的右侧流向左侧。他注意到肺动脉相当粗大，血液从心脏到肺部的流动非常有力，他认为这是由于送到肺部的血要超过其营养所需的量。他争辩说，血液必须到肺部才能换气，就在通过肺部时改变了颜色。后来它又通过肺静脉返回。他认为，实际上它并没有穿过隔膜。塞尔维特并不是有名的解剖学家，而是以医生而闻名，但是他的这一“小循环”思想也许鼓励了更多的人，向盖伦强加于生理学的智力和哲学枷锁发起挑战。

遗憾的是，当时正是宗教冲突此起彼伏的年代，塞尔维特作为一个神学家如同作为一个医生那样敢于直言。他那异端的宗教观点使他不仅成了天主教徒的劲敌，而且也成了新教徒的劲敌。不是每一个人都会轻易接受别人的指责，但他显然是太冒险了。天主教会和新教徒都愤怒地要求把他立即处刑。他设法逃脱天主教宗教裁判所的抓捕，却在日内瓦被新教徒抓到。在那里，他拒绝了早先被判绞刑的“宽恕”，被捆上铁链，绑在树桩上活活烧死。

然而，对盖伦的挑战从未终止。另一位更有名的解剖学家也由于没能发现对于盖伦理论如此重要的细微通道而烦恼。1555年，维萨留斯写道：“隔膜和心脏的其余部分同样地厚实和密集。所以，我看不出哪怕是最小的粒子可以穿过它从右心室转移到左心室。”当时，维萨留斯在对待生理学问题时，仍然是一位盖伦主义者，他假设孔隙一定存在，但非常之小，以至于还没有被发现。

与维萨留斯同时代的一位不知所措的人这样写道：“心脏的运动只有上帝才知道。”

维萨留斯有一个学生，名叫哥伦坡（Realdo Colombo， 1516—1559），继维萨留斯之后担任帕多瓦大学的外科和解剖学教授，他是《人体结构》最激烈的反对者之一。他曾经写过一篇医学论文，题名《论解剖学》（ De re anatomica），由他的子女在1559年出版。尽管有批评说它是《人体结构》的粗劣模仿（但没有插图），不过它确实包含了哥伦坡关于人体中血液运动的理论。哥伦坡读过塞尔维特的书，他可能是从塞尔维特那里借用了血液从心脏的右侧经过肺部流向左侧的论点，但是他写得更加清楚，而且他是第一位发表这个所谓小循环思想的著名解剖学家。然而，这一工作并未真正触动盖伦那盘根错节的心血管体系的根基。哥伦坡的声望还不够有吸引力，他的证据也不够充分，还不足以说服大多数人。心脏和血液问题的解答，以及针对盖伦生理学的真正革命，有待于70年后另一位才华横溢、专心致志的英国医生来最终解决这一问题。

就像另一位伟大的科学家达尔文，我们将会在本书的另一编里遇到达尔文，哈维是一位不自觉的革命者。哈维尊敬盖伦和亚里士多德，是一个从容、优雅和保守的人。然而，哈维发展了血液循环理论，并且就此给出了细致的证据，从而使盖伦医学遭到最为沉重的打击。

小书里的大思想

哈维出生于英国南部海岸。他的父亲是一位富裕的农民，后来转到商业界，最终成为福克斯通的市长。和他的六个兄弟一样，哈维拥有舒适的生活。尽管哈维是兄弟中唯一进入学术界的人（其余六位都成了富裕的商人），但兄弟之间一直保持密切联系。他的两个姐妹，一个早死，另一个情况不明，但是他的兄弟们都长寿富足，并在经济和情感上常常彼此帮助。哈维度过了一个无忧无虑的童年，这也许有助于他日后形成一种适度的自信感。

10岁时，哈维进入坎特伯雷的国王学校，1593年获得医学奖学金又直接进入剑桥大学。甚至就在儿童期，他就已对医学显示出浓厚兴趣，和维萨留斯一样，在自家厨房里解剖小动物。当地的屠夫和附近的屠宰场还给他动物的心脏，供他研究。

