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血液循環論:另一場科學革命

鼠疫的三次大流行,每一次都和社會的劇烈變革攪和在了一起。查士丁尼大瘟疫導致當時的人們普遍不再相信理性,不再相信可以用自己的腦袋來認知世界、認知自然。他們普遍選擇相信宗教的力量。到后來黑死病大流行的時候,普通老百姓看著無數虔誠的信徒悲慘地死去,似乎上帝在這事兒上一點也不區分遠近親疏,所以很多人的頭腦面臨著又一次崩潰后的重建。

窮人不爽,有錢人也不爽。中世紀的意大利一直是財富的中心,因為地中海是貿易的大通道。東方絲綢之路上來的好東西往往都是從地中海運到威尼斯,然后再運到其他的地方,所以威尼斯商人才那么出名。商人有了錢,自然會想到過上更加豪華舒適的生活,他們的價值觀是及時行樂,這輩子不能虧待自己,萬一啥時候人得了黑死病死了,錢還在,那才是最大的悲劇呢!因此在他們的引領下,社會風氣也開始轉向。從過去一切圍繞著宗教打轉轉,變成圍著自己打轉轉,先伺候好活人再說。以往可不是這樣的。11世紀那會兒,西歐老百姓對宗教還是挺狂熱的,那時候還沒碰上黑死病大流行。

當時伊斯蘭世界興起,在和東羅馬帝國的對抗之中占了上風。教皇發動了十字軍東征,要“光復”圣地耶路撒冷。

十字軍多次“東征”,和穆斯林斷斷續續地打了上百年。

不管怎么說吧,多年的戰亂還導致大量東羅馬帝國的人都往西邊跑。誰知道異教徒會如何對待自己呢?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。

▲ 威尼斯圣馬可教堂

前幾次十字軍東征的時候從君士坦丁堡搶回來不少書籍和文獻,從耶路撒冷也搶了不少阿拉伯人的東西,現在又有大量東邊的人往西邊跑,大量的人才就會聚到了西歐。書有了,人也有了,加上后來的黑死病大流行,思想經歷了一次崩潰再重構,西歐開始再次撿起失落的理性的傳統,這就為后來的文藝復興奠定了基礎。所以君士坦丁堡的陷落,就成了中世紀和文藝復興時期的分水嶺。

奧斯曼帝國把君士坦丁堡定為新首都,改名伊斯坦布爾,基本保留了這座城市的格局,只是把索菲亞大教堂改成了清真寺。當時的奧斯曼帝國還是非常開放包容的,這么多年下來,伊斯蘭世界的醫學有了長足的進步。比如說阿維森納的大部頭著作《醫典》就相當完善。阿維森納是拉丁文的譯名,本來他叫伊本·西納,是個塔吉克人。他是中世紀偉大的醫生,在世界醫學史上也是杰出的醫生之一,有“醫學之王”之稱。

他把當時東、西方的各種醫學知識編纂成了一部系統的典籍—《醫典》,這部書共五卷。第一卷為總論,著重論述了人體構造、疾病與自然環境的關系;第二、第三卷為藥物學、病理學;第四卷主要講述麻疹、天花等綜合病癥的癥狀及其特殊療法;第五卷為診斷、治療方法及配方。

《醫典》不僅包容了大量醫學知識,而且具有無與倫比的邏輯嚴整性和系統性,因此特別適合當作標準醫學教材。12世紀意大利人把《醫典》翻譯成了拉丁文,同時猶太學者又給作了注釋,所以這本書迅速流傳開了。在以后五六百年時間里,歐洲許多國家都把《醫典》作為權威教材。在那個時代,世界上沒有任何醫學家的影響可與阿維森納相比。

當然,《醫典》中也有不完善的地方,雖然它在世界醫學史上有極為重要的地位,但它的不足也是不可回避的。

但是,歐洲這邊哪顧得上這些呢?以前自己摸索了那么多年,都只能搞殘本,現在終于搞到這么系統完整的教科書,先吃透了再說。所以,蓋倫的學說能獲得統治地位,也不是偶然的。有多少人敢于質疑自己的課本教材呢?

