早在威廉·哈维出生的几千年前,古埃及人、古希腊人还有古罗马人就意识到,他们不仅有一颗跳动的心,心还在精神和情感活动中扮演着主要角色。他们相信,如果人类拥有灵魂,那么灵魂就存在于那团在人类胸膛里持久敲击的红肉中。但是,他们即使意识到一旦心脏停止跳动生命就会结束,居住在跳动心脏中的灵魂就会消逝,也没有试图去弄明白心脏跳动的意义。
除此之外,他们也不明白人的血液和这块拳头大小、不停搏动的器官有什么关系。他们对心脏和血液功能的无知,来源于他们从来没有成功解剖过一只活着的动物,从来没有直接观察过一颗跳动着的心脏以及静脉和动脉中血液的流动。他们对心脏和血管的一切认识都来源于对人类尸体器官和组织的解剖检查。不幸的是,尸体的动脉中不可能存在血液,因为当心脏停止跳动并把血液排入动脉后,动脉就会收缩并把其中的血液推入静脉。
●在古埃及神话中,阿努比斯会通过称量心脏的重量,来判断一个人是否有罪。图中左侧托盘中的就是心脏(在古埃及象形文字中,心脏用类似陶罐的形状表示)
古埃及人、古希腊人和古罗马人没有在被解剖尸体的动脉中找到血液,便认为动脉在人还活着时只用来容纳空气。此外,因为这些尸体的静脉中总是装满了血液,尤其是与肝脏相连的静脉,所以早期的医生总结道,所有血液都由肝脏所造,它通过静脉向其他器官供血。当认识到心脏在身体结构中必然有其作用后,他们假定心脏会赋予进出两个心室的血液以“精气”,但他们并不知道血液是如何进入心脏,又如何从右心室流到左心室的;也不知道血液离开心脏后去了哪里。
到了公元2世纪中期,盖伦有了一个革命性发现。他观察到大静脉将血液排至心脏的右侧,而右心室会将血液通过肺动脉排入肺中。他后来又观察到肺会把血液排入心脏的左侧,而左心室会将这些血液注入向外流出的主血管——大动脉中。
●盖伦关于人体生理功能的猜想(模拟图)
盖伦另外两个关于心血管的发现具有超乎寻常的重要意义。一方面,他认识到心脏在根本上是一块会收缩的肌肉,它将血液经由肺注入心脏左侧,又将血液推入大动脉。简言之,盖伦认识到心脏其实是一个泵。
另一方面,他发现,动脉里装的不是空气,而是血液,这有悖于古希腊和古罗马先辈的认识。
但即使是像盖伦这么厉害的人,如果只检查尸体的器官,也无法察觉到血液是从右心室经由肺流至左心室的,或者动脉中存在血液。他必须在仍然活着的人或动物身上才能观察到这些过程。作为帕加马角斗士的医生,他有机会在受伤或垂死的角斗士身上观察到这些现象。他应该会经常看到,在角斗士训练或搏斗期间,如果剑或匕首割断了他们脖子、手臂或腿上的动脉时,从血管中喷出的绝非空气,而是鲜红的血液。他还应该会经常看到,当角斗士的胸膛被对手的刀刃撕开时,他们在将死之时心脏仍然跳动。既然看到了正在衰竭的心脏和旁边的肺,他又怎么会看不到大静脉将暗红色的血液排入右心室,接着右心室把这些暗淡的液体排入同样正在衰竭的肺,而肺则会把鲜红色的血液注入左心室。至少他肯定见到过左心室将血液排入离开这个心室的那根动脉(大动脉)的情景。
盖伦从未挑明,正是对跳动的心脏和破裂的动脉的无数次直接观察,让他取得了这些伟大的发现。但他曾暗示道,对动物进行的活体解剖,让他了解到心脏和动脉的活动,并在作品中将其生动地描述出来。盖伦没有明确指出是对垂死之人而不只是动物的观察,让他正确理解了这些现象,这对后世造成了不小的影响。
在一千多年的时间里,欧洲的医生一直都认为盖伦描绘的心脏和血管功能只是动物的,而非人类的。这就导致,虽然盖伦在他的长篇著作中描述了数百种医学现象,但其中最重要的观察发现被认为并不适用于人类。此外,盖伦还跟他的古希腊先辈一样,错误地相信肝脏不仅负责造血液,还负责把血液输送到全身。