1597年，哈维从剑桥的圣加伊乌斯学院获得文学士学位，1599年，他来到当时世界上最适于年轻人学习医学的地方——意大利著名的帕多瓦大学。在这里他成了有名的法布里修斯的学生。法布里修斯刚刚建成帕多瓦第一座户外阶梯教室，就是为了做解剖之用。他是当时仅次于维萨留斯的伟大解剖学家，首次发现静脉中的瓣膜。法布里修斯对21岁的哈维产生了深远影响。哈维成了法布里修斯的特别助手，和“师父”建立了亲密的关系。正是在帕多瓦，哈维养成终身的习惯，总在腰部挂一把镀银的短剑。也是在帕多瓦，他开始对咖啡上瘾，不同于今天，咖啡在当时可是非常稀罕的饮料。许多历史学家从哈维同代人的评论中了解到，哈维脾气急躁，易烦，经常失眠，他们认为正是喝咖啡的习惯导致这位原本随和易处的医生出现上述现象。

然而更重要的是，正是在帕多瓦，哈维对心脏与血液运动问题产生了浓厚的兴趣。法布里修斯在1603年发表关于静脉瓣膜的思想，但是，哈维肯定更早就听说这事，因为他与法布里修斯共事。在法布里修斯手下学习时，以及在阶梯教室听解剖学演讲时，他都有所触动。晚年他曾经写信给波义耳，提到正是静脉瓣膜使他想到人体中血液的流动有可能是单向的。帕多瓦的空气总是充满了暴力味，哈维的一个朋友在一次刀战中手臂动脉被刺伤，一场惨烈的事故就此　酿 成。在处理伤口时，哈维注意到，血是一阵阵喷出来的，其情形全然不同于血液从静脉里的平缓流出。在年轻的哈维看来，那血液仿佛就像是被泵出来那样。

哈维正在演示他的血液流动的思想。

他的教授们教过他，身体内部有两种大不相同的血：一种来　自肝脏　，供给营养，或“动物灵气”；另一种来自心脏，提供“生命灵气”，含有热和能。在爱好探究的哈维看来，它们尽管颜色不同，但似乎很相近。他尝了尝，连味道都是一样的。也许它们就是同一种东西。如果真是这样，他开始想，也许只有一种血在全身流动。也许它实际上就是靠心脏来抽运的。这就是一个思想的诞生，而且和他的亚里士多德哲学不相冲突。

当哈维还是帕多瓦大学的学生时，伟大的伽利略正在那里教书，但大学里仍然保持着旧传统，天文学以托勒密理论为主，医学大部分按照盖伦的理论。亚里士多德教导过圆形循环的完善和精致。哈维后来写道：“我开始想，是否存在一个类似循环的运动，正如亚里士多德所说，空气和雨水正相当于更高级物体的循环运动。”

出于谨慎和保守，他在帕多瓦没有公开发表自己的思想。思想并不等于证据。1602年，他获得医学博士学位，回到英国开业行医。在那里他娶了一个著名医生的女儿，他的事业蒸蒸日上，先后当上医学院的研究员、圣巴塞洛缪医院的内科医生、内科和外科医生学院解剖学教授以及詹姆斯一世和查尔斯一世的御医。在为国王服务的生涯中，哈维一直是查尔斯国王的亲密朋友和心腹。

就在他的社会和医学声誉达到如日中天的时期，他仍然孜孜以求地汲取知识。他对人体知识是如此投入，以至竟然把好朋友，甚至　自己的父亲与姐姐的遗体也拿来解剖。

到1616年，他的演讲笔记表明，他已经独自得出关于血液在体内循环的见解。他的革命性著作《心血运动论》（Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in anzmalzbus）在　12年后出版，一直被看成是早期科学的重要著作之一。尽管哈维在哲学　上是亚里士多德学派和传统主义者，但他的实验和研究技术却是近代的。

哈维和动物繁殖

哈维并不仅仅只关注循环系统 。他还对动物繁殖的问题有兴趣。　他 是率先研究小鸡在蛋中发育的人之一、其研究结果发表在1651年出版的《动物繁殖》 （De generatione　animalium）一书中 。在没有显微镜帮助的情况下，他每天敲开一窝蛋里的一只蛋，仔细检查小鸡的发育。仅靠肉眼观察，他注意到发育最早是从一个极小的斑点开始（这是第一个不借助仪器看到的胚胎构造），他在哺乳动物中寻找类似的东西，结论是： 所有生物必定都从一个简单的、未分化的血点开始生长，他把这一血点称为“原基”（primordium）。通过跟踪小鸡在蛋内的发育，他把胚胎的逐渐发育称为“渐成过程”。　尽管我们现在知道他的思路是正确的，但这一工作却没有像血液循环的研究那样在当时被人们所接受。遗憾的是，这本书没有记录他对血液循环的伟大工作，却以大量篇幅论述一般而又有些庞杂的亚里士多德哲学。