蓋倫的學說是特別得到基督教賞識的,因為某些理論和基督教非常合拍,比如說“三靈氣說”。

蓋倫認為,血液的流動是由“靈氣”推動的,肝臟把吃飯消化的食物變成“自然靈氣”,然后送到心臟,由心臟送到全身。有一部分血液從心臟的右心室進入左心室,再流到肺部,吸收了空氣以后,變成了“活力靈氣”,這時候就變成鮮紅的動脈血了。從動脈流向全身,然后原路返回。一部分血液流向大腦,在大腦里變成了“靈魂靈氣”,從神經系統去往全身。你為什么會流鼻涕呢?那就是靈魂靈氣漏了。

總之,當時蓋倫觀察到了靜脈血管和動脈血管,他發現這兩根管子里流的血液是不一樣的,一個是暗紅色,一個是鮮紅色。可是除了心臟以外,這兩根管子是沒有交集的,井水不犯河水。因此,蓋倫認為血液是做潮汐運動的,也就是流向全身,然后到點兒了再倒流回去,就像潮漲潮落一樣,因此也叫潮汐運動學說。就這么反復沖刷,被身體一點點吸收。

因此,蓋倫需要解釋的很重要的一點就是,血液是如何從右心室流到左心室的。蓋倫認為,兩者之間不過就隔著一層肉嘛,這上邊有很多的小孔,血液可以流過去,只是孔太小了,人眼睛看不到罷了。

既然肉眼看不見,蓋倫是怎么知道存在這種小孔的呢?這一點可以說是純屬腦補出來的。因為你要是真的看到二者中間隔著的那層膜,你肯定是不會相信蓋倫的說法的。這層肉還是很厚的,哪有什么小孔啊!可是大家普遍都不敢懷疑蓋倫的說法是錯誤的。

比如說,蓋倫解剖的是猴子,因此他記錄腿骨是彎的。可是后來有個好奇的學生發現不對勁,人的腿骨明明是直的嘛!不是彎的。他就去問自己的老師。老師當然是強行解釋,蓋倫怎么能犯錯誤呢?這是人穿褲子的緣故,當時流行窄腿褲子,于是就給勒直了!

問這個問題的學生是誰?他叫維薩里。他家好幾代都是醫生,可以說是比利時的醫學世家。一開始他進入了魯汶大學學習美術,后來去了巴黎大學學醫。學校的停尸房里有很多從墳地挖出的骨頭,維薩里甚至能閉著眼用手摸出是什么骨頭,可見他對這些骨骼是相當熟悉的。當然,他經常和同學去墳地找無主的尸體,然后扛回去做解剖,這種事兒他經常干。

后來,他回到了魯汶。在魯汶,找解剖用的尸體可就麻煩了,于是他還是去亂葬崗子里找,特別是埋死刑犯的地方。好不容易找到一具尸體,已經腐爛得只剩骨頭了。他也不敢扛著骨頭架子招搖過市,就和朋友每天夾帶一點骨頭回家,湊出一副完整的骨架。后來市長知道了這件事兒,非常支持他,還想方設法為學校提供解剖用的尸體。但是維薩里脾氣不好,和學校的老師發生了沖突,一氣之下就走了,去了意大利。

他在威尼斯短暫停留,最后到了意大利帕多瓦大學。他在1537年拿到了博士學位,然后就留校任教了,23歲就成了教授。當時上解剖學課的時候,大家都是照本宣科。可是維薩里卻不一樣,他在講臺上直接給大家演示如何解剖,這事兒比較新鮮,所以大家特別喜歡上他的課。他商業頭腦倒是蠻靈的,他解剖尸體居然可以在劇院大庭廣眾之下進行,還可以賣門票。價錢還不便宜,一張票折合成現在的錢,能有近300塊,所以維薩里是不缺錢的。

維薩里找了大畫家提香的學生來幫他畫人體構造插圖,當然畫得非常漂亮,而且準確清晰。后來他發現這套圖居然有人盜版,于是宜早不宜遲,他把這套圖譜出版了。

當然,這并不算是畫家最早參與醫學研究的,最早搞人體解剖的是達·芬奇。沒錯,就是畫《蒙娜麗莎》的那位。他的手稿里有大量的記載,少說也解剖了30多具尸體。所以他對人體結構的描繪才會那么逼真,那么傳神。不過最后他被教會警告,因此洗手不干了,筆記也沒有出版。

