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《极简科学史:人类探索世界和自我的2500年》09 论证

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在观察和实验基础上的对古代最伟大的权威的批驳

因此,这将会给我们带来收获……经常进行活体解剖,通过肉眼可见的证据来识别并寻求真理。

——威廉·哈维(William Harvey),

《心血运动论》(De motu cordis,1628年)

因丑闻而身败名裂之前,弗朗西斯·培根正处于政治事业的顶峰;那时,威廉·哈维在伦敦进行了首次公开解剖实验。

哈维时年37岁,个子不高,充满活力,讲话如机关枪一般,掺杂着英语和拉丁语。他解释着面前尸体的结构,用他手中由皇家外科医学院提供的“细白杆”指点出内脏器官。他被任为伦姆雷讲座解剖学的讲师(Lumleian Lecturer in Anatomy),他要每周上两次人体课程,每到冬天(此时尸体腐化减慢)就要在课上添加解剖死囚尸体的环节。1

人们以为他会在盖仑(Galen)的经典解剖学文献的基础上进行实验。盖仑是2世纪的内科医生,他曾接受过传统的希波克拉底医学教育,后来又有了数年动物解剖的经验。盖仑认为,要理解人体,就必须了解其构造;他撰写的不计其数的文献以及解剖学研究报告经12世纪的翻译家译介给欧洲的医生们,并成为当代所有医学知识的根基。

但是盖仑,这个讲希腊语的罗马公民,受罗马和希腊文化的双重影响,视解剖人体为禁忌。古希腊的传统观点认为,灵魂要进入极乐世界,正统的埋葬必不可少。这一观点后来被罗马人的迷信思想——没有下葬的死者的灵魂会痛苦地在地球上游荡——取代;即使是那些不相信灵魂和来世(存在)的唯理论者,也都认为人死后应该被体面地下葬,而不是被肢解。除了亚历山大那一小拨暴戾的解剖学家[公元前3世纪的希罗菲卢斯(Herophilus)和埃拉西斯特拉图斯(Erasistratus)],希腊和罗马的医生研究的都是狗、猫、牛,有时也会研究猿,然后根据他们的发现推知神秘未知的人体。2

随着盖仑传统的复兴,一种用真实人体解剖来验证他的发现的想法也日益强烈;那时,信奉基督教的西方人总体上已经不像古代人对尸体那样迷信了。大约自1315年,人体解剖似乎再度被引进大学课堂,但这个过程非常缓慢。1482年,罗马教皇西克斯图斯四世(Pope Sixtus IV)宣称,只要解剖后的遗体仍然按照基督教的方式下葬,就没有任何神学上的理由让人们去规避人体解剖。从那以后,人体解剖就得到了认可。3

在哈维生活的那个时代,最有可能以人体作为解剖的对象是意大利各大学的医学培训班;据说,博洛尼亚(Bologna)的一位教授卡尔皮(Jacopo Berengario da Carpi)已经解剖过“数百具”人体了。他的人体图解手册是最早的解剖学文献,其中包含了心脏、阑尾和子宫结构的精确绘图。帕多瓦大学(University of Padua)教授安德烈·维萨里(Andreas Vesalius)对盖仑的权威提出了最严峻的挑战:《论人体构造》(De humani corporis fabrica)是一部恢宏的解剖学手册,书中附有大量的、精细的图片,这些图片都是依照真实的解剖绘制的。维萨里认为,一切医学理论知识和实践都必须以准确的解剖学知识为基础,解剖学家们也必须亲自观察;他们绝不可简单地依靠旧权威的教义,但是大学里的训练常常这么做。“因为现在都在学校里教了,”他解释道,“时间都浪费在了可笑的问题上,基本没人会建议说……让屠夫在肉店里教可能会更好。”4

《论人体构造》出版于1543年,它在帕多瓦形成了一种动手解剖的强烈风气;威廉·哈维决定到帕多瓦研修医学学位。在那里,他学习维萨里传统,维萨里告诫学生要努力学习“亲自进行人体解剖和实验,以了解人体构造,然后仔细地与盖仑的教义做比较”5。这种仔细观察——哥白尼在受挫时曾建议“睁大双眼看”——让维萨里在盖仑的结论中发现了大量明显的、可被证明的错误。