另一种更古老的观点很快取代了哈维的渐成论。其他研究者得到错误结论，认为胚胎在卵内早就以微型整体的形式存在。在胚胎内有另一个卵和另一个已经成形的微型胚胎，里面又是更小的卵和胚胎，层层套叠，就像中国套箱^[1]。一个比一个更小，直到完全看不见，甚至用当时最强大的显微镜也看不见。这种观念叫做“预成论”，其根源可以追溯到柏拉图和他的完美形式的思想，并且还得到教会的认可甚至伟大的显微学家马尔比基（Marcello Malpighi,1628—1694）（我们在下章会遇到）也通过研究相信，必定存在某种预成形式。这种观点以及类似说法一直流行到18世纪末，直到沃尔夫（Caspar Friedrich Wolff, 1733—1794）及其他人的工作才给这个问题带来了新的转机。

哈维把这件事看成是流体力学问题。他仅仅关注这一问题，拒绝把它与整个自然图景联系起来考虑。他只关心血液如何流动，心脏的哪个部分对它的运动起到作用。他在《心血运动论》中并不关心神秘的“灵气”，他解释说：“除了推动血液，使之运动并分流到全身之外，心脏是否还为血液添加些什么东西——热、灵气、完美——必须在以后逐步深入，并且还要靠其他理由才能确定。”尽管哈维在哲学上和气质上是传统的亚里士多德主义，他还是汲取伽利略及其时代之精神，把人体当做机械来处理，并且认为他的使命就是理解心脏和血液的运动机制。

和伽利略一样，他的研究也是通过仔细和艰辛的实验。他在序言中写道：“我并不认为学习和教授解剖学，应从哲学家的公理出发，而是要从解剖事实和自然的结构出发。”

他的论证以事实为据，这些事实源于广泛的解剖及动物活体解剖。他仔细地讨论心脏瓣膜的结构、大血管的构造和隔膜里找不到孔隙或通道的事实。他解释说，假如有人坚持盖伦传统的血液运动观点，那是毫无意义的。

从机械论的观点看这个问题，哈维论证说，我们可以把心脏简单地看成是肌肉，通过收缩而起作用——把血液泵出。他指出，把心脏上面的两个腔室（心房）与下面的两个腔室（心室）分开的瓣膜是单向的，因此，血液只能沿一个方向流动，从心房到心室，而不能相反。哈维正确地解释了法布里修斯提到的静脉瓣膜，指出它们的作用是控制血流方向，而根本不是控制血液的流量，正像法布里修斯所设想的那样。静脉瓣膜只允许血液从静脉流向心脏，而心脏里的瓣膜只允许血液进入动脉。

接下来他提出了一些基本数学论据。他计算过，一个小时里心脏泵出的血量是一个成年人体重的三倍！按照盖伦系统的要求，在这样短的时间里，要在静脉的末端创造如此之多的血，同时又要在动脉的末端分解它们，实在是不可想象的事情。他论证说，必定是同样的血，在不停地循环，从心脏到动脉，又从动脉回到静脉，然后再回到心脏。

血液和空气

哈维成功地证明了血液的循环，但是他无法完全解释这种循环在体内的功能。这要留给17世纪另外四位杰出的实验家，他们通过各种相关实验得到了答案。

波义耳迈出了第一步。他利用空气泵证明，没有空气，老鼠或鸟都无法生存。胡克在独立研究之前曾经短时间当过玻义耳的助手，他做了这样的实验，使狗的肺部固定不能动弹，但只要把空气吹进去，狗就能继续活着。他的这些实验其实是最早的人工呼吸演示， 同时也证明生命的延续需要的是血液里的空气，而不是肺的实际运动。罗尔（Richard Lower，　1631—1691）的实验则揭示了暗色的静脉血在通过肺部时，转变为鲜红的动脉血，他由此而悟出，这一定与空气中的什么成分有关。最后是梅奥（John Mayow， 1643—1679），他证明血液里的这一成分是“硝气精”（spiritu nitro aerus）。

