黑爾斯實驗的誕生

郭樹衍 晉世翔 章梅芳

摘 要 關(guān)于人類和動物皮膚下血管搏動現(xiàn)象的感知與理解，歷史上的學(xué)者有著完全不同的描述與解釋?！皊phygmomanometry”（血壓計量法）一詞的含義及其所指導(dǎo)實踐的歷史變化，很好地反映了西方醫(yī)學(xué)范式的古今轉(zhuǎn)換。古希臘名醫(yī)蓋倫醉心于用各種形象的文字類比地表達(dá)：“靈魂能力”（dunamis）使得心臟和動脈一起“sphygmos”（搏動），而17世紀(jì)的醫(yī)生哈維和一些生理學(xué)家則將這種搏動徹底歸為心臟節(jié)律性地機械性泵血，造成血流作用于血管壁的壓力變化。后者作為科學(xué)革命的重要組成部分，推動人們進(jìn)一步擺脫古代自然目的論關(guān)于生命現(xiàn)象的解釋。隨后，用“manometer”（機械計量裝置）對特定生命現(xiàn)象進(jìn)行度量的實踐全面鋪開。黑爾斯的血壓測量實驗就是其中重要的代表，為近代醫(yī)學(xué)實踐的機械化與量化開辟了道路。

關(guān)鍵詞 蓋倫 血管搏動 哈維 血壓 黑爾斯

中圖分類號 N09∶Q98

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

一 引言

血壓作為一項基礎(chǔ)健康指標(biāo)，在體檢單上已司空見慣。然而，血壓概念并非自古有之。19世紀(jì)著名的生理學(xué)家約翰內(nèi)斯·穆勒（Johannes Müller， 1801-1858）曾說道：“血壓的發(fā)現(xiàn)比血液的發(fā)現(xiàn)更為重要?！盵1]歷史上“發(fā)現(xiàn)”并測量了血壓的人是英國牧師斯蒂芬·黑爾斯（Stephen Hales，1677-1761），他詳細(xì)的記錄了動物實驗的過程及觀察結(jié)果，其研究成果通過倫敦皇家學(xué)會于1733年發(fā)表在《血液靜力學(xué)》（Haemastatics）一書中。

在威廉·哈維（William Harvey， 1578-1657）、黑爾斯之前的西方醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)基本圍繞著古希臘醫(yī)學(xué)術(shù)語“σφυγμ”（sphygmos，搏動）指稱的血管搏動現(xiàn)象展開探討，即對皮膚下血管的悸動或顫抖這一生命現(xiàn)象給出各自不同的理解和解釋。包括古埃及、古代中國在內(nèi)的各古代文明中的醫(yī)生也都注意到血管的搏動現(xiàn)象，并發(fā)展出各自的解釋體系。然而，自黑爾斯首次完成血壓測量之后，血管搏動現(xiàn)象獲得了完全不同的解釋。對該現(xiàn)象的描述從形象的描述性、類比性語言轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械測量儀器展示出的“讀數(shù)”。西方醫(yī)學(xué)對血管搏動的關(guān)注焦點也從把握“脈搏節(jié)奏”[此處“脈搏節(jié)奏”的“脈”指的是血管有規(guī)律的跳動，并非中醫(yī)經(jīng)絡(luò)意義上的“脈”。中、西醫(yī)對脈的理解是不同的，栗山茂久在《身體的語言》中也提到這點，“pulse”一詞是英文里最接近于中文“脈”的概念的字了。但只是接近，并非完全相同，本文是在“血管或動脈有規(guī)律的跳動”這個意義范圍內(nèi)使用“脈”字。]變?yōu)榱恕皽y量血壓”。至此，醫(yī)生、生理學(xué)家與物理學(xué)家一道開始追求血壓測量數(shù)字表達(dá)的精確化和血壓計的便捷化，并在臨床診療中積極使用“血壓計”（sphygmomanometer）[本詞由兩個希臘文詞根σφυγμ（sphygmo，搏動）和μτρον（metron，測量）構(gòu)成。根據(jù)牛津醫(yī)學(xué)詞典注釋，sphygmo-：combing form the denoting the pulse; manometer： n. a device for measuring pressure in a liquid or gas。]。

國外學(xué)者對血壓的歷史有較為詳細(xì)的研究，概念上一般將“脈”作為“血壓”的前身（[2]，pp.3-7）。主要有以蓋倫（Galen，129-約210）為基石，討論脈搏的原因、特征、作用以及如何記錄脈搏等[3];以哈維為落腳點，從現(xiàn)代生理學(xué)的角度梳理心血循環(huán)發(fā)展的歷史[4];以黑爾斯測量血壓開啟的，對血壓計的設(shè)計和優(yōu)化歷程[1，5]。國內(nèi)學(xué)者在比較科技史視角下，在宏觀層面上注意到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)生了一場類似于數(shù)理天文學(xué)革命的醫(yī)學(xué)革命[6]，對脈和血壓的關(guān)注除討論蓋倫、哈維等人的醫(yī)學(xué)或哲學(xué)觀念外[7-10]，主要集中在醫(yī)藥衛(wèi)生科技領(lǐng)域，注重疾病的監(jiān)測和技術(shù)研究，較少探究這一概念來源的歷史語境及其在具體實踐過程中含義的變化。

相較于上述研究，本文將聚焦于蓋倫與黑爾斯圍繞血管搏動現(xiàn)象設(shè)計的兩個“實驗”及相關(guān)自然哲學(xué)背景，澄清“sphygmos”這一術(shù)語如何在17世紀(jì)科學(xué)革命開啟的新知識范式中獲得新的含義并指導(dǎo)實踐。具體將從蓋倫醫(yī)學(xué)中的血管搏動概念入手，還原并揭示蓋倫有關(guān)搏動成因的解釋及所遭遇的困難，以及這些困難在“世界圖景的機械化”過程又是如何獲得合理解釋的歷史脈絡(luò)，進(jìn)而為將血壓作為考察身體健康與否的重要量化指標(biāo)這一現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成就提供歷史知識語境。