于是,在盖伦死后的14个世纪里,欧洲的医生小心谨慎地接受了盖伦其他所有的发现和观点,而心脏、动脉以及静脉的结构和功能仍然只存在于幻想中——跟盖伦出现前一模一样。不过,盖伦的观察结果并没有丢失,而是完完整整但模糊地藏在他存世的著作中。
这些内容在16世纪中期被米格尔·塞尔韦特重新发现。塞尔韦特是一位西班牙医生,在他还在巴黎上医学院时,他对盖伦作品的理解就已经不输任何人。同样还是在他上医学院时,他就已经在解剖人体方面获得了很高的声誉。
塞尔韦特不仅接受了盖伦对血液从心脏右侧经由肺传至心脏左侧的发现,还进一步证实了肺循环(又称小循环)的存在。他指出,如果肺动脉只是一根用来滋养肺的血管,负责把血液从心脏右侧输送到心脏左侧,那它实在是太大了。肺动脉的大小说明,它实际应该用于将全身的血液输送到肺部,正因如此,肺才能改变血液的颜色。除此之外,塞尔韦特坚称自己已经在肺中检测到,肺动脉会直接将血液排入肺静脉,而肺静脉又会把血液排入左心室。
塞尔韦特大胆地发表观点,认为隔开左右心室的膈膜上并没有孔,这跟人们长期以来的想法截然不同。他坚持称,血液从右心室到左心室的唯一路径,就是穿过肺动脉和肺。
1546年,塞尔韦特将这些发现记录了下来。不幸的是,这些珍贵的解剖学和生理学观点在手稿中只占据了几段内容,而正是这些内容被认为是塞尔韦特对“三位一体”
本质和洗礼重要意义的亵渎。
塞尔韦特对他1546年完成的手稿非常骄傲,专门寄了一份给新教先驱约翰·加尔文。
加尔文看后汗毛直立,但并不是因为受到了手稿中解剖学观点的启迪,而是因为其中的异端观点。他写信猛烈地抨击了塞尔韦特,并且拒绝归还手稿。塞尔韦特并未因为加尔文刺耳的非难而气馁,也没有因为加尔文不遗余力地阻挠手稿的出版而退缩。1553年,塞尔韦特自费出版了这部作品。
●米格尔·塞尔韦特
塞尔韦特的观点不仅对新教徒加尔文来说是异端邪说,对天主教权威来说也是难以容忍的。在手稿出版的几个月后,塞尔韦特被法国教士拘捕。在审判期间,他从拘留所逃跑,在整个法国漫无目的地游荡了4个月。接下来,出于某些我们永远也无法得知的原因,他前往了他最可怕的敌人约翰·加尔文的居住地——日内瓦。没几天,塞尔韦特就被一些修道士认了出来,并立即锒铛入狱。加尔文对他没有丝毫心慈手软。长达几个月的审判结束了,在他的手稿出版9个月后,塞尔韦特在1553年10月27日被烧死在火刑柱上。
长期以来,英国医学历史学家都意图把发现血液循环的功劳全都归于他们的同胞威廉·哈维。这自然情有可原,但令人费解的是,他们不仅忽略了盖伦对肺循环的最初发现,还坚称塞尔韦特的观点在他死后一直不为人所知,理由是他所有描述了肺循环现象的书都随着他的处决而在1553年付之一炬。但是,真正被烧掉的书只是一小部分。塞尔韦特在被捕前的9个月间,将自己的书印刷了1000册,其中的一半被送到了里昂一位书商那里,另一半被送到了法兰克福一位书商那里。所以,在他被处决之后的很多年中,那本书以及其中关于心血管的观点,很有可能并未失传。
此外,这些英国医学历史学家急于宣扬哈维发现肺循环的功绩,以至于忘记或忽略了一个事实——塞尔韦特和他法国、德国及意大利的同僚一直都进行着持续不断的沟通,在他重新发现肺循环之后一直到他被处决的12年间,这些人极有可能已经知悉了肺循环的存在。
最后,如果塞尔韦特所有的书都已被烧毁,那么又该如何解释这本书后来在法国和德国的重印呢?
