血之傳奇

人體結(jié)構(gòu)與功能之間存在著密切的聯(lián)系。在人體血液循環(huán)系統(tǒng)中，心臟和血管的形態(tài)構(gòu)成了“結(jié)構(gòu)”，而它們使血液循環(huán)流動(dòng)的能力則是其“功能”。顯然，要揭示血液循環(huán)的奧秘，我們必須首先深入理解心臟和血管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

在古希臘和古羅馬時(shí)期，醫(yī)學(xué)雖然逐漸擺脫了神靈的影響，但當(dāng)時(shí)的醫(yī)生很少進(jìn)行人體解剖，因此對(duì)循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解非常有限，無(wú)法深入理解血液循環(huán)，這一難題困擾了西方醫(yī)學(xué)界長(zhǎng)達(dá)1000多年。直至文藝復(fù)興時(shí)期，在醫(yī)學(xué)家和藝術(shù)家的共同努力下，人體解剖學(xué)才取得突破性進(jìn)展。其中，最具里程碑意義的事件是1543年安德烈·維薩里出版了《人體的構(gòu)造》一書(shū)。這部著作是第一部完整、系統(tǒng)的人體解剖學(xué)教材，它也標(biāo)志著現(xiàn)代解剖學(xué)的真正開(kāi)端。

在維薩里之前，醫(yī)學(xué)界普遍將古代醫(yī)生視為權(quán)威，尤其是古羅馬醫(yī)生蓋倫。他的著作甚至被奉為不可質(zhì)疑的真理，這種因循守舊的思想嚴(yán)重阻礙了醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。然而，在《人體的構(gòu)造》中，維薩里通過(guò)親自解剖人體，記錄下自己的觀(guān)察結(jié)果，展現(xiàn)了一種實(shí)事求是的科學(xué)精神。維薩里的研究為醫(yī)學(xué)界提供了深入了解人體結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)，也為后來(lái)者探索人體功能、揭示血液循環(huán)的本質(zhì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而完成這一偉大發(fā)現(xiàn)的是維薩里的學(xué)術(shù)繼承人——威廉·哈維，正是他揭開(kāi)了血液循環(huán)的神秘面紗。

新視角才能有新發(fā)現(xiàn)

1578年，威廉·哈維生于英國(guó)肯特郡，未滿(mǎn)20歲時(shí)他便踏入意大利帕多瓦大學(xué)的殿堂，在杰出的解剖學(xué)家法布里修斯的悉心指導(dǎo)下深造。法布里修斯的師承可追溯至維薩里，這位醫(yī)學(xué)巨匠的學(xué)術(shù)血脈為哈維日后確立血液循環(huán)理論打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此后不久，哈維在英國(guó)劍橋大學(xué)榮獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，時(shí)年僅24歲，他風(fēng)華正茂，對(duì)科學(xué)研究也充滿(mǎn)了好奇與激情。后來(lái)，經(jīng)過(guò)多年實(shí)驗(yàn)研究和理論探索，哈維完整、精辟地提出了血液循環(huán)理論，顛覆了蓋倫關(guān)于血液運(yùn)行的傳統(tǒng)觀(guān)念。

在深入了解哈維的發(fā)現(xiàn)之前，我們有必要先探討蓋倫對(duì)血液運(yùn)行的理解。蓋倫認(rèn)為人體存在兩個(gè)獨(dú)立的血液運(yùn)行系統(tǒng)：一個(gè)以肝臟為核心，食物被消化后產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在此轉(zhuǎn)化為靜脈血，隨后被輸送至全身；而一小部分靜脈血流入心臟，與肺部的空氣結(jié)合，轉(zhuǎn)變成動(dòng)脈血，再被輸送至全身各處。蓋倫的觀(guān)點(diǎn)是，無(wú)論是動(dòng)脈還是靜脈，它們的功能都是將血液輸送至身體的末端，且血流方向一致。然而，蓋倫并不認(rèn)為血液流動(dòng)是平穩(wěn)、無(wú)波動(dòng)的；相反，他認(rèn)為血液的流動(dòng)類(lèi)似于潮汐，有漲有落，因此其理論被形象地稱(chēng)為“潮汐理論”。

血液為何能夠流動(dòng)，其動(dòng)力源自何處呢？蓋倫的觀(guān)點(diǎn)是，這一動(dòng)力來(lái)自于熱量。在蓋倫的眼中，心臟像一個(gè)鍋爐，其主要作用是提供熱量。這種觀(guān)點(diǎn)的形成并不令人意外，因?yàn)樵谒幍臅r(shí)代，科學(xué)尚未發(fā)達(dá)，人們?nèi)狈?duì)水泵等機(jī)械裝置的了解，因此難以想象心臟的實(shí)際工作原理。