二 蓋倫的“動脈搏動實驗”與目的論解釋

在蓋倫之前的古希臘醫(yī)生就關(guān)注到了脈搏，但并不作為重點。在他們眼中，生物體的呼吸、血液流動和營養(yǎng)活動十分重要。早期的古希臘醫(yī)生也沒有區(qū)分動脈和靜脈，并且認(rèn)為血管里流動的不只有血液，還有精氣（pneuma）[古希臘哲學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)為所有的生物都是由身體和靈魂構(gòu)成。一般認(rèn)為有三種精氣：動物精氣、活力精氣和自然精氣。這些精氣通常被認(rèn)為是身體和靈魂之間的中介，而靈魂則被看作是所有生理功能的終極原因。]。

亞里士多德（Aristotle，公元前384-322）依據(jù)自己的自然哲學(xué)理論，用四元素及各自具有的屬性之間的相互轉(zhuǎn)化來解釋血管搏動。他在《論年輕、年老、生死和呼吸》（On Youth， Old Age， Life and Death， and Respiration）中指出，脈搏現(xiàn)象類似于沸騰現(xiàn)象，是“熱”把“濕”蒸成“氣”時發(fā)生的活動。具體而言，原生營養(yǎng)靈魂位于心臟，其功能是火與熱。食物則給人體帶來了水分，這些濕的東西在心臟處被加熱后體積增大，進(jìn)而沖擊心臟外層的膜，造成心臟的搏動。因為所有的血管都與心臟相連，因此血管和心臟就會同時搏動（[11]，pp.474a25-474b9，476a7-476a16，479b26-480a15）。需要強調(diào)的是，心臟處的血液被加熱后產(chǎn)生的是一種自然精氣，它不斷地在生命體內(nèi)生成和更新，作為靈魂的工具，負(fù)責(zé)機體的繁殖和運動。正是這種自然精氣的膨脹，沖擊著心臟，在心臟搏動的同時帶動了與心臟相連的血管（[12]，p.19）。但亞里士多德并沒有解釋搏動的最終目的。

科斯的普拉克撒哥拉斯（Praxagoras，約公元前340）辨認(rèn)并描述了不同的脈搏，首次區(qū)分出動脈和靜脈[普拉克撒哥拉斯認(rèn)為動脈有三種特性：里面是精氣、神經(jīng)樣的外觀和末梢、連續(xù)不斷地搏動（[13]，p.219）。]。他與亞里士多德的觀點不同，在他看來，并不是心臟產(chǎn)生的精氣沖擊動脈產(chǎn)生了脈搏，而是動脈本身就具有搏動的力量，通過搏動，精氣得以被輸送到全身各處（[13]，p.223）。只要生命現(xiàn)象不停止，就一直處于搏動之中。而另一位古希臘醫(yī)生埃拉西斯特拉圖斯（Erasistratus，約公元前304-250）則認(rèn)為是心臟中輸送出的精氣造成了搏動[14]。身體之外的氣通過胸腔的擴張被吸入體內(nèi)，進(jìn)入肺部，當(dāng)心臟舒張時，氣體進(jìn)入心臟，當(dāng)心臟收縮時，由于心臟膜辦的阻止，氣體無法回到肺部，而是通過動脈被擠壓出去，流向身體各處。當(dāng)被心臟擠壓出去時，精氣造成了動脈的擴張，表現(xiàn)為動脈搏動，因此心臟的搏動可以使精氣運動起來，而動脈的搏動是由于精氣在其中運行導(dǎo)致的，心臟的收縮和動脈的舒張總是同步的（[12]，p.28）。

名醫(yī)蓋倫也關(guān)注到血管的搏動，并花費極大心力用語言來描述自己觸摸這類搏動時的感受，嘗試尋找不同脈搏與身體健康狀況之間的聯(lián)系。他認(rèn)為動脈與心臟同時搏動，脈搏遍布全身，但在不同位置觀察到的現(xiàn)象會有不同。最好的觀測點在手腕，因為手腕處肌肉組織較少，動脈呈直線型，因此更容易感受到血管的搏動（[15]，p.325）。在觸摸時，蓋倫注意到動脈可能是滿的或者空的[3]。動脈滿時，可以感覺到里面充滿了液體;動脈空時，感覺就像動脈里充滿了氣泡，手指會陷入空腔里。正是在具體感受脈搏變化的過程中，蓋倫發(fā)現(xiàn)可以從節(jié)奏（rhythmos）（[16]，p.88）來識別搏動現(xiàn)象中蘊含的“規(guī)律”。

蓋倫以動脈搏動的快慢和間隔長短為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，并用形象生動的文字描述。他認(rèn)為，每次搏動都可以從長度、深度、寬度三個維度上加以細(xì)致的辨析。脈搏可以是“廣的”“長的”或“深的”（相反的也可以被描述為“窄的”“短的”或“淺的”）。同時，脈搏也有快慢之別，“快”是一種匆忙的運動，“慢”是一種放松的運動;“有活力的”脈搏跳動時沖擊力很大，“無力的”脈搏沖擊力很小。脈搏兩次跳動之間會有間隔，間隔的時間長度不同，脈搏就有了“均勻”和“不均勻”的區(qū)別。有時在幾個平穩(wěn)的搏動中會發(fā)生一次不均勻的搏動。據(jù)此，蓋倫總結(jié)，只要某種情況以特定模式重復(fù)出現(xiàn)，脈搏就有“規(guī)律”，否則就是“不規(guī)律”。

