威廉·哈维如何发现血液循环 | 科学美国人

血液在体内循环的观点。这似乎是一个普遍的、甚至显而易见的想法。然而，这个我们熟悉的、认为心脏是一个泵血供氧的器官，血液通过动脉流动，“废物”则通过静脉返回的概念，历经了两千多年的发展。当它被确立时，它彻底改变了生命科学，并开启了现代医学。它的重要性堪比奠定了生物科学基础的亚里士多德著作集和达尔文的自然选择理论。与这些思想一样，它的发展在很大程度上是一项孤独的努力，由一位名叫威廉·哈维的英国医生构思、开始和完成。他于 1628 年出版了他的发现，这是一本题为 *Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinius in* animalibus（*动物心脏和血液运动解剖学练习*）的薄册，简称 *De motu cordis*。通过这本书，哈维不仅经历了医学史上最伟大的冒险之一，而且在这个过程中，他也体验了人类状况的不确定性、脆弱性和易损性。他是一个活在当下的人；他属于任何地方。

如现在所理解的，血液循环是一个双重系统。有一个循环经过全身（体循环），还有一个循环经过肺部（肺循环）。每个循环之所以被称为循环，是因为圆圈是一个在起点结束的符号。每个循环的历史演变是本书的主题。心脏实际上也是由两个协同工作的、执行不同任务的心脏组成。右心房将血液泵送到肺部；左心房则将其输送到其他器官和肢体。由于对维持生命的血液运动的认识与生命气息和维持恒定的体温密切相关，这三个过程合并成为新生理学的核心。因此，本书的叙述范围还包括了动物热理论和早期呼吸生理学的发展。

血液循环的发现是生命科学史上的一个转折点。它开启了一种新的定量思维方式，催生了疾病管理的进一步创新，没有这些创新，我们所知的医学将是不可能的。哈维基于泵和管道的血液循环液压描述，为可量化的、机械的心血管生理学系统奠定了基础，这导致了我们现代定量思维方式的出现，例如血流速度、血管阻力、血压、脉搏波等等，以及它们在不同病理生理条件下的定量变化，以及异常速度和压力对身体器官的影响。如果血液会循环，那么就需要回答新的问题。血液为什么需要不断地在圆圈中流动？它以这种方式流动时携带什么，又为什么？它在哪里以及如何获取它的物质？它在哪里以及为什么与它的物质分离？这些答案揭示了人体器官运作的可理解图景，并为现代医学实践建立了生理学基础。

对心脏运动的正确分析，将其视为一个机械泵，并且仅仅是一个泵，在每次收缩时将血液排出血管，这是他理论体系中的一个核心创新。

由此，疾病的机制得到了修正和扩展。全身循环意味着疾病不仅可能源于体内“体液”的不平衡（直到 19 世纪中叶人们一直如此认为），还可能源于 *外部* 的有害物质，这些物质可以进入血液循环并传播到所有组织。由此推论，一些疾病可能源于血液循环对重要器官的“不足”，原因是动脉导管（包括心脏和大脑的动脉）发生阻塞，这导致我们理解了心脏病发作和中风的发生。它们至今仍是残疾和死亡的主要原因。

当今疗法的某些方面，例如静脉输液（如化疗）或皮下注射（如胰岛素注射），甚至鼻喷雾剂（如过敏治疗），只有在理解了在某个部位引入血液的物质，或者甚至吸入的物质，会因为血液循环而运输到任何其他地方之后，才有可能被构想出来。常规干预措施，如心脏导管插入术和动脉内支架置入术，以及通过静脉输送起搏器和除颤器电极，都需要哈维所描述的在血管内流向或来自心腔的单向血流。挽救生命的支撑系统，如透析机和允许进行“心脏直视”手术的心肺机，本质上是将这个概念扩展到体外循环，以及在急性重病期间挽救生命或作为心脏移植替代品的心脏辅助设备（人工心脏）也依赖于循环模型。哈维开创性发现的一个重要成果是我们对心力衰竭的当前理解，这是我们 65 岁以上人群最昂贵的一种医院诊断。当代疗法不仅将心脏视为一个衰竭的泵，而且还解决了导致心肌衰退的循环化学异常。