在塞尔韦特的手稿出版6年后,与他同时代的著名解剖学家雷奥多·哥伦布在1559年于身后出版了自己的观察结果。我们几乎可以确定,哥伦布在此之前早就知道了塞尔韦特的发现。就连哈维的头号粉丝——医学史学者格温妮丝·怀特里奇都承认,哥伦布很有可能知晓塞尔韦特的解剖学观点。
哥伦布不仅证实了肺循环的存在,还取得了其他3个重要的成果。哥伦布通过解剖活体动物才取得了这些进展,而活体解剖这一做法自从盖伦用来证实他在濒死的角斗士身上观察到的现象后,从未被其他人使用过。
第一个成果是,他揭示了进出左右心室的4根血管中存在瓣膜,并且发现这些血管只允许血液朝特定的方向流动:从右心室流进肺,然后再流回左心室,接着流向主动脉。
第二个成果是,他正确地描述了心室的收缩期以及放松期(舒张期)。在哥伦布对心动周期进行描述前的几个世纪中,人们对心脏收缩时间和放松时间的了解一直处于混沌状态。
第三个(或许也是他最重要的)成果是,和长期以来的医学观点恰恰相反,哥伦布认为,从肺部出来的肺静脉排入左心室的不是空气,而是完完全全的血液。
哥伦布在1559年出版的《关于解剖》在全欧洲广泛发行。毫无疑问,比萨植物学家和解剖学家安德烈亚·切萨尔皮诺在出版自己的书之前,很早就了解到了该书中有关心脏和血管的发现。他在自己1571年出版的书中再次描述了肺循环。就像哥伦布没有把这个发现归功于塞尔韦特一样,切萨尔皮诺也没有提到塞尔韦特或哥伦布。后文艺复兴时期的科学家在争夺自认为由自己取得的发现时,可谓分毫不让,其冷酷程度不亚于当今的诺贝尔奖获得者。
切萨尔皮诺确实有两个新成果——以及一个可怕的错误。第一个成果是,他观察到如果将手臂或腿内的一条静脉暂时封闭后,封闭部分以下的静脉就会扩张。威廉·哈维也观察到了这个现象,正是这个现象为哈维发现完整的血液循环起到了至关重要的作用,但它的重要意义被切萨尔皮诺忽视了。第二个成果是,他发现将血液排入右心室的腔静脉比离开肝脏的静脉粗。于是,他错误地总结道,直径的差别恰恰证明腔静脉中的血液是流出心脏的,而非流入。
●雷奥多·哥伦布《关于解剖》扉页
这简直令人难以置信,为什么这位才能卓著的意大利人明明观察到了人体四肢的静脉血总是流向心脏,居然犯了这样的错误。我们认为,这位温文尔雅的植物学家之所以没有成为医学史上最伟大的发现者,是因为他无法忍受一项可怕的任务——为了观察活着的动物仍然跳动的心脏,不顾它们的痛苦将其胸膛切开。如果他拥有盖伦或哥伦布(或半个世纪后的哈维)为了科学无所顾忌的残酷和冷血,哪怕进行活体解剖也在所不惜,那么切萨尔皮诺就成了无可辩驳的人体循环之谜发现者。但因为切萨尔皮诺在活体解剖面前骤然停步,所以那些捍卫同胞的意大利医学史学者的行为,无论放在过去还是现在,都被解读成了沙文主义的表现。
加布里埃尔·法罗皮奥在帕多瓦大学的继任者——西罗尼姆斯·法布里休斯在自己出版的书中第一次描述了人体静脉中的瓣膜(1603年)。但在此很久之前,他就已经观察到了这些瓣膜,并将这一发现告诉了自己的学生。他最喜爱的学生之一,就是刚满21岁的英国年轻人威廉·哈维。就像法布里休斯一样,这些瓣膜毫无疑问也让哈维十分着迷。但无论是法布里休斯,还是哈维(那时他还只是医学生)都没有意识到这些瓣膜的作用。几十年后,哈维终于找到了答案。自此,人体所有部分的血液通路之谜逐渐被他解开了。
以上就是哈维之前的血液循环先驱者以及他们的发现。
是时候来了解一下威廉·哈维的生活和他的个性了。哈维在17世纪的第一个10年里解开了人体血液循环之谜,根据我们的了解,在哈维之前没有任何一个英国人取得过如此意义深远的医学发现。他将自己的观察结果与前任的发现整合到一起,孕育出了一个必将传承万世的概念。