那么，哈維是如何質(zhì)疑這一理論的呢？首先，他通過(guò)解剖研究，測(cè)量了人類(lèi)心臟的容量。哈維發(fā)現(xiàn)，左心室平均可容納約60克血液。隨后，他將這一數(shù)值與心率及時(shí)間相乘，通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算得出每小時(shí)心臟泵出的血液量接近250千克，遠(yuǎn)超正常人體重。若按照蓋倫的理論，血液由肝臟產(chǎn)生，這意味著肝臟每小時(shí)需要產(chǎn)生比一個(gè)人的體重還要多的血液，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

因此，新的問(wèn)題隨之產(chǎn)生：心臟泵出的血液量如此之大，單靠飲食無(wú)法制造出這么多血液，那么這些血液究竟從何而來(lái)？難道血液從心臟流出后還能回流嗎？如果確實(shí)如此，那么動(dòng)脈和靜脈的功能應(yīng)當(dāng)有所不同。

哈維通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法解答了這一問(wèn)題。他使用一根帶子緊緊綁住手臂，靠近手掌的一側(cè)是遠(yuǎn)心端，靠近心臟的一側(cè)是近心端，此時(shí)遠(yuǎn)心端的靜脈會(huì)膨脹。接著，他用手向遠(yuǎn)心端方向擠壓血管，觀(guān)察到遠(yuǎn)心端的靜脈膨脹更為明顯，而近心端的靜脈始終保持干癟狀態(tài)。這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)揭示了一個(gè)事實(shí)：靜脈中血液的流動(dòng)方向與蓋倫的描述不符，這些血液實(shí)際上是向心臟流動(dòng)的。也就是說(shuō)，血液從心臟出發(fā)，通過(guò)動(dòng)脈被輸送至全身各處，為肢體末梢?guī)ケ匦璧臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗后，血液則由靜脈運(yùn)回心臟。簡(jiǎn)而言之，血液并非單向流動(dòng)，而是在體內(nèi)循環(huán)運(yùn)行。

1628年，哈維出版了《心血運(yùn)動(dòng)論》。這本著作僅有72頁(yè)，卻以簡(jiǎn)潔而明確的語(yǔ)言闡述了血液循環(huán)的理論，在醫(yī)學(xué)史乃至整個(gè)科學(xué)史上都占有舉足輕重的地位。

然而，哈維的理論中還有一個(gè)未解之謎。根據(jù)他的理論，在肢體的末梢，動(dòng)脈和靜脈應(yīng)該相互連接，以便血液能夠從靜脈流向動(dòng)脈。盡管哈維在解剖學(xué)上造詣深厚，但無(wú)論他如何努力，也未能找到這種連接結(jié)構(gòu)的直接證據(jù)。因此，他大膽地提出了一個(gè)設(shè)想：人體中必定存在某種微小結(jié)構(gòu)，在肢體末梢將動(dòng)脈和靜脈連接起來(lái)。不過(guò)，這些結(jié)構(gòu)究竟是什么，哈維沒(méi)有給出答案。

顯微鏡，完善新理論的新工具

威廉·哈維之所以留下了這樣的難題，是因?yàn)樵?7世紀(jì)上半葉——他研究血液循環(huán)理論的時(shí)代，精度較高的顯微鏡還未被廣泛使用。不過(guò)，在他的理論提出后不久，一些科學(xué)家逐漸開(kāi)始更多地利用顯微鏡探索微觀(guān)世界。

在這些科學(xué)家的推動(dòng)下，顯微鏡逐漸成為重要的科學(xué)儀器。人們自然會(huì)想到，如果用顯微鏡觀(guān)察肢體末梢的動(dòng)脈和靜脈，或許就能發(fā)現(xiàn)它們之間的連接結(jié)構(gòu)。然而，事情并非如此簡(jiǎn)單。英國(guó)科學(xué)家羅伯特·胡克在命名“細(xì)胞”時(shí)觀(guān)察的是木頭薄片，之所以使用薄片，是因?yàn)槿绻麡?biāo)本太厚，光線(xiàn)無(wú)法穿透，便無(wú)法使用顯微鏡進(jìn)行觀(guān)察。當(dāng)時(shí)的科學(xué)家并不清楚他們尋找的連接結(jié)構(gòu)具體是什么樣子，如果連接動(dòng)脈和靜脈的是肉眼不可見(jiàn)的細(xì)小血管，那么必須看到血液流動(dòng)才能確認(rèn)其為血管。但是，如果將動(dòng)物切成顯微鏡可觀(guān)察的薄片，動(dòng)物必然已經(jīng)死亡，血液也不會(huì)再流動(dòng)，這個(gè)問(wèn)題著實(shí)令人苦惱。