蓋倫給一些搏動的模式做了形象的描述，如“蟲子蠕動般的”“螞蟻爬行的”“興奮忙亂的”?！跋x子蠕動般”的脈搏給人的印象仿佛是一條蠕蟲蜿蜒爬行在動脈中，激起波狀的涌動。這適用于程度小的舒張期，如果舒張很劇烈，那么就會被稱為“波浪般的”。顯然，“蟲子蠕動般的”脈搏是微弱且頻繁的。當(dāng)脈搏更加微弱且頻繁的時候，它就被稱之為“螞蟻爬行般的”。兩者的區(qū)別在于，前者的收縮還沒有達(dá)到極度微弱微小的狀態(tài)，每次搏動造成的不均勻程度很明顯，且搏動往往提前或推后發(fā)生。之所以要不厭其煩的做細(xì)致區(qū)分，是因為蓋倫認(rèn)為特定脈搏與疾病之間存在著對應(yīng)關(guān)系。例如心臟堵塞會導(dǎo)致“螞蟻爬行般的”脈搏，而霍亂、嚴(yán)重的腸道流膿、大出血，以及所有導(dǎo)致急性排泄的疾病，大部分情況下會呈現(xiàn)出“蟲子蠕動般的”脈搏（[15]，pp.325-329）。醫(yī)生可以借助脈搏推知疾病類型，因此蓋倫強調(diào)不僅要在理論上理解脈搏，還要在實踐中通過長時間的脈診觸摸提升辨識不同脈搏的能力。

必須要強調(diào)的是，蓋倫從未止步于對脈搏的經(jīng)驗描述與簡單的醫(yī)療實踐，他積極設(shè)計“實驗”，深入地考察動脈搏動的可能原因，在回應(yīng)前人的解釋方案的同時，給出了融貫的自然哲學(xué)解釋。

蓋倫的解釋是在與前輩學(xué)者的爭論過程中逐步廓清的。他認(rèn)為，如果動脈搏動如埃拉西斯特拉圖斯所言，是由于精氣的沖擊而產(chǎn)生的一個被動的機械運動，那么就應(yīng)該會有一個可觀測到的延遲，因為沖擊的傳遞是需要時間的。然而，實際經(jīng)驗告訴人們，全身所有的動脈，不管離心臟多遠(yuǎn)，似乎都是同時搏動的。尤其是動脈中含有血液，精氣的輸送并非暢通無阻，這種延遲應(yīng)該更加明顯才合理（[17]，p.228）。故而，蓋倫認(rèn)為，心臟是從血管（動脈和靜脈）分化過程中生長出來的（[15]，p.192），所有動脈和心臟的搏動是一樣的（[15]，p.325），心臟是搏動活動的來源所在。搏動需要由心臟內(nèi)的血液激活，具體在動脈膜中實現(xiàn)。因為動脈膜是動脈的一部分，普遍存在全身的動脈當(dāng)中，所以動脈與心臟同時收縮、舒張。

為了證明動脈膜自發(fā)搏動，蓋倫特別構(gòu)造了一個“實驗”，展示了動脈膜受損后，受損點以下、遠(yuǎn)離心臟的動脈不再搏動的生理現(xiàn)象。蓋倫寫道：

首先，如果你愿意的話，找出一條明顯的大動脈，剝?nèi)テ渖舷碌钠つw和鄰近的組織，以便能在它周圍套上一個活扣，然后沿著動脈順著切開（動脈膜），在切口松弛的地方放一根空心的蘆葦桿或一個小銅管，這樣就可以堵住傷口，防止出血。到目前為止，它是這樣的：觀察時，你會看到動脈整體搏動，但當(dāng)你在蘆葦桿處收緊動脈膜上的活扣，你就看不到活扣外動脈的搏動了，盡管血液和精氣[蓋倫綜合了亞里士多德與埃拉西斯特拉圖斯的觀點。這里精氣產(chǎn)生過程應(yīng)為：外部的氣通過肺部進(jìn)入血管時，從干、冷的狀態(tài)變?yōu)闈?、熱的狀態(tài)，進(jìn)而成為精氣。對蓋倫來說，動脈中血與精氣是并存的。]像之前一樣通過空心蘆葦桿到達(dá)動脈較遠(yuǎn)的部分。但如果動脈腔內(nèi)有搏動力的話，它們現(xiàn)在甚至?xí)珓拥交羁壑飧h(yuǎn)的地方。但事實并非如此，所以很明顯，搏動力處在動脈膜里。[18]

蓋倫用這個實驗旨在說明：在某個結(jié)點上，將動脈膜綁緊[此時不影響動脈腔內(nèi)血液和精氣的流動，因為硬而空心的銅管撐住了收緊的活扣。]后，結(jié)點以上，由于與心臟相連的動脈膜功能正常，依舊能夠搏動，而其他部分則由于動脈膜受損，喪失了跳動。通過實驗，蓋倫證明了心臟與動脈是一體的，博動活動蘊含在動脈膜內(nèi)。然而，蓋倫并沒有止步于將動脈的搏動追溯到動脈膜與心臟的跳動，他在《脈搏的原因》（Causes of Pulses）中展開了更深層面的追問：

由此，可以明顯看出，脈搏在一段時間內(nèi)的搏動是有某種原因的，但要確定原因具體是什么卻很難。有人說是“內(nèi)源熱”，有人說是“神經(jīng)”，或者是復(fù)合物的性質(zhì)、或者是整個身體的成分、或者僅僅是精氣，亦或是前面一種東西或幾種東西。（[19]，p.213）