遗憾的是,哈维的个人物品先是在1642年被奥利弗·克伦威尔的士兵损坏,又在1666年被一场伦敦的大火焚毁,正是这场大火烧毁了英国皇家医学会图书馆(哈维的所有个人手记、研究论文以及书籍几乎都保存在那里)。留下来的只有他的几封信,以及3位同时代人根据回忆对他言行的只言片语的记述。这3位记述者分别是:罗伯特·波义耳,现代化学缔造者;约翰·奥布里,不太可靠、嘴有点儿碎的历史学家;乔治·恩特爵士,忠诚的哈维医学信徒。除哈维的代表作《心血运动论》之外,他出版的另外两本书都已绝迹。令人欣慰的是,他在1616年为皇家医学院的医生所做的拉姆利解剖学讲座的笔记,虽然经历了1666年那场大火,但奇迹般地被保存了下来,如今安全地存放在大英博物馆内。正是通过这些幸存下来的物品和一些其他的信息,我们才得以了解威廉·哈维其人其事。
哈维1578年出生在距离多佛几千米处一座名为福克斯顿的古老小镇。他是七兄弟中的老大,从小就展现出了聪颖过人的一面。他获得了剑桥大学冈维尔与凯斯学院的奖学金,并在那里获得了学士学位。
虽然这所学院每年能得到两名被绞死的犯人尸体用于解剖,但哈维没有留在那里继续接受医学培训。他去了由维萨里和哥伦布先后担任解剖学教授的帕多瓦大学。哈维对他们的研究发现一清二楚。他在1600年成为法布里休斯的助手,而法布里休斯也是签署哈维毕业证书的4位教授之一。哈维在毕业证书的出生日期一栏写下的“1578”,是确认他生年的唯一依据。
●威廉·哈维
24岁时,他毕业后立即回到了伦敦。他个子不高,有一双深棕色眼睛、一头黑亮的头发,气质并不十分讨喜。约翰·奥布里形容他性格暴躁,似乎总是准备掏出他随身携带的匕首。哪怕是最欣赏他的医学史学家乔弗里·凯恩斯也认为他冷漠无情。
1604年,哈维迎娶伊丽莎白·布朗恩为妻,妻子的父亲是伊丽莎白一世的主治医生之一。在这样一位有名望的岳父的帮助下,哈维很快成了皇家医生学会院士。没过多久,他就成了圣巴塞洛缪医院的主治医生,在伊丽莎白一世去世后,他又成为负责照料詹姆斯一世的皇家医生之一。詹姆斯一世于1625年去世(哈维参与了他的尸检),之后,哈维又成为照料查理一世的医生之一。
但是,就算他没有和伊丽莎白·布朗恩结婚,他应该仍然会获得这些职位。从事业的起步阶段开始,他就因为拥有广博的科学知识而备受尊敬,这一点从他自1616年起每年都会受皇家医学院邀请做拉姆利讲座就可以看出。
关于哈维的妻子伊丽莎白,我们几乎一无所知,只知道她极其喜爱一只她饲养的鹦鹉,哈维在他关于胚胎学的书中曾对这只鹦鹉做过细致的描述。当那只鹦鹉突然死亡时,哈维还对它进行了解剖。让他深感意外的是,他发现那只他一直以为是雄鸟的鹦鹉(因为这只鹦鹉既会唱歌又能说话),竟因为一颗蛋在输卵管中腐烂而死去。面对这个发现,哈维认为鹦鹉因缺爱而死。他为此还引用了维吉尔的六行诗,描述春天以及它唤醒了所有人心中的维纳斯。
描绘哈维的妻子和她的鹦鹉的油画于1907年被毁。若非如此,我们便有机会一睹这位大概十分可爱的哈维夫人的芳容了。不过,这场婚姻对她来说应该算不上什么天作之合:她没有孩子,只有一只鹦鹉以及一个因沉迷于解剖动物而常年不在身边的丈夫。这位丈夫解剖的动物超过了100种,小到跳蚤,大到鹿,甚至还有蛇、蜗牛、鹅、乌龟、鱼和老鼠。此外,与一个经常对约翰·奥布里说“欧洲人‘不知道如何管教’自己的女人,只有土耳其人才能让她们‘物尽其用’”的男人生活在一起,大概也不是什么幸福的事。看来,哈维应该不是一位热心的女性主义者。
哈维也不太可能是一个十分讨喜的人。他应该就像2个世纪后出现的那位进行活体动物实验的克劳德·伯纳德一样,必须冷酷无情,否则他怎能忍受未经麻醉就被无情解剖的狗和其他动物的哀嚎、尖叫或呻吟?或许哈维的妻子就像伯纳德的妻女一样,因为这种残酷的行为而对他憎恶不已。
同样地,哈维在皇家医学院的同事虽然极其敬仰他在科学上的成就,甚至在他还活着时就不吝用“神圣”和“不朽”这样的溢美之词来形容他,但直到皇家医学院院士确信他年纪太大(73岁)已经不能胜任校长之职之前,都没有人提议让他做校长。