但是,《论人体构造》出版半个世纪后,人们仍旧期待哈维的课程会以“医学之父”盖仑的理论为基础;这些文献得到的尊重堪与亚里士多德的《物理学》以及托勒密的《天文学大成》相提并论。

做伦姆雷讲座解剖学的讲师的第一年,哈维就公开反驳大师。

“通过使用止血结扎丝可以发现,”他的授课笔记上写道,“血液是从动脉流入静脉的。由此,血液始终在循环流动,引起血液流动的是心脏的跳动。”6

这跟盖仑所教的完全不同。

盖仑的观察大部分基于动物解剖;(他的解剖)表明心脏有两个心房,并且右心房的血液比左心房的血液颜色更深。但是解剖并不能准确揭示这些心房是如何 发挥作用的。因此盖仑就提出理论说,每个心房泵出的血液不同。

他认为,右心房的颜色较深的血液实际上是肝脏造的血。食物经胃部消化成为一种奶状、营养丰富的液体食糜,食糜被送到肝脏并被转化为“静脉血”,然后经静脉流出(盖仑解释说,一切皆源于肝脏),为身体的各器官提供养分。其中一些进入了右心房,然后用于给养肺部。

另一方面,动脉则运输另一种完全不同的血液。元气——pneuma,“生命精气”——通过肺部进入人体然后到了左心房,在那里与静脉血液结合成为“动脉血”——一种更稀薄的、颜色更淡的、流速比静脉血要快的血液。然后这些生命精气在动脉中,随着动脉血液抵达各器官。食糜和生命精气,静脉血和动脉血——机体器官的运作离不开任何一种。

但是这两种血液的流动都不需要泵力。

他认为器官有一种吸力,需要食物时,器官就会将静脉血吸入内部。动脉血的流动靠的是动脉自身的搏动。心脏的功能仅仅是吸入空气和静脉血,并把它们转化为动脉血。

因此,心脏的搏动(希腊人和任何人一样,都可以听到心跳)就被解释为一种结果,而非原因。吸一口气,元气就涌入你的肺部,然后流入左心房;在那里与静脉血汇合,将静脉血加热到沸腾。血液受热就会膨胀,心脏就要扩张承受这些血液(“舒张”运动,源于希腊文diastole,“扩张”)。随后血液冷却并经由动脉涌出;心脏放松然后收缩,恢复原来的大小(“收缩”运动,源于希腊文systellein,“收缩”)。

这一构想有个问题:静脉血必须要以某种方式从右心房流回左心房,这样才能在左心房与元气结合。但似乎左右心房之间没有任何连通。

所以盖仑开始否认自己的观察结果,强行要用(以一种亚里士多德学派的方式)他的那套理论支配现实。他认为,在左右心房之间一定是有孔的,只不过它们太小了,所以肉眼难以看到;通过这些小孔,静脉血慢慢由右心房渗入左心房。7

这正是弗朗西斯·培根所反对的那种演绎推理思维。

哈维对盖仑理论有诸多质疑:第一,盖仑找不到任何观察得来的证据来证明这些小孔的存在。第二,就哈维所知,两个心房的结构基本上是完全一致的,它们的功能又怎么会如此不同?第三,动脉血和静脉血除了颜色以外,其他的性质几乎完全相同;因此,一个含有消化后的食物、另一个含有气的说法似乎也不太可信。第四,将血液从左心房导出的动脉和将血液从右心房导出的静脉的容积似乎都是一样的——但是据盖仑所言,动脉能将动脉血输送到全身,而静脉却只将静脉血输送到肺部。为什么肺部需要这么多血液?8

哈维需要建立一套新的、以他的系统观察为基础的理论,他采用归纳方法——既要研究心脏及其功能,又要通过实验来检验他和盖仑的理论。他用了整整十年半的时间来完善这一理论。他测量了心脏每次搏动所泵出的血液量,意识到盖仑理论中的血液量超过了心脏实际所能承载的血液量。他解剖了动物的心脏,发现心脏的收缩就像进行中的乐章那样活跃——而不是盖仑理论中所说的是放松的。他又煞费苦心地解剖了静脉和动脉,寻找帮助血液流向一个方向的阀门——血液并不是盖仑模型中所说的那种来回流动。他还对动物进行活体解剖,观察跳动着的心脏。今天我们可能会反对这一行为,但是这在当时的医学研究中是合法的。晚年时他告诉一位来访者:“至今为止,如果不去研究某个器官的结构、周遭环境、被导管连通的方式及其在不同动物体内的属性,不仔细地权衡思考他所看到的一切,如果做不到这些,没有人能确定这个器官的作用和功能。” 9