蓋倫并沒有接受上述解釋，而是將血管搏動的原因歸為人類理智難以確定理解的實體的“靈魂能力”（dunamis）。他繼續(xù)寫道：

這種脈搏的產(chǎn)生性原因，不管它到底是什么，我們稱它為“靈魂能力”，即使我們對它的“實體”（substance）并不了解，因為它能夠產(chǎn)生脈搏，就像我相信的那樣，我們習(xí)慣稱任何其它東西為“潛能”，只要它有產(chǎn)生它所能生成東西的能力。因為靈魂能力是某物的能力，我們在表示關(guān)系的[范疇]內(nèi)對它的概念有所了解，正因如此，當(dāng)我們不知道實體是什么時，我們這樣稱呼它。（[19]，p.213）

從引文可以了解到，產(chǎn)生脈搏的靈魂能力并非是如房屋這種確定的、實在的東西，它是某種與現(xiàn)實狀態(tài)相對應(yīng)的相關(guān)性條件。這個條件或靈魂能力并不存在于身體的任何確定部位，因此蓋倫的原因概念并非是在機械性傳導(dǎo)意義上使用的。就它作為自然機體的活動狀態(tài)負(fù)責(zé)的相關(guān)性條件而言，有時蓋倫將其稱為“造物主賦予的神圣靈魂能力”（[19]，pp.213-214）。盡管在蓋倫看來，關(guān)于實體的最終認(rèn)識十分的困難，但是“解剖學(xué)可以幫助人們認(rèn)識推理所得的理論上的‘實在。這個‘實在是我們觀察到的現(xiàn)象的原因”（[20]，頁154）。簡言之，雖然讓自然物“是其所是”，以自己最飽滿、健康狀態(tài)呈現(xiàn)的那個前提難以為人所把握，但是，可以通過解剖學(xué)次一級地把握所觀察現(xiàn)象的理論上的原因，進(jìn)而贊頌造物主的完美安排。

總之，在蓋倫看來，動脈膜的運動（收縮和舒張）只是推進(jìn)了血和精氣，但這些力量本身不能被歸結(jié)為簡單的機械力，而是由于無法再追問的自然生命的神圣靈魂能力造成的。

當(dāng)然，蓋倫的解釋遠(yuǎn)非完美，在他的框架下，一些生理功能并不能得到合理的解釋。這都為后來的長期爭論埋下了伏筆。例如，在《胚胎的構(gòu)造》（The Construction of the Embryo）中，他提到了心臟和動脈是同時跳動的：

心臟有兩個心室，肝臟中血液流進(jìn)了右心室，這種血是一般熱的;動脈中的血液流進(jìn)了左心室，這種血特別熱。一旦血液都到達(dá)了心室，心臟獲得了這兩種質(zhì)料，實體（substance）就完整了，心臟就會跳動并同時移動動脈，就像它移動自己一樣。（[15]，p.185）

蓋倫在心臟和動脈搏動順序問題上的表態(tài)，在“心血運動關(guān)系”發(fā)展史上起到了承前啟后的作用。表1清楚地展現(xiàn)了爭論的焦點，即關(guān)于心臟和血管（動脈）的之間搏動關(guān)系的不同觀點。

隨著12世紀(jì)開始的大翻譯運動，蓋倫的工作進(jìn)入到拉丁中世紀(jì)學(xué)者的視野中，上述爭論被重新激活。中世紀(jì)的醫(yī)生彼得·阿波諾（Pietro dAbano， 1230-1316）認(rèn)為：當(dāng)心臟收縮時，它排出一些物質(zhì)，此時如果動脈也在收縮，那么就沒有足夠的地方收容心臟釋放的這些物質(zhì)，因為動脈也在釋放物質(zhì)。然而，蓋倫在《論自然機能》（On the Natural Faculties）中表述過，當(dāng)身體的一部分排出物質(zhì)時，其他部分吸收這些物質(zhì)，因此心臟和動脈同時收縮顯然違背了這一原則。簡·費爾內(nèi)爾（Jean Fernel，1497-1558）則更是直接指出，當(dāng)心臟收縮時，精氣和血被排出，故而動脈必須舒張。然而，他不認(rèn)為這種機械的沖擊力可以瞬間到達(dá)全身，因此保留了動脈膜的博動潛能。安德雷亞斯·維薩里（Andreas Vesalius， 1514-64）的觀點與費爾內(nèi)爾一致，他甚至聲稱自己成功重復(fù)了蓋倫的實驗，證明了動脈膜自發(fā)博動（[17]，pp.225-235）。盡管醫(yī)生們眾說紛紜，但蓋倫的學(xué)說在16世紀(jì)早期之前都是主流，追隨者眾多。

無論如何，在蓋倫醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)中，自然是神圣且智慧的，以某種方式完成著自己神圣目的[21]?；蛘哒f，他的醫(yī)學(xué)解剖學(xué)與自然目的論背景中的自然哲學(xué)高度關(guān)聯(lián)，是在“通過觀察去尋找被認(rèn)為是存在的ousia”（[20]，頁152）。在這個意義上，“解剖活動本身就如同哲學(xué)活動”，是“為哲學(xué)理解奠基的一種重要方式”[22]。相應(yīng)地，蓋倫認(rèn)為在解剖活動中，沒有受過訓(xùn)練的人只看得到復(fù)雜難懂而毫無意義的東西，而真正的醫(yī)生或自然哲學(xué)家，則專注于純粹的形式或目的本身，驚嘆于自然這偉大工匠“所作所為皆有其意義”（[16]，p.109）。因此，“從蓋倫的立場來看，如果自然哲學(xué)家進(jìn)入到對有機體活動狀態(tài)的認(rèn)識時，就不再會疑惑自然是否賦予了動物的部分以目的。解剖學(xué)家就會超越理論分析，將目的論哲學(xué)視為實驗的基礎(chǔ)”[22]。