作为一位医生,哈维的医术如何我们并不清楚。奥布里曾经写道,虽然他作为一位科学家备受敬仰,但他并未被誉为治疗专家。可以确定的是,他没有彻底从某些中世纪的医学信仰中解放出来。正因如此,他才会说一个乳腺肿瘤在他用尸体冰凉的手触摸后消失了,但他用切断血液供给的方式消灭另一个肿瘤的做法,又超越了当今的医学思维。
哈维还相信女巫的存在。在查理一世的要求下,他愉快地同意检验一个被怀疑为女巫的人。就像与他生活在同时代的人一样,他企图在那个女人的身体上找到两种缺陷——如果她是女巫,就一定会具备其中一种:对疼痛无感的硬化皮肤,或者长在乳房以外其他位置的乳头。哈维以为自己找到了,在被他称为“她的私处”(女巫的生殖器)的器官附近,哈维找到了一个“乳头”,但在更严密的检查之下,这个疑似乳头的结构被证实只是一个无害的萎缩的痔疮。
无论如何,哈维具备一位科学家的个性。他深深沉醉于如何从大自然丰富的宝库中采撷尽可能多的真理瑰宝。对他的朋友(甚至是国王)所做的事,他毫不关心。举例来说,当查理一世1642年在埃奇希尔为自己的王国和生命战斗时,哈维则平心静气地坐在树篱下读书,直到子弹落到他附近,他才被迫往后挪了挪。
晚年,哈维曾和约翰·奥布里聊起自己的过去。他记忆里最难以忘怀的情感,并非与伊丽莎白共度一生的喜悦或她的死亡带来的悲痛,而是1642年因丢失一份手稿而产生的遗憾,因为这份关于昆虫的手稿他当时已几近完成。奥布里表示,哈维对他说,这份损失是他一生中经历过的“最大的磨难”。这是属于一位真正科学家的悲痛,他生命中最真挚的快乐就是不断发现和理解大自然的本质,永不满足,且永不停步。而哈维最主要的探索方式,就是解剖尸体和活体,包括他能弄到手的所有动物,无论是一只虾、一只蟾蜍,还是152岁的托马斯·帕尔
。
在他经历的79个春秋的最后7年,他住在他唯一还活着的弟弟厄里雅布的家里。厄里雅布非常富有,有男仆,并且根据约翰·奥布里的记载,他还“养了一个年轻漂亮的少妇(原文如此),我猜她是用来暖床的,就像大卫王的所作所为一样。”
哈维年轻而热忱的仰慕者乔治·恩特,在1649年拜会这位退休医生时,偶然间注意到了哈维一直以来积累的数量庞大但杂乱无章的胚胎学研究。恩特立刻意识到这些基于实证和实验的观察结果所具有的独一无二的价值,他说服哈维同意由他编辑并出版一本能够体现哈维多样化胚胎学研究成果的书。最终,这部书出版于1651年。在书中,哈维提出了一个全新的概念:所有生命都来源并首先构建于一颗蛋或一颗卵子中。不同于血液循环的发现,胚胎学的概念直到卡尔·恩斯特·冯·贝尔在1827年发现了人类女性卵巢中的卵细胞后,才得以证实。
哈维在1657年死于中风。他被葬在一座小圣堂的地下墓室中,这座小圣堂是厄里雅布在艾塞克斯的亨普斯特德教堂外加建的。多年后时过境迁,地下墓室的窗户被打破,哈维装在铅制棺材中的尸体暴露在了风吹雨淋和小孩子投掷的石子之下。在如此恶劣的条件下,哈维的铅制棺材终于开裂。发现这个情况后,皇家医生学会的院士想把这个破损的棺材从地下墓室里移出,迁入西敏寺,但未能实现。于是,在庄重的仪式下,他们把哈维的棺材从地下墓室抬到了位于其正上方的小圣堂里。他们将开裂的棺材放进一个精美的大理石石棺中,此后威廉·哈维一直长眠于此。
哈维留下的真正遗产是他的《心血运动论》。在17世纪的前17年中,3部最伟大的英语作品得以出版:詹姆斯一世授权的《圣经》(1611年)、莎士比亚戏剧的对开本(1623年)和威廉·哈维《关于动物心脏与血液运动的解剖研究》的英译版(1628年),即那部在此后几个世纪里被称为《心血运动论》的书。授权版本的《圣经》影响了英格兰的教堂、莎士比亚戏剧的对开本改变了英语文学,而《心血运动论》之于医学的影响则遍布全世界。
在这本印刷质量很差(第一版中有126个错误)、只有72页共17章的书问世前,英国学者没有出版过任何像样的医学著作。在印刷出来的约200本《心血运动论》中,只有53本留存于世(根据乔弗里·凯恩斯)。在这本书的扉页上,哈维不无夸张地表达了自己对查理一世的敬意,但后世存留的一部分书的扉页已不见踪影。我们认为,这些书的扉页之所以被裁掉,是因为它们落到了苏格兰长老会教徒的手中,对于给亲天主教的查理一世的献词,他们一页也无法容忍。