这一番话都是培根式的,这是新的实验方法的实践——尽管弗朗西斯·培根和威廉·哈维二人都会对这个看法不屑一顾。但哈维并没有批判亚里士多德,他反而将亚里士多德奉为权威。主要原因是亚里士多德曾认为心脏是人体最重要的器官(而盖仑则把这一殊荣给了肝脏)。事实上,培根担任大陆官期间染上了痛风,恰是哈维为他治疗的。那个时候,哈维还没有对培根产生好感;他说培根是以政客的笔法来写哲学的(这是一种侮辱),他还写信给一位朋友说,大陆官的眼睛“像蛇的眼睛一样”10 。

而培根对这位医生的评价也不高。《论学术的进展》中有一整节专门指出了医学界的弊病。培根认为,医生这一群体马马虎虎,不可能严谨地发现因果,他们热衷于迷信或者非理性的治疗方法,对药物的成分毫不关心,对病人的疼痛毫无怜悯之心。

但是哈维还是一直在进行培根式的实验,这为他的新理论赢得了越来越多的支持。他将自己的发现用拉丁文写成了《心血运动论》,该书于1628年出版;1653年,英译本也出版了。

《心血运动论》中,哈维提出血液是从右心房泵到肺部,然后从肺部到达了左心房,然后再从左心房出发经动脉流经全身,然后血液又通过静脉回到了心脏,完成了一个完整的循环。这一系统的每个部分都可被证明,除了一个部分——血液由动脉流到静脉的通道。

具有讽刺意味的是,哈维不得不在这里使用他所鄙夷的盖仑的那种推理方法。他认为在静脉和动脉之间一定存在一种细小的、像线一样的连接部分,只不过它太细小了,所以人眼看不到。

这一结果的确是真的;1661年,哈维去世四年后,意大利医师马塞洛·马尔比基(Marcello Malpighi)借助新显微镜技术,最终发现了毛细血管。但即使是在缺乏这一证据的时候,心脏跳动以及血液循环的理论也与解剖所观察到的证据完全吻合。

在生命快要结束的时候,哈维一直在证明他的系统的正确性,一直在做实验以确保他对盖仑的批判是公正的。70岁的时候,他仍在收集证据。1651年3月,他写信给一位朋友说他“最近尝试(进行)了”一个新的实验;实验中,他把一个“被绞死的人的”右心房结扎了,并强行往里面注水。结果显而易见:“没有一滴水或血液流到了”左心房。盖仑的小孔是不存在的。11

“乐意的话,你可以经常做做这个实验,”哈维以此结束了对这个实验的描述,“你会发现,结果和我所说的是一样的。”一种全新的、关于人体的理论在可重复进行的实验证据基础上建立起来了,盖仑等人的旧权威被废黜了。

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威廉·哈维

《心血运动论》

(1628年)

1653年英译本的原版以及哈维的作品《血液循环论》(De circulatione sanguinis)已经由多佛出版社再版为平装本。该书使用的语言略偏古雅,但可读性仍旧很强。

William Harvey, The Anatomical Exercise, ed.Geoffrey Keynes, Dover Publications (paperback, 1995, ISBN 978-0486688275).

威廉·哈维,《血液循环论》,主编杰弗里·凯因斯,多佛出版社(平装,1995年,ISBN 978-0486688275)。

19世纪罗伯特·威尔(Robert Willis)的译本被广泛阅读,读者可以找到该译本的电子书,即《对动物心脏和血液的运动的解剖学研究》(“An Anatomical Disquisition on the Motion of the Heart and Blood in Animals”)。

Robert Willis, trans., The Works of William Harvey, M.D., Sydenham Society (e-book, 1847, no ISBN).

罗伯特·威尔译,《医学博士威廉·哈维作品集》,Sydenham Society(电子书,1847年,无ISBN)。

普罗米修斯图书重印了该书平装本。

William Harvey, On the Motion of the Heart and Blood in Animals, trans.Robert Willis, Prometheus Books (paperback, 1993, ISBN 978- 0879758547).

威廉·哈维,《论动物的心脏和血液的运动》,译者罗伯特·威尔,普罗米修斯图书(平装,1993年,ISBN 978-0879758547)。