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尽管盖伦的学术地位在渐渐恢复，但最终还是免不了被群起而攻之。批判盖伦的人们声称，他忽略了有效的治疗方法，也未能提及近代两大祸根：瘟疫和梅毒（见第七章）。1628年，英国医生威廉·哈维出版了名为《心脏运动论》的书，阐述了血液是如何经由肺部循环到全身的。
哈维的这一著名发现并非偶然。除了他的前辈们伊本·纳菲和赛尔维特，还有几个先决条件为他搭好了舞台：有些是解剖学方面的，有些是理论概念方面的。首先，哈维在帕多瓦学习期间，从听说过维萨里的解剖学老师那里了解到了静脉瓣膜的存在。从解剖学上讲，他知道血管里的血液是流向心脏的。其次，他根据脉搏数与每搏输出量计算并推论出，如果血液不是循环的，那么肝脏每天必须制造四百加仑（一千八百升）的血液——这似乎比平均每日食物摄取量所能制造的血液还要多得多。基于自然循环的哲学观念以及周围世界的新型机械泵和消防车对哈维的影响，他表示心脏也是一个泵。
哈维似乎犹豫了十多年，才发表了这部看似是对盖伦观点彻底修正的著作。他的理论以解剖学观察和计算为依据，以实验为佐证，看起来似乎与古代的理论和推测全无关系。因此，许多人认为他的书是现代实验生理学的开端。然而，他的许多动物实验只是证实了先前的推测——这些推测本身同样重要。
继哈维之后，其他人受到启发，开始寻求生命机能的机械论解释。有些学科致力于寻找更简化的阐述问题的方法，这种数字化的热情也从这些学科流向了医学。与哈维同时代的伽利略曾说：“要衡量一切可以衡量的东西，并使迄今为止还没有被衡量过的东西可衡量化。”[K.罗斯殊，《生理学史》（HistoryofPhysiology），纽约克里格出版社，1973年，第76页。]在这个新的传统中，来自威尼斯和帕多瓦的意大利医生圣托里奥·圣托里奥发明了一种钟摆型机器来为脉搏计数。为了测量体温，他发明了一种笨重的大型体温计，这个精心制作的仪器就是两个世纪后开始进入临床应用的小型体温计的前身。不过，圣托里奥最著名的发明是代谢平衡椅[一种类似小屋的椅秤。]，他在里面花了相当多的时间，经常吃饭和睡觉都在里面。圣托里奥仔细测量了他的饮食摄入和排泄物的重量，并计算出每天有平均1.25公斤的重量以“不感蒸发”的形式流失。
17世纪法国哲学家及数学家勒内·笛卡尔曾表达了一种哲学心态：在不否认上帝存在的前提下，他根据机械定律阐述了人体的机能。为了解释感觉与反应，笛卡尔提出了一种微小的、快速移动的粒子的存在——“动物元气”——它们在中空的神经中传播。肌肉因体液压力而收缩，又因动物元气的涌入而膨胀。笛卡尔听说过哈维，然而，在他的理论中，血液循环并非由心脏泵射引起，而是因为它在心脏中被加热膨胀才导致喷薄而出。
生病的人实际上和完全健康的人一样，都是由上帝创造的。一个由齿轮和平衡锤组成的时钟，应该完全符合其制造者的意图。然而，即使制作粗糙且报时不准，它也丝毫不违反自然规律。同样地，人体也可以被认为是一种机器，由骨骼、神经、肌肉、静脉、血液和皮肤构成。即使没有思想、没有意识驱动，这部机器也不会停止它目前的一切运动。
——笛卡尔，《沉思》，1641年；劳伦斯·拉弗勒译，印第安纳波利斯和纽约：博布斯·梅里尔出版社，1960年，第138—139页
对笛卡尔来说，生命的主要特征是热量，而不是生命原力。他识别到松果体中有一种犹如神创灵魂的存在，并认为这就是所谓意识。这个灵魂与肉体的运作不同。动物是活的，但它们没有灵魂。由笛卡尔描述的（虽然是建立在前人的基础上）灵魂与身体的分离，常被称为笛卡尔的“心物二元论”。忽视意识而注重肉体的观点带来了大量以机械术语阐述人体的科学著作。身心二元论也同样引发了关于解剖结构、生活经验与疾病之间的相互关系的争论。批判者们很快就对二元论的不足提出了质疑。尽管二元论基本上在生物医学研究中被忽视了，但在许多方面，这一争议还有待解决。与这一哲学思想相对立的医学被称为“医学机械论”。