三 圍繞蓋倫實驗的爭論與動脈搏動的機械論解釋

文藝復(fù)興時期，大量新發(fā)現(xiàn)的古典文獻(xiàn)得到細(xì)致的校對、翻譯與研究。在解剖學(xué)領(lǐng)域，蓋倫的文本以嚴(yán)格忠于蓋倫原文、原意的方式被譯介。彼時的生理學(xué)家期望通過掌握、練習(xí)蓋倫教授的內(nèi)容，復(fù)興蓋倫本人的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而促進(jìn)醫(yī)療實踐的進(jìn)步（[23]，pp.79-82）。然而，這并不意味著學(xué)者們處處都刻板地同經(jīng)典保持一致。

加布里爾· 法洛比亞（Gabriele Falloppio，1523-62）認(rèn)為，從心臟中排出的是血液而不是精氣，當(dāng)心臟舒張時，血液又被召回心臟，因此動脈收縮了，整個過程就像一個充了氣的手套。在這一預(yù)設(shè)下，心臟和動脈里流動的血液量應(yīng)該是相同的。那么，在動脈上劃開一個切口，如果動脈膜是主動搏動的話，在動脈收縮時流出的血液應(yīng)該更多，動脈舒張時應(yīng)該少流血或不流血（[17]，pp.239-240）。然而實際觀察到的現(xiàn)象卻是動脈總是在舒張期時出更多的血，在收縮期少流血或不流血。因此，蓋倫關(guān)于動脈搏動的主流解釋受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

16世紀(jì)中期，幾乎所有醫(yī)生都認(rèn)同當(dāng)心臟收縮時，動脈擴張，反之亦然。哈維沒有重復(fù)蓋倫的實驗，但他暗示這不是一個切實可行的實驗。在《心血運動論》（On the Motion of the Heart and Blood in Animals）引言中，他寫道：

我沒有做過蓋倫的實驗，而且我認(rèn)為在活人身上做不好，因為血液會從動脈中用力噴涌出來;用蘆葦桿也是一樣，沒有繃帶無法愈合傷口，我相信血會從蘆葦桿里流出來。……事實上，血液從動脈中強力涌出，即使它沖出的距離增大或減小，這種涌出總是在動脈的舒張期，而不是在收縮期。很明顯，是血液的沖力導(dǎo)致了動脈的舒張。[24]

不僅如此，哈維還通過觀察某種疾病來支持自己的觀點。他發(fā)現(xiàn)，雖然一個病人的降主動脈已經(jīng)嚴(yán)重硬化，但他仍能從病人的腿部感受到脈搏[25]。這一病例具體例證了搏動活動并非如蓋倫所言，在動脈膜中。

進(jìn)一步，哈維對于心臟中血液的流動路徑還做了詳細(xì)的描述：

首先，心耳收縮，將血液擠進(jìn)心室中。心室被填滿后，心臟增大，使其所有的纖維緊繃，心室收縮并跳動，立即將心室中的血液（由心耳供給）輸送到動脈中。右心室通過肺動脈[肺動脈里是靜脈血，但因其結(jié)構(gòu)、功能和所有其他方面將其稱為動脈。]（vena arteriosa）向肺部輸送血液，左心室將其血液輸送近主動脈，隨后通過動脈送進(jìn)全身各處。（[24]，p.31）

在哈維看來，動脈的這種舒張（膨脹），就像是膀胱被液體充滿了一樣，相應(yīng)地，脈搏就是在這一過程中產(chǎn)生的。哈維總結(jié)道：

我們在動脈中所感受到的脈搏只不過是心臟血液的沖擊罷了。（[24]，p.31）

為了進(jìn)一步理解脈搏的產(chǎn)生，哈維還將該過程類比于輪子的齒合運動，認(rèn)為是由器官、肌肉相互配合完成的。然而，必須要指出的是，雖然哈維將心臟中血液的流動過程與一些機械運動相類比，但他本人并非一位機械論者。他并沒有直接把心臟比作“泵”，反倒是不斷強調(diào)自己的理論與亞里士多德主義生理學(xué)是一致的。他認(rèn)為，心臟推動血液的原因不是簡單的機械效應(yīng)，而是一種無法用物理性術(shù)語表述的力量的結(jié)果，心臟的運動是一種內(nèi)在活力的展示[26]。簡言之，哈維的心血運動學(xué)說似乎還保留著某個較弱版本的自然哲學(xué)目的論解釋，不停地強調(diào)解剖學(xué)的哲學(xué)、宗教意義比解剖學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用重要的多（[27]，p.4）。

不過，隨著“科學(xué)革命”的深入，亞里士多德主義目的論解釋模式逐步被拋棄。勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes， 1596-1650）通過《談?wù)劮椒ā放c《第一哲學(xué)沉思集》提出了近代科學(xué)的新方法，以及心靈與身體二分的哲學(xué)框架，從而用全新的自然哲學(xué)體系取代了亞里士多德主義自然哲學(xué)（[28]，p.2）。這為生理學(xué)走出蓋倫主義提供了思想準(zhǔn)備。

笛卡爾讀過哈維的《心血運動論》，接受血液體內(nèi)循環(huán)的觀點，但他反對哈維繼續(xù)沿用亞里士多德主義活力論解釋心臟的運動。笛卡爾強調(diào)要將吸引力、機能、質(zhì)的行為和靈魂的活力等目的論解釋從有關(guān)身體生理活動的解釋中剔除出去（[27]，p.184）?！啊墩撊恕罚↙'Homme）之于生命科學(xué)的革命較之于《論世界》（Le Monde）之于物理學(xué)革命更為徹底。笛卡爾建議消除生命的自然本性。從此以后，生命科學(xué)不再是有生命、有靈魂的自然的一個獨特部分，而只是物理學(xué)的延伸?！保╗29]，pp.2-3）簡言之，笛卡爾認(rèn)為，人的身體是一架物質(zhì)性的機器（[30]，pp.2-3），就像我們平時看到的鐘表、噴泉、磨坊或類似的機器一樣。盡管，笛卡爾很難說是一個在具體細(xì)節(jié)上也獲得成功的生理學(xué)家，但他在《論世界》《論人》中關(guān)于世界與人體的機械論解釋，與他的二元論哲學(xué)一道，為近代科學(xué)思維范式的建立奠立了基礎(chǔ)，為隨后的學(xué)者將人體的生理活動處理為某種機械運動提供了生理學(xué)樣本與機械宇宙論背景。