幸運(yùn)的是，一位名為馬爾皮基的意大利解剖學(xué)家找到了用顯微鏡觀(guān)察細(xì)小血管的方法。1660年，馬爾皮基靈光一現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)人體中有一種器官的結(jié)構(gòu)天生就很薄，那就是肺。肺作為氣體交換的器官，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于許多小氣球組成的大房子，構(gòu)成這些小氣球的膜自然非常薄。于是，馬爾皮基開(kāi)始用顯微鏡觀(guān)察青蛙的肺。他驚喜地發(fā)現(xiàn)，青蛙的肺中確實(shí)存在一種極細(xì)、肉眼不可見(jiàn)的血管，在顯微鏡下可以看到其中有血液流動(dòng)。后來(lái)，這種血管被稱(chēng)為毛細(xì)血管。馬爾皮基的發(fā)現(xiàn)彌補(bǔ)了哈維血液循環(huán)理論的不足。

那么，完整的血液循環(huán)過(guò)程是怎樣的呢？通過(guò)幾代科學(xué)家的共同努力，終于有了結(jié)論：血液從右心室出發(fā)，到達(dá)肺部，經(jīng)過(guò)氣體交換后，流回心臟的左心房。然后，血液從左心房進(jìn)入左心室，在左心室的強(qiáng)力收縮下，被輸送到全身各處。在肢體末梢，血液通過(guò)毛細(xì)血管從動(dòng)脈流入靜脈，再由靜脈運(yùn)回心臟右心房，然后從右心房流向右心室，開(kāi)始新一輪循環(huán)。

需要注意的是，我們提到血液從某處出發(fā)，只是為了描述的方便。實(shí)際上，血液循環(huán)是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，沒(méi)有真正的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

化學(xué)家解決最后的謎題

關(guān)于血液循環(huán)理論的故事似乎已經(jīng)告一段落，但實(shí)際上，還有一個(gè)待解謎題：血液循環(huán)究竟有何作用？你或許已經(jīng)知道，血液循環(huán)不僅負(fù)責(zé)運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還負(fù)責(zé)運(yùn)輸氧氣。然而，研究氧氣的性質(zhì)和作用屬于化學(xué)領(lǐng)域，這超出了當(dāng)時(shí)的醫(yī)生和解剖學(xué)家的專(zhuān)業(yè)范疇。幸運(yùn)的是，在18世紀(jì)下半葉，法國(guó)誕生了一位化學(xué)天才——拉瓦錫，相信你對(duì)他的名字一定不陌生。

當(dāng)時(shí)，化學(xué)界對(duì)燃燒現(xiàn)象的理解存在巨大分歧。一些化學(xué)家認(rèn)為可燃物中含有一種名為“燃素”的物質(zhì)，是它引發(fā)了燃燒現(xiàn)象（化學(xué)反應(yīng)），而拉瓦錫則提出了不同的觀(guān)點(diǎn)，他認(rèn)為燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，需要可燃物與氧氣共同作用才能發(fā)生。最終，事實(shí)證明拉瓦錫的觀(guān)點(diǎn)是正確的。

在對(duì)燃燒現(xiàn)象的研究中，拉瓦錫提出了一個(gè)劃時(shí)代的論斷：呼吸也是一種緩慢的氧化過(guò)程。這意味著在呼吸過(guò)程中，血液與空氣進(jìn)行了氣體交換，氧氣因此進(jìn)入人體，進(jìn)而進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)也解釋了動(dòng)脈血（鮮紅色）和靜脈血（暗紅色）有顏色差異的原因——它們含有的氧氣量不同。至此，血液循環(huán)理論終于得到了完善。拉瓦錫的發(fā)現(xiàn)不僅為血液循環(huán)理論增添了化學(xué)基礎(chǔ)，也為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展奠定了重要的科學(xué)基石。

從心臟的跳動(dòng)到毛細(xì)血管的微妙結(jié)構(gòu)，再到血液顏色差異背后的原理，血液循環(huán)不僅涌動(dòng)出生命的節(jié)奏，更是自然法則的完美體現(xiàn)，對(duì)其的發(fā)現(xiàn)也是人類(lèi)智慧的一次飛躍。在歷史的長(zhǎng)河中，血液循環(huán)的奧秘如同隱匿在迷霧中的燈塔，歷經(jīng)千年的探索與研究，終于在一代代科學(xué)家的共同努力下云開(kāi)霧散。

（舒暢摘自《百科知識(shí)》2025年第3期）