達·芬奇留下了1000多幅精確無比、精美絕倫、前無古人的驚艷的解剖圖畫。他的刀劃開了皮膚、肌肉、血管、神經、骨骼、內臟、眼睛、子宮、頭顱,可以說是細致入微。可惜的是,他的手稿幾百年后才被挖掘出來,在當時沒有產生實際影響,現代解剖學第一人的地位只有讓出來,便宜了維薩里。

1539年,帕多瓦的一個法官成了維薩里的粉絲。有了法官大人的幫助,尸體來源不是問題了。有死刑犯的尸體,法官都會送到維薩里這兒,因此維薩里的研究速度大大加快。1543年,維薩里主持了一場公開的解剖,對象是一位來自瑞士巴塞爾的臭名昭著的罪犯。在其他外科醫生的協助下,維薩里收集了所有的骨骼,組合成骨骼系統,捐獻給巴塞爾大學。這個標本是維薩里唯一留存至今的標本,也是世界上最古老的解剖學標本,現在還在巴塞爾大學的解剖學博物館中放著。

同一年,29歲的維薩里出版了一本劃時代的巨著《人體結構》,這本書系統地描繪了人體的骨骼、肌肉、血管、神經和內臟等,是醫學史上第一次收錄如此豐富的帶圖片的解剖學參考資料,所以維薩里獲得了“現代解剖學之父”的稱號。當然,這是后人追封的。當時維薩里被人罵死,包括他當年在巴黎大學的老師。

維薩里的《人體結構》雖然有600多頁厚,但是這不是一本枯燥的醫書。在這本書里,有277幅插圖,其中大部分是提香的弟子斯特凡的手筆。但是也有不少是維薩里自己畫的,維薩里自己也是個畫畫的高手,別忘了,他最早學的是美術。

剛好在這一年,另一本巨著也出版了,這就是哥白尼的《天體運行論》。如果說哥白尼掀開了科學革命的序幕,那么維薩里就是開辟了第二戰場。盡管這兩本書的遣詞造句都非常謹慎,還是讓敏感的人嗅到了一絲顛覆的味道。

在這本書的第一版里,維薩里對蓋倫提到的左、右心室之間的所謂小孔表示了懷疑,到了第二版就是非常明確地否定了,小孔是不存在的,翻來覆去也找不到。

這是個關鍵的問題,假如左、右心室之間的小孔是不存在的,那么蓋倫的潮汐運動學說就有大問題了。所以維薩里算是太歲頭上動了土,哪怕他話說得再委婉,很多人還是放不過他的。在種種非議下,維薩里一怒之下焚燒了自己所有未出版的手稿。后來還被宗教裁判所指控,好在他是國王的御醫,在國王腓力二世的力保下改判去耶路撒冷朝圣。但是在愛琴海上遇上了風暴,最后船沉了,他被吹到希臘的扎金索斯島,最后死在了那兒。他死時身邊一無所有,還是好心人安葬了他,否則真的要暴尸荒野了,當時他只有50歲。

維薩里去世的這一年是1564年,大明朝嘉靖四十三年。這一年,米開朗琪羅去世,莎士比亞和伽利略誕生,努爾哈赤的弟弟舒爾哈齊也是在這一年出生的。

▲ 維薩里書中的解剖圖

不過維薩里算是比較幸運的,他的助手塞爾維特就倒霉多了。他有一個非常重要的發現,那就是肺循環。維薩里找不到左、右心室之間的小孔,他發現二者中間的膜很厚,血液是不可能流過去的,但是他也沒把話完全說死。倒是塞爾維特發現,完全沒必要跟那層膜死磕,此路不通,難道血液不會繞著走嗎?你看肺靜脈長得那么粗,顯然是為了傳輸大量血液而準備的。

因此,塞爾維特大膽地提出了一個想法,那就是血液從肺動脈進入肺部,在肺部和空氣結合變成鮮紅的動脈血,然后從肺靜脈流回心臟。

當然,塞爾維特不是第一個提出這個觀點的人。早在他之前300多年,阿拉伯的醫生納菲就已經有了這種想法,后來還被翻譯成了拉丁文。塞爾維特是不是參考過納菲的思想,這不好說,但是他肯定比納菲走得要遠得多。納菲只是在腦子里思辨,塞爾維特卻是經過仔細觀察的。