17世紀(jì)早期，比薩數(shù)學(xué)教授喬凡尼·阿方索·博雷利（Giovanni Alfonso Borelli，1608-1679）將“水力學(xué)”的概念引入到心學(xué)循環(huán)研究中。博雷利相信有機生物體所有內(nèi)在和外在運動的數(shù)學(xué)和物理原理都符合笛卡爾概念的自然法則（[31]，p.171）。他認(rèn)為：

肌肉運動也是一種機械操作……心臟也是這樣運動的，不是基于一種“無形的能力”，而是作為一個由血液和神經(jīng)液體從外部驅(qū)動的機械壓力機或泵。（[31]，p.172）

另一位笛卡爾主義者，德國生理學(xué)家約翰內(nèi)斯·博翰（Johannes Bohn，1640-1718）在17世紀(jì)晚期重申了這一觀點。他認(rèn)為：

身體是一部機器，它的器官就像輪子、杠桿、彈簧和繩子，由神圣的“機械師”組裝起來。（[31]，p.173）

博翰進(jìn)一步指出，人體生理活動符合物質(zhì)的、機械的運動原理，心臟的功能與水泵的運動是一致的：

在水力機械中，泵或者主活塞通過周圍液體的循環(huán)完成的工作，就如心臟在活的機器中完成的工作：就像前者為水提供最初的動力一樣，心臟也為血液提供最初的動力，把血液送出去并推動它;但如果兩臺機器都精疲力盡，它們的液體就會停滯不前?！呐K并沒有什么特殊“活力”，它既不是生命熱量的來源，也不是敏感靈魂的棲身之所，心臟的唯一功能就是運動，且這種運動不能用脈沖或生命動力來解釋。（[31]，p.174）

笛卡爾的二元論改變了生理學(xué)的邊界條件，這種機械論的觀點直到18世紀(jì)中葉都占據(jù)主流。同時，艾薩克·牛頓（Issac Newton，1642-1726）在物理學(xué)領(lǐng)域的成功，也激勵著生理學(xué)家們量化已經(jīng)被機械化處理的生理現(xiàn)象，生理學(xué)家黑爾斯完成的血壓測量便是該進(jìn)程中的重要標(biāo)志之一。

四 黑爾斯的動物血壓測量實驗

青年時期，黑爾斯在劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)了流體靜力學(xué)、氣體力學(xué)等課程，對于解剖學(xué)也有所實踐，還重復(fù)做過一些羅伯特·波義耳（Robert Boyle， 1627-1691）的實驗。他還是牛頓學(xué)說的忠實信徒[32]，認(rèn)為通過實驗哲學(xué)的方法可以發(fā)現(xiàn)自然的機械原理。牛頓影響了黑爾斯的定量分析方法，黑爾斯認(rèn)為在實驗中要使用計數(shù)、稱重和測量的方法。他稱這種數(shù)理方法為“靜力學(xué)”，并將自己兩本主要著作分別命名為《血液靜力學(xué)》和《植物靜力學(xué)》（[33]，p.92）。關(guān)于這一點，他在《血液靜力學(xué)》的序言中有著清晰的表述：

在自然哲學(xué)中，我們不能依賴于任何心靈的推測;我們只能和數(shù)學(xué)家們一起，從適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，例如從許多好的、可信的實驗的聯(lián)合證明中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以尚好的確定性進(jìn)行推理。（[34]，The PREFACE， p.Xiii）

在具體實驗方法和數(shù)據(jù)解讀上，黑爾斯還延續(xù)了17世紀(jì)氣體力學(xué)的科學(xué)實踐方式。1644年埃萬杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli， 1608-1647）不但指出“我們生活在空氣海洋的底部”（[33]，p.25）。同時還設(shè)計制作了氣壓計與同時代的物理學(xué)家們積極嘗試氣壓測量實驗[35]。托里拆利的實驗在空氣壓力大小與玻璃管中液體高低建立起了聯(lián)系，在歐洲知識界產(chǎn)生了巨大反響。這對黑爾斯的血壓測量有著重要的指導(dǎo)意義。

在明確的問題意識和方法論指導(dǎo)下，黑爾斯希望通過可控的實驗設(shè)計揭示血液循環(huán)現(xiàn)象背后的物理基礎(chǔ)，找尋促使血液流動的“真正的力”。為此，他做了許多動物實驗，并將過程和結(jié)果詳細(xì)記錄。關(guān)于動物體內(nèi)血液和血液循環(huán)的實驗有25例，最著名的是第一個母馬實驗。黑爾斯記錄如下：

十二月，我把一匹活的母馬綁好，讓她躺在地上;她有56英寸那么高，大約14歲;她的肩胛骨生了萎管，她既不瘦，也不強壯;在離她肚子3英寸的地方，我把她的左腿動脈打開，然后把一根直徑六分之一英寸的銅管插進(jìn)去……我把一根直徑幾乎相同、長度為9英尺的玻璃管固定在上面，然后解開動脈的結(jié)扎，血液在垂直于左心室的管子里上升了8英尺3英寸;……當(dāng)它不再上升時，血液會在每次脈沖后有2-4英寸的升降……（[34]，pp.1-2）

黑爾斯將觀察到得數(shù)據(jù)繪制成表格。圖1-2表格中第一列為記錄次數(shù)，二、三列為放血量， 四、五列為玻璃管中血液的高度。通過對比實驗數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)失血量與血壓之間存在著關(guān)聯(lián)：放血量越大，母馬自身的血量越少，玻璃管中血液高度越低，即血液減少會導(dǎo)致血壓下降。

