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血液循环论:另一场科学革命

鼠疫的三次大流行,每一次都和社会的剧烈变革搅和在了一起。查士丁尼大瘟疫导致当时的人们普遍不再相信理性,不再相信可以用自己的脑袋来认知世界、认知自然。他们普遍选择相信宗教的力量。到后来黑死病大流行的时候,普通老百姓看着无数虔诚的信徒悲惨地死去,似乎上帝在这事儿上一点也不区分远近亲疏,所以很多人的头脑面临着又一次崩溃后的重建。

穷人不爽,有钱人也不爽。中世纪的意大利一直是财富的中心,因为地中海是贸易的大通道。东方丝绸之路上来的好东西往往都是从地中海运到威尼斯,然后再运到其他的地方,所以威尼斯商人才那么出名。商人有了钱,自然会想到过上更加豪华舒适的生活,他们的价值观是及时行乐,这辈子不能亏待自己,万一啥时候人得了黑死病死了,钱还在,那才是最大的悲剧呢!因此在他们的引领下,社会风气也开始转向。从过去一切围绕着宗教打转转,变成围着自己打转转,先伺候好活人再说。以往可不是这样的。11世纪那会儿,西欧老百姓对宗教还是挺狂热的,那时候还没碰上黑死病大流行。

当时伊斯兰世界兴起,在和东罗马帝国的对抗之中占了上风。教皇发动了十字军东征,要“光复”圣地耶路撒冷。

十字军多次“东征”,和穆斯林断断续续地打了上百年。

不管怎么说吧,多年的战乱还导致大量东罗马帝国的人都往西边跑。谁知道异教徒会如何对待自己呢?所以在君士坦丁堡陷落之前跑得最多,陷落以后,想跑也跑不掉了。

▲威尼斯圣马可教堂

前几次十字军东征的时候从君士坦丁堡抢回来不少书籍和文献,从耶路撒冷也抢了不少阿拉伯人的东西,现在又有大量东边的人往西边跑,大量的人才就会聚到了西欧。书有了,人也有了,加上后来的黑死病大流行,思想经历了一次崩溃再重构,西欧开始再次捡起失落的理性的传统,这就为后来的文艺复兴奠定了基础。所以君士坦丁堡的陷落,就成了中世纪和文艺复兴时期的分水岭。

奥斯曼帝国把君士坦丁堡定为新首都,改名伊斯坦布尔,基本保留了这座城市的格局,只是把索菲亚大教堂改成了清真寺。当时的奥斯曼帝国还是非常开放包容的,这么多年下来,伊斯兰世界的医学有了长足的进步。比如说阿维森纳的大部头著作《医典》就相当完善。阿维森纳是拉丁文的译名,本来他叫伊本·西纳,是个塔吉克人。他是中世纪伟大的医生,在世界医学史上也是杰出的医生之一,有“医学之王”之称。

他把当时东、西方的各种医学知识编纂成了一部系统的典籍—《医典》,这部书共五卷。第一卷为总论,着重论述了人体构造、疾病与自然环境的关系;第二、第三卷为药物学、病理学;第四卷主要讲述麻疹、天花等综合病症的症状及其特殊疗法;第五卷为诊断、治疗方法及配方。

《医典》不仅包容了大量医学知识,而且具有无与伦比的逻辑严整性和系统性,因此特别适合当作标准医学教材。12世纪意大利人把《医典》翻译成了拉丁文,同时犹太学者又给作了注释,所以这本书迅速流传开了。在以后五六百年时间里,欧洲许多国家都把《医典》作为权威教材。在那个时代,世界上没有任何医学家的影响可与阿维森纳相比。

当然,《医典》中也有不完善的地方,虽然它在世界医学史上有极为重要的地位,但它的不足也是不可回避的。

但是,欧洲这边哪顾得上这些呢?以前自己摸索了那么多年,都只能搞残本,现在终于搞到这么系统完整的教科书,先吃透了再说。所以,盖伦的学说能获得统治地位,也不是偶然的。有多少人敢于质疑自己的课本教材呢?