令人遺憾的是,塞爾維特有關肺循環的內容寫在了一本有關宗教新思想的書《基督教的復興》里,也就只占了6頁紙。他在這本書里提出了血液就是靈魂的思想,跟教會的標準說法也是不一致的。自打馬丁·路德在威登堡大教堂的大門上貼了一張大字報,反對教皇一邊賣“道具”一邊賣“點卡”的行為,宗教改革的浪潮就已經是此起彼伏了,所以會有各種不同思想的教派冒出來。塞爾維特的教派恰好信奉“唯一神論”,反對“三位一體”。

這個教派的信徒還不少,包括后來的物理學宗師牛頓。因此牛頓在接任盧卡斯數學講座教授的時候,還因為教派問題惹了麻煩。那都是啥時候了,塞爾維特要比這早100多年呢。當時在各國,這個教派都被當成異端來對待,不管是舊的還是新的都饒不過它。

在宗教法庭上,加爾文拿出了一大堆兩個人之間的通信作為證據。加爾文可不是一般人,那是宗教改革的風云人物,和馬丁·路德齊名的。塞爾維特的書稿也被拿來作為證據。不過塞爾維特已經跑了,因此缺席判決他火刑。真人不在,那就弄個紙人一把火燒了。

幾個月以后,塞爾維特在街上被人認出來了,于是塞爾維特被捕。1553年,他被宗教裁判所燒死在了日內瓦。1600年,布魯諾被燒死。他們都是科學史上的殉道者。

盡管塞爾維特死了,但是他的思想卻沒有被埋沒。事實就是事實,是無法被否認的。完成下一個重大進步的人是法布里休斯,照輩分來講,他是維薩里的徒孫。因為他的老師法歐是維薩里的學生。是法布里休斯第一個描述了靜脈瓣,描述了胎盤和喉部結構。

雖然法布里休斯發現了靜脈瓣,但是卻不知道這些靜脈瓣到底起什么作用。靜脈瓣似乎能起到防止血液倒流的作用,假如靜脈的血液不能倒流,那么蓋倫的潮汐運動說必將破產。你想啊,蓋倫描述的血液流動是像漲潮退潮一樣,浪沖上沙灘,然后再退回去。可是靜脈瓣這東西明顯是防止血液退回去的,這不就跟蓋倫的描述不一樣了嗎?

可惜,法布里休斯不敢懷疑蓋倫的理論,他點到為止,沒有深究。真正解釋了靜脈瓣作用的是他的學生哈維。哈維是英國人,他對拉丁文和希臘文都很精通。劍橋大學畢業之后,他就到當時意大利的帕多瓦大學學習醫學,成了法布里休斯的學生。1602年,哈維拿到博士學位,回了老家英國。

哈維的人生還是比較順利的,回家迎娶了白富美。又被英國最有名的醫院圣巴塞洛繆醫院聘請為常任醫師,這一干就是34年。65歲的時候去牛津大學當了教授,一直到他去世。原本這個哈維就是個普普通通老老實實的醫生,他也信奉蓋倫的學說。但是,歷史偏偏做了另外的安排,使得他成了醫學史的一個轉折點。

哈維成了皇家醫師學會的會員,負責講解解剖學,定期為公眾表演解剖。至于賣不賣票,我就不知道了。我知道當時老百姓口味都比較重,哈維演示解剖的劇場上座率還是蠻高的。從1616年開始,這一干就是30年。由此,他對心臟和脈搏之間的關系感到迷惑不解。

他發現一個問題,假如解剖是用鹿、豬、羊這些動物,它們的心跳太快了,因此很多過程根本看不清楚。他換用了心跳很慢的動物,比如冷血動物青蛙和蛇,它們的心跳跟溫度有關系。只要天氣涼快,它們的心跳就很慢。哈維果然發現了很多過去忽視的現象,心臟在收縮的時候是用力的,舒張的時候則是放松的。于是哈維相信,心臟其實就是一臺生物水泵。而且脈搏跳動也不是自己主動在跳,心臟一收縮,動脈就跳,這明顯是被心臟給擠對的。

哈維給培根當過私人醫生。培根是近代實驗科學的創始人,也是歸納法的創始人,哈維當然受到了培根非常大的影響。一個理論,不能靠在腦子里思辨,不能僅僅滿足于自圓其說,一定要定量測試。按照蓋倫的說法,血液最后是流向全身,被身體所吸收,就像浪打在沙灘上,一次吸收一部分。哈維覺得數據對不上,假如一個人的心率是一分鐘72次,那么一個小時下來,從靜脈流向心臟,然后再流向動脈的血液將達到540磅,也就是約245千克。這比一個大胖子還要重。假如血液是不斷制造出來,然后不斷地消耗掉,你覺得可能嗎?