必須要強調(diào)的是，通過觀察失血量和特定生理體征現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)，黑爾斯還推測出生物體在疾病時表現(xiàn)出的異常體征與血壓的高低有著密切關(guān)聯(lián)。黑爾斯發(fā)現(xiàn)馬在失去14夸脫血液時，會像瀕死的人那樣出又濕又冷的汗。因為馬失血之后血液活力很低，所以出汗不是由于血液的噴出力量增大造成的，而是由于身體各部分的松弛。因此，當(dāng)人在非瀕死狀態(tài)，而是因為腹痛或驚恐而出冷汗時，其動脈血液的活力應(yīng)該是大大減弱的（[34]，p.7）。進(jìn)一步，黑爾斯還意識到，需要對傳統(tǒng)的放血療法給出限定，將放血量建立在關(guān)于血液的力與量的科學(xué)認(rèn)知之上。所以，他特別強調(diào)單次放血需要適量，要遵循一定的比例，在生物可承受的范圍內(nèi)安全放血（[34]，p.8）。這在當(dāng)時盛行疾病越重越需要大量放血的醫(yī)療實踐背景中，有著積極意義。

五 結(jié)語

較之于蓋倫的動脈膜搏動“實驗”，黑爾斯的血壓測量實驗，有著如下兩個特點：⑴黑爾斯實驗自覺地接受了近代科學(xué)數(shù)理實驗方法作為指導(dǎo)原則?！耙詫嶒灋橹R來源，以數(shù)學(xué)公式為描述語言，以數(shù)學(xué)演繹為指導(dǎo)原則，尋求可由實驗確證的新現(xiàn)象?！保╗36]，頁3）在實驗之前，黑爾斯對自己的問題與實驗過程有明確的規(guī)劃和控制。選定某種現(xiàn)象后，運用靜力學(xué)研究方法，觀察、記錄并討論相關(guān)現(xiàn)象。在收集大量實驗數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)歸納、量化出一般規(guī)律，并推廣到其他相似現(xiàn)象中。

⑵黑爾斯實驗預(yù)設(shè)了一個全新的自然世界圖景。對于蓋倫來說，動脈搏動是靈魂能力在身體內(nèi)的一種展示，心臟與動脈一脈相通，休戚與共，解剖只是觀察神意在自然中的展示。相應(yīng)地，醫(yī)術(shù)則是通過治療身體疾病，使得人的靈魂得到調(diào)養(yǎng)。好的醫(yī)生本該是一個哲學(xué)家，醫(yī)術(shù)有著倫理教化的維度（[20]，頁17）。黑爾斯雖然也認(rèn)為自己的工作是對上帝的贊頌，但卻為自己的科學(xué)研究范圍與對象做了嚴(yán)格限定。動植物的生命現(xiàn)象與物理現(xiàn)象同樣服從于機械因果規(guī)律，可以借助數(shù)學(xué)語言給予準(zhǔn)確描述和預(yù)測。他與牛頓一道，都堅持“科學(xué)只包括那些闡述自然的數(shù)學(xué)行為方式的定律--這些定律可以從現(xiàn)象中清楚地推導(dǎo)出來，可以在現(xiàn)象中嚴(yán)格證實--任何進(jìn)一步的東西都必須從科學(xué)中清除出去，這樣一來，科學(xué)就成了一個關(guān)于物理世界活動的絕對確定的真理體系”（[37]，頁192）。簡言之，黑爾斯時代的知識范式發(fā)生了根本性的變化，自然世界圖景的機械化與數(shù)學(xué)說明取代了古代知識傳統(tǒng)中的目的論解釋。這一變化為近代醫(yī)學(xué)、生理學(xué)實踐的機械化與量化創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)

[1] Booth J.. A Short History of Blood Pressure Measurement[J]. Proceedings of the Royal Society of Medicine， 1977， 70（11）： 793-799.

[2] Blaufox M D， Naqvi N H.. Blood Pressure Measurement：An illustrated history[M]. New York： Parthenon Pub. Group， 1998.

[3] Bedford D E.. The Ancient Art of Feeling the Pulse[J]. British Heart Journal， 1951， 13（4）： 423-437.

[4] Aird W C.. Discovery of the Cardiovascular System： from Galen to William Harvey[J]. Journal of Thrombosis and Haemostasis， 2011， 91（SI）： 118-129.

[5] V.A.Tsyrlin M G P N.. The History of Blood Pressure Measurement： from Hales to our days[J]. Arterial Hypertension， 2016， 22（2）： 144-152.

[6] 李潤虎. “近代醫(yī)學(xué)革命”辨[J]. 自然辯證法研究， 2020， 36（6）： 105-110.

[7] 張軒辭. 古典文教傳統(tǒng)中的希臘羅馬醫(yī)學(xué)--蓋倫《論身體各部分的功能》3. 2. 6-3. 2. 13解讀[J]. 現(xiàn)代哲學(xué)， 2012， （5）： 86-91.

[8] 全瑾. 蓋倫醫(yī)學(xué)思想中的自然觀念探析[D]. 西安： 陜西師范大學(xué)， 2017.

[9] 炎冰. 心血運動與臟腑機械--論哈維的科學(xué)哲學(xué)思想[J]. 淮陰師范學(xué)院學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版）， 2006， （5）： 592-598.

[10] 趙晶. 西方血液循環(huán)理論形成和發(fā)展的歷史研究[D]. 太原： 山西醫(yī)科大學(xué)， 2018.

[11] Barnes J.. The Complete Works of Aristotle： The revised Oxford translation[M]. Princeton， N. J. ： Princeton University Press， 1984.