●《心血运动论》扉页
我们尚不清楚哈维何时决定出版《心血运动论》,但我们知道他在出版这本书前的12年中,故意向他在皇家医生学院的同僚详细讲解了关于心脏、动脉和静脉的知识。在这些讲座中,他向那些胆小但好奇的同僚演示了活体解剖,让他们看见血液如何从一只仍然活着并尖叫着的猪的右心室流进肺里,再流入左心室,最后被排入主动脉及其分支。
在《心血运动论》的献词中,他提到了为皇家医学院医生所做的多次讲座,以及在位高权重之人(显赫程度不亚于皇家医学院主席阿金特医生)面前进行的实验:
在我过去的解剖学讲座中,我已经多次向你们,我博学的朋友们,展示我关于心脏运动和功能的新观点。如今九年过去了,经过在你们面前多次演示并通过不断讨论和阐明,取得了最为博学多才的解剖学家们的认同,这些观点已经得到了进一步证实。我终于决定满足这样的请求,或可说也是不少人的恳求,即在这部专著中公开呈现这些观点。
哈维很清楚,对一名英国医生来说,驳斥盖伦存续了很多世纪的学说是一件十分危险的事,至少这样的异端邪说会导致自己被皇家医学院除名。所以,他极为小心、耐心并巧妙地让皇家医学院的每个人都意识到了他的观点具有无可辩驳的正确性,并认同了他提出的所有概念。他可以确信,无论他发表的观点会在国外受到怎样的批评,英国医学界的顶级专家(皇家医学院的医生)都会忠实地为他和他的革命性观点辩护。
他在撰写自己的专著时采取了进一步的预防措施。他从未直接嘲弄过盖伦任何一个观点或概念。他很清楚,除盖伦外,塞尔韦特、哥伦布和切萨尔皮诺都描述过肺循环,但他只肯承认盖伦对自己的发现的贡献。类似的是,虽然他知道是哥伦布发现了动脉里没有空气只有血液,但他还是把这个发现归功于盖伦这位活体解剖学的老前辈。只有精读《心血运动论》并反思其内容后我们才会发现,虽然哈维对盖伦大加赞扬,但他毫不留情地展示了自己的观察结果,无论是一条蛇即将停止的心脏,还是蒙哥马利子爵暴露在外但仍然跳动的心脏。通过这种方式,他彻底驳斥了盖伦有关心脏结构和功能的大部分观点。
除了花费多年时间向皇家医学院的同僚说明和验证他的概念,并在驳斥盖伦学说的同时小心翼翼地赞扬他的伟大,哈维还费尽心力在《心血运动论》中掩藏自己伟大的原创发现,他用这本书的前七章为新概念的登场搭建一个合适的舞台:在前七章中描述了心耳、心室、心动脉及静脉的解剖和运作方式。在第八章中,他公布一个新发现,这个发现让医学开始像一门科学一样发展。我们接下来先看看前七章的内容。
《心血运动论》的前七章为介绍性内容。哈维非常圆滑地(也可以用“狡猾”来形容)描写了自己对心耳、心室以及心血管的解剖学观察。他还描述了进出心室的血管瓣膜。接下来,他写到肺动脉的半月瓣并指出,它们打开和关闭的方式可以说明肺动脉必定从右心室将血液运送到了肺——哥伦布早在69年前就描述过。虽然哈维很清楚他的发现,但对此只字未提。也许哈维之所以没有对剽窃哥伦布的发现感到良心不安,是因为他知道哥伦布也没有把发现并描述血管结构的功劳归于塞尔韦特。在前七章中,哈维还强调了心脏的唯一功能就是泵血,他明确地区分了心耳和心室的收缩,并特别指出心耳收缩一定在心室收缩之前。这个观察发现才真正属于哈维。在哈维之前,没人能够确定心耳的收缩早于心室的收缩,这是因为被活体解剖的动物心脏跳得太快了,以至于人眼无法分辨出收缩的顺序。
哈维通过两种方式解决了这个难点。首先,他解剖并观察了心脏跳动速度慢得多的冷血动物,比如鱼。其次,哈维极为耐心地等到他活体解剖的温血动物走向死亡的时刻,那时它们心脏的收缩速度会越来越慢。正是在这些垂死的动物身上,哈维观察到心耳先收缩,将血液排入与其连接的心室,然后心室才会收缩。