盖伦的学说是特别得到基督教赏识的,因为某些理论和基督教非常合拍,比如说“三灵气说”。

盖伦认为,血液的流动是由“灵气”推动的,肝脏把吃饭消化的食物变成“自然灵气”,然后送到心脏,由心脏送到全身。有一部分血液从心脏的右心室进入左心室,再流到肺部,吸收了空气以后,变成了“活力灵气”,这时候就变成鲜红的动脉血了。从动脉流向全身,然后原路返回。一部分血液流向大脑,在大脑里变成了“灵魂灵气”,从神经系统去往全身。你为什么会流鼻涕呢?那就是灵魂灵气漏了。

总之,当时盖伦观察到了静脉血管和动脉血管,他发现这两根管子里流的血液是不一样的,一个是暗红色,一个是鲜红色。可是除了心脏以外,这两根管子是没有交集的,井水不犯河水。因此,盖伦认为血液是做潮汐运动的,也就是流向全身,然后到点儿了再倒流回去,就像潮涨潮落一样,因此也叫潮汐运动学说。就这么反复冲刷,被身体一点点吸收。

因此,盖伦需要解释的很重要的一点就是,血液是如何从右心室流到左心室的。盖伦认为,两者之间不过就隔着一层肉嘛,这上边有很多的小孔,血液可以流过去,只是孔太小了,人眼睛看不到罢了。

既然肉眼看不见,盖伦是怎么知道存在这种小孔的呢?这一点可以说是纯属脑补出来的。因为你要是真的看到二者中间隔着的那层膜,你肯定是不会相信盖伦的说法的。这层肉还是很厚的,哪有什么小孔啊!可是大家普遍都不敢怀疑盖伦的说法是错误的。

比如说,盖伦解剖的是猴子,因此他记录腿骨是弯的。可是后来有个好奇的学生发现不对劲,人的腿骨明明是直的嘛!不是弯的。他就去问自己的老师。老师当然是强行解释,盖伦怎么能犯错误呢?这是人穿裤子的缘故,当时流行窄腿裤子,于是就给勒直了!

问这个问题的学生是谁?他叫维萨里。他家好几代都是医生,可以说是比利时的医学世家。一开始他进入了鲁汶大学学习美术,后来去了巴黎大学学医。学校的停尸房里有很多从坟地挖出的骨头,维萨里甚至能闭着眼用手摸出是什么骨头,可见他对这些骨骼是相当熟悉的。当然,他经常和同学去坟地找无主的尸体,然后扛回去做解剖,这种事儿他经常干。

后来,他回到了鲁汶。在鲁汶,找解剖用的尸体可就麻烦了,于是他还是去乱葬岗子里找,特别是埋死刑犯的地方。好不容易找到一具尸体,已经腐烂得只剩骨头了。他也不敢扛着骨头架子招摇过市,就和朋友每天夹带一点骨头回家,凑出一副完整的骨架。后来市长知道了这件事儿,非常支持他,还想方设法为学校提供解剖用的尸体。但是维萨里脾气不好,和学校的老师发生了冲突,一气之下就走了,去了意大利。

他在威尼斯短暂停留,最后到了意大利帕多瓦大学。他在1537年拿到了博士学位,然后就留校任教了,23岁就成了教授。当时上解剖学课的时候,大家都是照本宣科。可是维萨里却不一样,他在讲台上直接给大家演示如何解剖,这事儿比较新鲜,所以大家特别喜欢上他的课。他商业头脑倒是蛮灵的,他解剖尸体居然可以在剧院大庭广众之下进行,还可以卖门票。价钱还不便宜,一张票折合成现在的钱,能有近300块,所以维萨里是不缺钱的。

维萨里找了大画家提香的学生来帮他画人体构造插图,当然画得非常漂亮,而且准确清晰。后来他发现这套图居然有人盗版,于是宜早不宜迟,他把这套图谱出版了。

当然,这并不算是画家最早参与医学研究的,最早搞人体解剖的是达·芬奇。没错,就是画《蒙娜丽莎》的那位。他的手稿里有大量的记载,少说也解剖了30多具尸体。所以他对人体结构的描绘才会那么逼真,那么传神。不过最后他被教会警告,因此洗手不干了,笔记也没有出版。