[12] Wilkie J S， Furley D J.. Galen on Respiration and the Arteries[M]. Princeton， N. J. ： Princeton University Press， 1984.

[13] Lewis O.. Praxagoras of Cos on Arteries， Pulse and Pneuma： fragments and interpretation[M]. 2017.

[14] Boylan M.. Galen： On Blood， the Pulse， and the Arteries[J]. Journal of the History of Biology， 2006， 40（2）： 207-230.

[15] Singer P N.. Galen： Selected Works[M]. Oxford [England]： Oxford University Press， 1997.

[16] Kuriyama S.. The Expressiveness of the Body and the Divergence of Greek and Chinese Medicine[M]. New York： Zone Books， 1999.

[17] Wear A， French R K， Lonie I M.. The Medical Renaissance of the Sixteenth Century[M]. Cambridge [Cambridgeshire]： Cambridge University Press， 1985.

[18] Amacher M P. Galens Experiment on the Arterial Pulse and the Experiment Repeated[J]. Sudhoffs Archiv Für Geschichte Der Medizin Und Der Naturwissenschaften， 1964， 48（2）： 177-180.

[19] Caston V.. Oxford Studies in Ancient Philosophy[M]. 198 Madison Avenue， New York， NY 100016， United States of America： Oxford University Press， 2016.

[20] 張軒辭. 靈魂與身體[M]. 上海： 同濟大學(xué)出版社， 2016.

[21] Hankinson R J.. Galen and the Ontology of Powers[J]. British Journal for the History of Philosophy， 2015， 22（5）： 951-973.

[22] Cosans C E.. The Experimental Foundations of Galens Teleology[J]. Studies in History and Philosophy of Science， 1998， 29（1）： 63-80.

[23] Cunningham A.. The Anatomical Renaissance： the resurrection of the anatomical projects of the ancients[M]. Aldershot， England： Scolar Press， 1997.

[24] William Harvey R W T J.. On the Motion of the Heart and Blood in Animals： a new edition of William Harveys exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus[M]. USA： Oregon： Wipf and Stock Publishers， 2017.

[25] Meli D B.. Early Modern Experimentation on Live Animals[J]. Journal of the History of Biology， 2013， 46（2SI）： 199-226.

[26] Webster C. William Harveys conception of the heart as a pump. [J]. Bulletin of the History of Medicine， 1965， 39（6）： 508-517.

[27] French R K.. William Harveys Natural Philosophy[M]. Cambridge [England]： Cambridge University Press， 1994.

[28] Des Chene D.. Physiologia： Natural Philosophy in Late Aristotelian and Cartesian Thought[M]. Ithaca： Cornell University Press， 1996.

[29] Des Chene D.. Spirits and Clocks：machine and organism in Descartes[M]. Ithaca： Cornell University Press， 2001.

[30] Descartes R.. Treatise of Man[M]. Cambridge， Massachusetts： Harvard University Press， 1972.

[31] Grene M， Fuchs T.. The Mechanization of the Heart： Harvey and Descartes[M]. Rochester， NY： University of Rochester Press， 2001.

[32] Hall W D.. Stephen Hales： theologian， botanist， physiologist， discoverer of hemodynamics[J]. Clinical Cardiology， 1987， 10（8）： 487-489.

[33] West J B.. Essays on the History of Respiratory Physiology[M]. Springer New York Heidelberg Dordrecht London， 2015.

[34] Hales S.. Statical Essays， Containing Haemastaticks. [M]. New York： Hafner Pub. Co. ， 1964.

[35] Plackett R L.. Data Analysis Before 1750[J]. International Statistical Review， 1988， 56（2）： 181-195.

[36] 愛德華·揚·戴克斯特豪斯. 世界圖景的機械化[M]. 張卜天譯. 長沙： 湖南科學(xué)技術(shù)出版社， 2010.

[37] 埃德溫·阿瑟·伯特等. 近代物理科學(xué)的形而上學(xué)基礎(chǔ)[M]. 張卜天譯. 長沙： 湖南科學(xué)技術(shù)出版社， 2012.

The Birth of Hales Experiment

--from vascular pulsation to blood pressure measurement

GUO Shuyan， JIN Shixiang， ZHANG Meifang

Abstract： Scholars in history have completely different descriptions and interpretations of the perception and understanding of subcutaneous vascular pulsation in humans and animals. The meaning of the term “sphygmomanometry” and the historical changes of the practices they guide closely reflect the conversion of western medical paradigm from ancient to modern. The famous ancient Greek physician Galen addicted himself to figurative analogies and believed it was dunamis that made the heart and arteries “sphygmos” （pulse） simultaneously， while the 17th-century physician Harvey and some physiologists attributed the pulses entirely to changes in the pressure of the blood flow acting on the walls of blood vessels caused by the hearts rhythmically mechanical pumping of blood. The latter， as an important part of the scientific revolution， pushed people to further get rid of the ancient natural teleological explanation of life phenomena. The practice of measuring specific life phenomena with a “manometer” was then fully developed. Then， the practice of measuring specific life phenomena with “manometer” was spread out in an all-round way. Hales blood pressure measurement experiment was an important representative， which paved the way for the mechanization and quantification of modern medical practice.

Keywords： Galen， vascular pulsation， Harvey， blood pressure， Hales

收稿日期：2021-01-02

作者簡介：郭樹衍，1993年生，河南洛陽人，北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院碩士研究生。Email：2693199547@qq.com;晉世翔（通訊作者），河北寧晉人，北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院副教授，研究方向為科學(xué)思想史、科技與社會。Email： jinshixiang@ustb.edu.cn;章梅芳，安徽安慶人，北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院教授，研究方向為科學(xué)技術(shù)史、科技與社會。Email： zhangmeifang@ustb.edu.cn。

基金項目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目“中國近現(xiàn)代科技文化案例研究”（項目編號：FRF-BR-19-009B）。