在讲解了心脏的解剖学结构和功能以及动脉的搏动之后,哈维在第六和第七章中描述了肺循环的过程,即血液从心脏右侧开始经由肺再被运送到心脏左侧。在前五章中,他的行文如此巧妙,对心脏解剖学结构和心脏搏动的描述如此环环相扣(对取得相同发现的塞尔韦特、哥伦布、切萨尔皮诺的遗忘如此彻底),以至于读者在看到他在第六和第七章中对肺循环的记述后会感到晕头转向,认为这一切都是哈维个人的成就,他独有的发现。
在提到盖伦对肺循环的发现时,哈维的说法高明得让人以为盖伦证明了哈维的发现,而非在1400年前提出过类似观点。但他巧妙的文字并没有误导著名的解剖学家威廉·亨特。亨特在1783年指出,先发现肺循环的并非哈维,而是哥伦布和切萨尔皮诺。
到了第八章,哈维提醒读者接下来的话将会是“一件闻所未闻的奇事,我不仅怕自己会因此遭到一些人的妒忌进而受到迫害,更怕我会将全人类变成我的敌人”。接下来他宣称:
我开始思考是否存在一种像圆环一样的运动。此后我发现这是真的,我终于看到血液在左心室的推动下进入动脉,接着分散到整个身体……然后血液经过静脉,沿着腔静脉绕回左心室,就像我在前面指出的那样。我们可以把这样的运动叫作“循环”。
哈维像是描述突如其来的灵感一样推出了这个闪闪发光的概念,接下来,他开始在后面的九章中以一种引人入胜的方式证明这个概念无可辩驳的正确性。能以如此明晰且优雅的语言展现自己实验结果的科学家,哈维可谓前无古人,后无来者。
为了引入循环的概念,哈维第一个绝妙的实验是测量一只狗左心室中的血量,用这个数值乘以每分钟的心跳数,他计算出这只狗的左心室会在半小时内排出1.4千克血液,而这个数值几乎等于这只狗的全部血量。接下来,哈维果断发问:离开左心室的血液究竟从何而来?这些血不可能来自食物和水,但主动脉及其分支如果不能快速摆脱掉它们接收到的大部分血液,又如何能够接收如此大量的新的血液?唯一合理的答案是,心脏排入主动脉及其分支的血液通过静脉回到了心脏,这样就实现了哈维提到的“循环”。
在这些测量和计算之后,哈维补充了一个观察到的现象。观察对象是一条蛇仍然跳动的心脏:当他暂时阻塞通往蛇心脏的唯一一条静脉时,发生了什么呢?他发现蛇的心脏收缩,颜色变淡,并停止将血液排入主动脉。当阻塞移除后,蛇的心脏马上恢复成正常的紫红色,并重新将血液注入主动脉。当主动脉被阻塞时,靠近阻塞段的动脉连同心脏都因此而扩张。这些现象再次证明,心脏只有在从静脉接收到血液后,才能将这些血液排入动脉中。
接下来,哈维对外周静脉和动脉中血液流动的研究为他的血液循环概念增加了更多的实证。他指出,将一条静脉结扎后,结扎处的下段总是会扩张,上段总是会收缩。更有说服力的是,当他将一条动脉结扎时,与其相连的静脉也会收缩,只有移除结扎后,血管才会被重新注入血液。
在第十三章中,哈维描述了上面这个简单的实验,正是这个实验(很多年后他如此告诉英格兰最著名的化学家约翰·波义耳)让他产生了血液不断循环,从动脉流向静脉的想法。
在继续描述这章的关键实验之前,他先指出,人体所有静脉中的瓣膜,由于其特殊的构造,都只允许血液单方向流动。为了证明这个论点,他把探针放进静脉,然后发现探针只会往静脉瓣膜打开的方向移动。
但这些瓣膜让血液流向何方?哈维简单而重要的实验找到了答案。
他先把一个人的上臂紧紧捆住,紧到探查不到脉搏。手臂随之没了血色和温度,志愿者也感到非常痛苦。重要的是,哈维观察到手臂中的静脉收缩了。当捆得松一点儿时,一部分动脉血流了进来,捆扎处下面的手臂和手变得温暖并且恢复了之前的颜色。这时,手臂中的静脉扩张了,因为止血带仍会阻止血液的流出。
哈维相信这个实验清晰地表明血液从动脉先进入手臂并为其提供营养,然后再流入静脉。但手臂静脉中的血液流向何方?哈维回答这个关键问题的方式是把止血带松松地绑在志愿者的上臂。当手臂的静脉扩张后,哈维找到了其中瓣膜的位置。他用左手食指压在某个瓣膜的位置上,以堵住静脉;用右手食指向上移动,按压被堵塞瓣膜上段的静脉,直到移动到比下一个瓣膜略高一点儿的位置。移开右手食指后,他注意到两个瓣膜间的静脉仍保持收缩状态。所以,位于靠上位置的瓣膜不能使血液流回收缩的静脉。但当他把压在位置靠下的瓣膜上的左手食指移开后,收缩的静脉很快就被填满。这让哈维确信,静脉血总是会流回心脏。