达·芬奇留下了1000多幅精确无比、精美绝伦、前无古人的惊艳的解剖图画。他的刀划开了皮肤、肌肉、血管、神经、骨骼、内脏、眼睛、子宫、头颅,可以说是细致入微。可惜的是,他的手稿几百年后才被挖掘出来,在当时没有产生实际影响,现代解剖学第一人的地位只有让出来,便宜了维萨里。

1539年,帕多瓦的一个法官成了维萨里的粉丝。有了法官大人的帮助,尸体来源不是问题了。有死刑犯的尸体,法官都会送到维萨里这儿,因此维萨里的研究速度大大加快。1543年,维萨里主持了一场公开的解剖,对象是一位来自瑞士巴塞尔的臭名昭著的罪犯。在其他外科医生的协助下,维萨里收集了所有的骨骼,组合成骨骼系统,捐献给巴塞尔大学。这个标本是维萨里唯一留存至今的标本,也是世界上最古老的解剖学标本,现在还在巴塞尔大学的解剖学博物馆中放着。

同一年,29岁的维萨里出版了一本划时代的巨著《人体结构》,这本书系统地描绘了人体的骨骼、肌肉、血管、神经和内脏等,是医学史上第一次收录如此丰富的带图片的解剖学参考资料,所以维萨里获得了“现代解剖学之父”的称号。当然,这是后人追封的。当时维萨里被人骂死,包括他当年在巴黎大学的老师。

维萨里的《人体结构》虽然有600多页厚,但是这不是一本枯燥的医书。在这本书里,有277幅插图,其中大部分是提香的弟子斯特凡的手笔。但是也有不少是维萨里自己画的,维萨里自己也是个画画的高手,别忘了,他最早学的是美术。

刚好在这一年,另一本巨著也出版了,这就是哥白尼的《天体运行论》。如果说哥白尼掀开了科学革命的序幕,那么维萨里就是开辟了第二战场。尽管这两本书的遣词造句都非常谨慎,还是让敏感的人嗅到了一丝颠覆的味道。

在这本书的第一版里,维萨里对盖伦提到的左、右心室之间的所谓小孔表示了怀疑,到了第二版就是非常明确地否定了,小孔是不存在的,翻来覆去也找不到。

这是个关键的问题,假如左、右心室之间的小孔是不存在的,那么盖伦的潮汐运动学说就有大问题了。所以维萨里算是太岁头上动了土,哪怕他话说得再委婉,很多人还是放不过他的。在种种非议下,维萨里一怒之下焚烧了自己所有未出版的手稿。后来还被宗教裁判所指控,好在他是国王的御医,在国王腓力二世的力保下改判去耶路撒冷朝圣。但是在爱琴海上遇上了风暴,最后船沉了,他被吹到希腊的扎金索斯岛,最后死在了那儿。他死时身边一无所有,还是好心人安葬了他,否则真的要暴尸荒野了,当时他只有50岁。

维萨里去世的这一年是1564年,大明朝嘉靖四十三年。这一年,米开朗琪罗去世,莎士比亚和伽利略诞生,努尔哈赤的弟弟舒尔哈齐也是在这一年出生的。

▲维萨里书中的解剖图

不过维萨里算是比较幸运的,他的助手塞尔维特就倒霉多了。他有一个非常重要的发现,那就是肺循环。维萨里找不到左、右心室之间的小孔,他发现二者中间的膜很厚,血液是不可能流过去的,但是他也没把话完全说死。倒是塞尔维特发现,完全没必要跟那层膜死磕,此路不通,难道血液不会绕着走吗?你看肺静脉长得那么粗,显然是为了传输大量血液而准备的。

因此,塞尔维特大胆地提出了一个想法,那就是血液从肺动脉进入肺部,在肺部和空气结合变成鲜红的动脉血,然后从肺静脉流回心脏。

当然,塞尔维特不是第一个提出这个观点的人。早在他之前300多年,阿拉伯的医生纳菲就已经有了这种想法,后来还被翻译成了拉丁文。塞尔维特是不是参考过纳菲的思想,这不好说,但是他肯定比纳菲走得要远得多。纳菲只是在脑子里思辨,塞尔维特却是经过仔细观察的。