所以,不討論具體的數字,好像蓋倫的學說是可以自圓其說的,一旦考慮到實際數字,這顯然是不可能的。至此,一個顛覆性的答案已經呼之欲出,那就是—血液是不斷循環的。

當然,哈維還是很嚴謹的,他又做了一系列實驗。他首先拿繩子把人的手臂勒緊,他發現動脈靠近心臟的那一邊鼓起來了,血流不通嘛,當然這一邊鼓起來了,遠離心臟那一邊就癟了。這就說明動脈之中,血液是從心臟流出的。蓋倫的潮汐說認為是來來回回地跑,可是哈維從來沒發現血液是往復流動的。

再看靜脈。遠離心臟的那一端鼓起來了,另一頭是癟的。這說明啥?靜脈血是流向心臟的。假如將手臂上、下兩頭都拿繩子捆住,中間就基本沒有血液的流動了。用手擼靜脈,發現下段的血液能被擠進上段,上段的擠不回去。這就說明,靜脈血是單向流動的。靜脈瓣起到的作用就是防止血液倒流。

經過了將近12年的反復觀察、實驗,哈維終于對血液循環過程的每一個關鍵環節都深信不疑。1628年,他這才把自己的研究結果寫成了一本小冊子,公之于世。《動物心臟與血液之運動》,簡稱為《心血運動論》,這也是一本劃時代的書。

主要內容分為17章,全書一共只有72頁。哈維用不著引經據典,所以他寫的文字非常簡潔明了。從第二章開始,他嚴格按照科學思維、探索、求證的過程,分別敘述了心臟本身如何運動,心臟運動與動脈脈搏到底是什么關系,心耳及心室的周期性運動,心臟運動與動脈、靜脈血流的關系,肺循環過程,瓣膜的作用,心輸出量和全身血液總量的估算,以及人體表靜脈和動脈流向的實驗過程。

第14章很短,只有兩句話。這等于是哈維鄭重宣告:到目前為止,所有的直接演示和推算結果都已經證明了他的全部假設,即血液通過心室的搏動性收縮而流經肺部再進入心臟,然后由心臟的收縮而壓進動脈,然后被輸送到全身各部;從全身各部與肌肉,血液又經過靜脈和肌肉的孔隙進入大靜脈,并逐步匯流到腔靜脈,再返回心耳和心室。

▲ 《心血運動論》中的插圖,此圖描述了通過按壓血管來辨別血液流向

我們只可能做出這樣的結論:動物體內的血液在心臟的驅動之下,周而復始,以循環不息的方式運流著。這正是心臟之所以無比重要的唯一理由。

這無疑是人類醫學史上最為神圣、最為響亮的宣言書。它用毫不含糊的語言宣告了蓋倫在西方醫學界長達1400年的統治地位的終結,標志著以科學實驗為基礎的醫學新紀元的真正開始。

當然,哈維也受到很多攻擊,好在沒有性命之憂。哈維的理論也不是沒有問題,唯一缺失的環節是,哈維不知道靜脈和動脈在人體內是如何連接的,這也就是蓋倫犯錯誤的關鍵。看上去,靜脈和動脈完全是兩根井水不犯河水的管子,所以哈維只能猜測,血液是直接流進全身的肉里,然后被靜脈再吸進去。

在哈維去世之后的第4年,意大利人馬爾比基用顯微鏡看到了肺泡的結構。當他看到那些細小的毛細血管的時候,他心里明白,哈維的血液循環理論已經沒人再能反駁了。毛細血管的發現,不僅讓血液循環理論成為一個完美理論,也引領了“組織學”研究這個醫學新領域。

既然血液是循環的,那么古老的四體液學說又何去何從呢?蓋倫認為,血液是不斷產生的,因此放掉一點有啥關系呢?這也是放血療法的基礎之一。假如血液是循環的,你放掉一點就少一點,那么放血療法又該何去何從?


(1) 墨丘利是羅馬神話中眾神的使者,他的雙蛇杖被視為溝通與和解的象征。

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