这个简单的实验证实了哈维之前在无数次活体解剖中发现的事实——所有静脉中的瓣膜(四肢、腹部、胸部静脉中的,甚至是头部静脉中的瓣膜),只允许血液单方向流动。结合这个事实,再加上动脉血也只能朝远离心脏的方向流动,哈维得出,对血液流动的方式只存在一种解释:血液流动是循环的。
哈维在第十四章中只写了两句话,第二句是他给出的最终结论:
●这幅素描描绘了手臂中的静脉和瓣膜因为止血带而扩张,这是威廉·哈维所作《心血运动论》一书中的唯一一幅插画。他观察到阻塞处下方的静脉会扩张,而上方的静脉会收缩,这是他第一次产生所有静脉血都流向心脏的猜想
因为所有事情,无论是理论上的还是我们看到的,都可以证明血液在心室(和心耳)的推动下经过肺和心脏,再被分配到身体各个部位,接着进入静脉和血肉,然后通过各个角落里的外周静脉流向中心,从小静脉到更大的静脉,并最终被排入腔静脉以及右心耳,这种被动脉和静脉来回运转的血量既无法由饮食提供,又比单纯传递营养更加大费周章。所以我们绝对有必要得出这个结论:血液处于不停运动的状态,这是心脏通过搏动而实现的行为或功能,也是心脏运动和收缩所达到的唯一目的。
这句结语是有史以来人类公开发表过的最重要的医学结论。维萨里把人体的壮丽表象献给了医学,但它描绘的人体是一具因为死亡而功能尽失的尸体,由无法运动的肌肉和骨骼包裹着各种混杂在一起的器官和组织组成的。人体多种多样的功能在接下来的85年中仍然完全保持神秘的状态,直到哈维不朽的句子为人体最重要的两个组成部分——心脏和血液,赋予生命和动力。
我们之前提到过,哈维曾不遗余力地让所有皇家医学院的同事了解他关于小循环,乃至人体大循环的观点。所以,他并没有受到英国同时代人针锋相对的批评,但是,当他的书受到欧洲其他地区的人的恶毒诽谤时,他的英国同人也没有积极为他辩护。
大量的批评没有攻击他关于小循环的观点,因为这些人知道盖伦、塞尔韦特和切萨尔皮诺早就证明了血液从心脏右侧经由肺流向心脏左侧的通路。他们恶意攻击的是哈维对大循环的描述,即血液从整个人体的动脉流向静脉,然后通过心脏又回到动脉。他们仍然相信肝脏在为人体排出血液。实际上,哈维也不完全了解肝脏以及它如何处理血液和乳糜——食物被肠道消化后变成的乳状液体。乳糜通过淋巴管离开肠道,这一现象是加斯帕雷·阿塞利在1627年首次发现并描述的。1616年,哈维像他的同时代人一样相信肝脏向肠道提供血液,并从肠道得到乳糜,这两种液体在门静脉中会向相反的方向流动。但在1620—1628年的某个时间,哈维产生了不同的看法。他坚持门静脉从肠道带回血液,并将其运到肝脏,但因为他仍然相信乳糜也通过门静脉流向肝脏,所以他拒绝接受阿塞利关于肠淋巴管以及它将乳糜运到胸导管的发现。
这很有可能是因为哈维把精力全都用在证明血液从静脉流向动脉这个事实上,以至于他忘记在书中提及静脉血和动脉血的颜色差别——他的解剖学前辈无疑认识到了这样的颜色差异。甚至那位与他同时代的不朽的文豪莎士比亚都知道静脉血是暗红色的:在《恺撒大帝》中,布鲁图对鲍西娅轻声说道,“情深爱厚如丹血,访我伤悲心”。
或许哈维之所以没有提及静脉血和动脉血的颜色差异,只是因为他忽视了肺让血液接触空气的作用。41年后,理查德·洛厄证明了穿过肺的静脉血之所以会从暗紫色变成亮红色,是因为血液在通过肺部时接触了空气。他用一种非常简单的方法证明了这个结论:把静脉血放进一只开口烧瓶中摇晃,暗紫色的血液马上变成了亮红色。
除此之外,哈维还不得不假设人体的动脉会直接将血液排入静脉。他无法观察到这样的连接,因为当时显微镜还没被发明出来。1661年,意大利解剖学家马尔切洛·马尔皮吉利用显微镜,发现动脉中的血液会通过毛细血管流入静脉。有了这个发现,哈维的“循环”终于圆满了。