令人遗憾的是,塞尔维特有关肺循环的内容写在了一本有关宗教新思想的书《基督教的复兴》里,也就只占了6页纸。他在这本书里提出了血液就是灵魂的思想,跟教会的标准说法也是不一致的。自打马丁·路德在威登堡大教堂的大门上贴了一张大字报,反对教皇一边卖“道具”一边卖“点卡”的行为,宗教改革的浪潮就已经是此起彼伏了,所以会有各种不同思想的教派冒出来。塞尔维特的教派恰好信奉“唯一神论”,反对“三位一体”。

这个教派的信徒还不少,包括后来的物理学宗师牛顿。因此牛顿在接任卢卡斯数学讲座教授的时候,还因为教派问题惹了麻烦。那都是啥时候了,塞尔维特要比这早100多年呢。当时在各国,这个教派都被当成异端来对待,不管是旧的还是新的都饶不过它。

在宗教法庭上,加尔文拿出了一大堆两个人之间的通信作为证据。加尔文可不是一般人,那是宗教改革的风云人物,和马丁·路德齐名的。塞尔维特的书稿也被拿来作为证据。不过塞尔维特已经跑了,因此缺席判决他火刑。真人不在,那就弄个纸人一把火烧了。

几个月以后,塞尔维特在街上被人认出来了,于是塞尔维特被捕。1553年,他被宗教裁判所烧死在了日内瓦。1600年,布鲁诺被烧死。他们都是科学史上的殉道者。

尽管塞尔维特死了,但是他的思想却没有被埋没。事实就是事实,是无法被否认的。完成下一个重大进步的人是法布里休斯,照辈分来讲,他是维萨里的徒孙。因为他的老师法欧是维萨里的学生。是法布里休斯第一个描述了静脉瓣,描述了胎盘和喉部结构。

虽然法布里休斯发现了静脉瓣,但是却不知道这些静脉瓣到底起什么作用。静脉瓣似乎能起到防止血液倒流的作用,假如静脉的血液不能倒流,那么盖伦的潮汐运动说必将破产。你想啊,盖伦描述的血液流动是像涨潮退潮一样,浪冲上沙滩,然后再退回去。可是静脉瓣这东西明显是防止血液退回去的,这不就跟盖伦的描述不一样了吗?

可惜,法布里休斯不敢怀疑盖伦的理论,他点到为止,没有深究。真正解释了静脉瓣作用的是他的学生哈维。哈维是英国人,他对拉丁文和希腊文都很精通。剑桥大学毕业之后,他就到当时意大利的帕多瓦大学学习医学,成了法布里休斯的学生。1602年,哈维拿到博士学位,回了老家英国。

哈维的人生还是比较顺利的,回家迎娶了白富美。又被英国最有名的医院圣巴塞洛缪医院聘请为常任医师,这一干就是34年。65岁的时候去牛津大学当了教授,一直到他去世。原本这个哈维就是个普普通通老老实实的医生,他也信奉盖伦的学说。但是,历史偏偏做了另外的安排,使得他成了医学史的一个转折点。

哈维成了皇家医师学会的会员,负责讲解解剖学,定期为公众表演解剖。至于卖不卖票,我就不知道了。我知道当时老百姓口味都比较重,哈维演示解剖的剧场上座率还是蛮高的。从1616年开始,这一干就是30年。由此,他对心脏和脉搏之间的关系感到迷惑不解。

他发现一个问题,假如解剖是用鹿、猪、羊这些动物,它们的心跳太快了,因此很多过程根本看不清楚。他换用了心跳很慢的动物,比如冷血动物青蛙和蛇,它们的心跳跟温度有关系。只要天气凉快,它们的心跳就很慢。哈维果然发现了很多过去忽视的现象,心脏在收缩的时候是用力的,舒张的时候则是放松的。于是哈维相信,心脏其实就是一台生物水泵。而且脉搏跳动也不是自己主动在跳,心脏一收缩,动脉就跳,这明显是被心脏给挤对的。

哈维给培根当过私人医生。培根是近代实验科学的创始人,也是归纳法的创始人,哈维当然受到了培根非常大的影响。一个理论,不能靠在脑子里思辨,不能仅仅满足于自圆其说,一定要定量测试。按照盖伦的说法,血液最后是流向全身,被身体所吸收,就像浪打在沙滩上,一次吸收一部分。哈维觉得数据对不上,假如一个人的心率是一分钟72次,那么一个小时下来,从静脉流向心脏,然后再流向动脉的血液将达到540磅,也就是约245千克。这比一个大胖子还要重。假如血液是不断制造出来,然后不断地消耗掉,你觉得可能吗?