医学机械论通过物理类比的方法（包括泵、杠杆、弹簧和滑轮）来定义和描述疾病。这些生理学家还注意到，化学可以模拟发酵、燃烧和腐败等生命现象。由于人体进程可以用类似的术语来描述，医学化学成为早期现代生理学的一个专门的分支。到17世纪，传统四元素周期表内加入了硫、汞和盐，并且新老元素都参与了对生命和疾病的解释。
英国英国医学化学家约翰·梅奥以笛卡尔热即生命的观点为基础，将生物体作为燃烧单位来研究——蜡烛需要空气来燃烧，就像动物需要空气来生存一样。他把点燃的蜡烛放在一个倒扣在水里的罐子里，用上升的水位来测量空气的消耗量。他观察到，当大约五分之一的空气消失时，蜡烛就熄灭了，并由此得出结论：维持燃烧的只是空气中的一部分。他用一只老鼠代替蜡烛重复了这个实验，他注意到老鼠在同样比例的空气被消耗后就死亡了（见图3.3）。他再次得出结论：只有空气中的一部分能够维持生命。但是“可供呼吸的空气”和“可供燃烧的空气”是一样的吗？为了回答这个问题，他将一只老鼠和一根蜡烛一起放进罐子里。蜡烛熄灭与老鼠死亡的速度都比他们独处时更快，但仍然只消耗了五分之一的空气——“可供呼吸的”和“可供燃烧的”空气是一样的。我们现在都知道这是氧气，约占空气的20%。梅奥就此使生命这个概念更接近于无生命物体的燃烧。
图3.3 罐子中的老鼠。摘自约翰·梅奥的《Tractatus duo quorum》，1668年。消耗的空气量是由薄膜的位移来测量的。
在17世纪晚期至18世纪早期，一些生理学家认为机械学过于夸张并对此做出了反应，其中包括德国人格奥尔格·施塔尔和法国医生朱利安·奥弗雷·德·拉·美特利。施塔尔一开始是个机械学支持者，并针对空气中的可燃部分提出了“燃素”一说。他说，把灵魂和肉体分开是有趣的，甚至是有用的。但他很快发现，这种分离妨碍了对某些问题的研究，如自主运动。施塔尔认为，医学机械学家过分强调力学与物质，反而远离了生命本身。他提出疑问：把心脏描述成一个泵，或者把热量描述成一种驱动力——这样一种吸引人但却过分简单的类比，如何能反驳世上存在一种驱动心脏或产生热量的潜在生命原力这一观点呢？支持机械论的生理学家完全忽略了这些问题。
施塔尔重新提出了生命原力的古老概念，用一种类似气体的“灵”（anima）来表示，它类似于艾萨克·牛顿新发现的无形的引力。对施塔尔来说，一具没有生命的尸体就像一碗化学汤，会轻易地腐败分解。是“灵”这种力量，使它保持活力、享有理智、拥有良好的修复能力并可以运动。18世纪的欧洲在生理学上分化成了两个阵营：机械论支持者和生机论支持者。
瑞士物理学家兼博物学家阿尔布雷希特·冯·哈勒可能是18世纪最高产的生理学家。在他的《人体生理学要素》（Physiological Elements of the Human Body，1757—1766年）一书中，他重新审视了生命的两个众所周知的特性：感受力（感知）与应激性（反应）。据说所有生物——植物和动物——都拥有这两样特性。对这些特性的研究——我们现在称之为神经生理学——成为生命研究的重心，并至少持续了一个世纪。冯·哈勒的结论以解剖观察为基础，并且他也进行了动物实验。与他同时代的意大利人拉扎罗·斯帕拉捷也用类似的方法研究了生殖，并得出结论：所有的生物都是其他生物的后代，不存在自然发生论。但是关于自然发生论的争论又持续了一个世纪才被路易斯·巴斯德平息。
基于早期诸如燃素学论及可燃空气的发现，17世纪70年代三个来自不同国家的科学家几乎同时发现了氧气的存在，他们分别是：卡尔·威尔海姆·舍勒、约瑟夫·普里斯特利和安托万-洛朗·拉瓦锡（见第八章）。所有动物生存都需要氧气这一观点很快就被普遍接受了。生命就像火焰，可以被看作是碳在氧气的存在下燃烧。这一观点与热即生命的概念很一致。
1780年，意大利人路易吉·伽尔瓦尼得到了一个惊人的发现：使电流通过青蛙的腿可以产生反射运动。就这样，电力成了引力和生命原力的一员，成为一种虽然看不见，但可以使生命活动的强大存在。