他进一步以放血实践为例，用绷带绑紧动脉，可以使脉搏暂停，而稍微放松绷带，静脉中有血液的缓慢流动。再有，两个瓣膜之间是空的静脉不能从上游得到补充，这是单向运动的又一例证。

其他的例子和实验进一步强化了他的论点。他认为，血液的运动是一个闭合的循环。他的理由是，心脏是肌肉，其功能相当于一个泵，通过静脉回收血液，然后靠交替的舒张和收缩把血液经过动脉泵出去。

用他　自己的话来说：“动物身体里的血液锁定在一个循环之中，运动不止。那正是心脏靠其脉搏完成的动作或功能，也是心脏运动和收缩的唯一目的。”

这是精心构思、严密取证的论据。尽管篇幅不大（只有72页）、印制糟糕（印在廉价的纸　上，还有很多排字错误），但他的书却使许多人立刻转变观点。对许多临床医生来说，它立竿见影地解释了许多现象，其中包括感染、中毒或蛇伤为什么会如此之快就扩散到整个系统。它还迅即带来了静脉注射的可能性，以便使药物迅速扩散至全身。它甚至激发了早期的输血尝试。但是这些大都没有成功，因为当时不知道还有不同的血型。

但也有守旧者。传统很难消失，哈维最先发出这样的抱怨：一个人只要过　了30岁，就难以理解他的工作。但是，他仔细搜集的证据最终还是获得成功，尤其还有人沿着他的足迹继续工作，其中特别是马尔比基，他填补了哈维论证中的最后空隙。

伽利略攻击传统观点及其经院哲学，却没有能够看到他的观点赢得广泛接受。相比之下，哈维则幸运得多。在1657年去世时，他的工作几乎普遍被接受，除了一些封闭的环境，特别是法国更为保守的某些医学界人士。

哈维在他的书中用这些插图，说明他的实验显示了血液在静脉中只沿一个方向流动，就是指向心脏。

这是对盖伦以及过时医学传统的最后重击。盖伦思想的基础，在遭受维萨留斯、哈维和其他人的沉重打击后，逐渐走向崩溃。哈维的工作，标志着动物生理学的新起点。也许更重要的是，在沿着把近代实验方法应用于生物学的道路上，他们已走出了重要的一步。

盖伦曾经写道：“如果有人希望观察自然如何工作，他不应该相信解剖学的书本，而应该相信自己的眼睛。”也许可以这样说：安详而又保守的哈维，正是遵循盖伦的智慧，以自己的方式向他如此热爱的古人表示崇敬之情。

古希腊医生、解剖学创始人赫罗菲拉斯著有《论解剖学》等，在解剖人体时最早发现了血管，并第一个区别了动脉和静脉： 动脉有搏动，静脉没有搏动。比希波克拉底前进了一步。赫罗菲拉斯曾用滴漏测量单位时间内人的脉搏的次数，但他没有将脉搏和心跳联系起来。图为赫罗菲拉斯用过的滴漏。

阿纳尼大教堂天花板壁画中的盖伦画像。

1543年，比利时医生和解剖学家安德烈·维萨留斯发表了《人体构造》，指出了盖伦解剖学中的错误，完成了对骨髓、肌健、神经等系统的描述。为以后发现血液循环奠定了基础。左图是第一版《人体构造》著作中维萨留斯画像。

这幅《解剖》画（1559年）表现的是一堂解剖课，老师正在进行解剖，学生在参考教科书和记笔记。

1553年，西班牙医生米格尔·塞尔维特重新提出“小循环”（“肺循环”）理论。再次推翻了盖伦关于心脏中隔有筛孔的论点。由于他的观点违背了当时的宗教教义，1553年10月塞尔维特被卡尔文教派当做“异教徒”在日内瓦活活烧死，年仅42岁。

【注释】

[1]中国套箱据说是过去中国家庭送女儿的嫁妆，一个大箱子里面层层套着一个个更小的箱子。