科学发现是一个复杂的现象。美国科学哲学家托马斯·库恩提供了其最被认可的描述。根据库恩的说法，这个过程始于对事物正常预期中的不一致的认识。接下来是对该异常现象的长期探索，直到新的知识本身变得清晰，探索才告一段落。事物的正常状态现在被调整以适应这种学习，从而发生了库恩所说的“范式转变”。

循环的概念就是这样一次范式转变。在哈维的血液循环案例中，占主导地位的、长达十五个世纪的、无可争议的盖伦模型无法被重新定义，而必须被取代。古罗马医生盖伦将血液的流动想象成血管中像潮汐一样来回摆动。他曾设想两种独立的血管系统，静脉和动脉，分别起源于肝脏和心脏这两个不同的器官，将血液提供给身体的各个部分。哈维的革命性发现用新的事实驱逐了这些过时的信念。

在发现过程中，科学的进步也体现在类比方面，某些类比阻止了前进的道路，而另一些则为通往真理铺平了道路。自古以来，思想家们就被类比所吸引，以描述自然的现实。将血液流动比作荷马诗歌中的“酒色之海”的潮涨潮落，以及亚里士多德将血管系统比作灌溉渠道，还有生命与呼吸或燃烧之间的类比，贯穿了从盖伦到博伊尔的整个叙述。盖伦从磁铁和铁的亲和力中发明了身体中的“自然吸引力”。西西里岛的恩培多克勒借鉴埃及漏壶（水钟）的工作原理来阐述他对心肺生理学的新理论，亚历山大港的埃拉西斯特拉图斯也借鉴了“自然厌恶真空”（horror vacui）的现象。笛卡尔将心脏腔室的发酵与木柴燃烧相提并论。最后，哈维在亚里士多德的圆周哲学中寻求安慰，并在考斯的机械消防泵中找到了心脏作为机械泵功能的证实。哈维自己的工作涵盖了两个同时进行的范式转变：心脏收缩的机制，以及血液循环。对心脏运动的正确分析，将其视为一个机械泵，并且仅仅是一个泵，在每次收缩时将血液排出血管，是他理论体系中的一个核心创新。在哈维之前，源自亚里士多德的关于心脏功能的普遍接受的观点是，心脏内部血液的热驱动“发酵”导致器官膨胀，就像“沸腾的牛奶溢出”一样，导致血液溢入主动脉。

这个发现的巅峰出现在十七世纪的科学革命时期，这是一个“充满希望又失望，坚韧又绝望”的时代。哈维思想的进一步发展将英国科学界的一系列最伟大的思想家和一些最古怪的人物联系在一起——约翰·洛克、克里斯托弗·雷恩、罗伯特·胡克、亨利·卡文迪什、约瑟夫·普里斯特利及其同伴；苏格兰的约瑟夫·布莱克；英爱“怀疑论化学家”罗伯特·博伊尔与牛津化学家们，以及法国的勒内·笛卡尔和安托万·拉瓦锡。他们共同消除了两千年来生理学的误解。他们又站在了那些如今被遗忘的、更古老的爱奥尼亚、雅典和亚历山大知识革命先驱的肩膀上，如克罗顿的阿尔克梅翁、阿波罗尼亚的狄奥根尼、科斯的希波克拉底和普拉西萨格拉斯、西西里的恩培多克勒、亚历山大港的赫罗菲鲁斯和埃拉西斯特拉图斯，以及古罗马的盖伦，他们都为理解我们内在的自然世界奠定了基础。柏拉图和亚里士多德也发挥了他们重要的作用。而且，就像所有事物一样，这一切都始于荷马——始于他“酒色之海”的潮涨潮落。

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