所以,不讨论具体的数字,好像盖伦的学说是可以自圆其说的,一旦考虑到实际数字,这显然是不可能的。至此,一个颠覆性的答案已经呼之欲出,那就是—血液是不断循环的。

当然,哈维还是很严谨的,他又做了一系列实验。他首先拿绳子把人的手臂勒紧,他发现动脉靠近心脏的那一边鼓起来了,血流不通嘛,当然这一边鼓起来了,远离心脏那一边就瘪了。这就说明动脉之中,血液是从心脏流出的。盖伦的潮汐说认为是来来回回地跑,可是哈维从来没发现血液是往复流动的。

再看静脉。远离心脏的那一端鼓起来了,另一头是瘪的。这说明啥?静脉血是流向心脏的。假如将手臂上、下两头都拿绳子捆住,中间就基本没有血液的流动了。用手撸静脉,发现下段的血液能被挤进上段,上段的挤不回去。这就说明,静脉血是单向流动的。静脉瓣起到的作用就是防止血液倒流。

经过了将近12年的反复观察、实验,哈维终于对血液循环过程的每一个关键环节都深信不疑。1628年,他这才把自己的研究结果写成了一本小册子,公之于世。《动物心脏与血液之运动》,简称为《心血运动论》,这也是一本划时代的书。

主要内容分为17章,全书一共只有72页。哈维用不着引经据典,所以他写的文字非常简洁明了。从第二章开始,他严格按照科学思维、探索、求证的过程,分别叙述了心脏本身如何运动,心脏运动与动脉脉搏到底是什么关系,心耳及心室的周期性运动,心脏运动与动脉、静脉血流的关系,肺循环过程,瓣膜的作用,心输出量和全身血液总量的估算,以及人体表静脉和动脉流向的实验过程。

第14章很短,只有两句话。这等于是哈维郑重宣告:到目前为止,所有的直接演示和推算结果都已经证明了他的全部假设,即血液通过心室的搏动性收缩而流经肺部再进入心脏,然后由心脏的收缩而压进动脉,然后被输送到全身各部;从全身各部与肌肉,血液又经过静脉和肌肉的孔隙进入大静脉,并逐步汇流到腔静脉,再返回心耳和心室。

▲《心血运动论》中的插图,此图描述了通过按压血管来辨别血液流向

我们只可能做出这样的结论:动物体内的血液在心脏的驱动之下,周而复始,以循环不息的方式运流着。这正是心脏之所以无比重要的唯一理由。

这无疑是人类医学史上最为神圣、最为响亮的宣言书。它用毫不含糊的语言宣告了盖伦在西方医学界长达1400年的统治地位的终结,标志着以科学实验为基础的医学新纪元的真正开始。

当然,哈维也受到很多攻击,好在没有性命之忧。哈维的理论也不是没有问题,唯一缺失的环节是,哈维不知道静脉和动脉在人体内是如何连接的,这也就是盖伦犯错误的关键。看上去,静脉和动脉完全是两根井水不犯河水的管子,所以哈维只能猜测,血液是直接流进全身的肉里,然后被静脉再吸进去。

在哈维去世之后的第4年,意大利人马尔比基用显微镜看到了肺泡的结构。当他看到那些细小的毛细血管的时候,他心里明白,哈维的血液循环理论已经没人再能反驳了。毛细血管的发现,不仅让血液循环理论成为一个完美理论,也引领了“组织学”研究这个医学新领域。

既然血液是循环的,那么古老的四体液学说又何去何从呢?盖伦认为,血液是不断产生的,因此放掉一点有啥关系呢?这也是放血疗法的基础之一。假如血液是循环的,你放掉一点就少一点,那么放血疗法又该何去何从? EBhfAcuf5gW4RbpRN/jZhPP22L0zJe2l9VyCwtESeSsvb6agFuCn6FDxtT4aiwDV

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