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改變歷史的書

作者:唐斯
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自然科學類 窮究心與血的奧秘——哈維及其「血液循環論」

自然科學類

窮究心與血的奧秘
——哈維及其「血液循環論」

哈維這本書有一篇簡短的序論,正文分為十七章,也都很短;書中對於心臟的運動與血液在人體中的循環,都提出清晰而連貫的說明。在序論中,哈維檢討了加倫、伐布里夏斯等四五位醫學先進的理論,並指出了各家理論中所含的錯誤。
文藝復興運動肇始於義大利,所以,新知的傳播,由義大利而歐洲大陸,而後始到達英國。不過,當哈維於一五七八年出生時,英國正將進入其國史上一個光輝燦爛的時代。伊莉薩白女王不久即將登基;英國海上霸權將因擊敗西班牙的無敵艦隊而確立;英國的探險家們將開拓新的疆土;而大文學家、大思想家如莎士比亞、斯賓塞、德萊頓、米爾敦、約翰遜、和培根等人,都將留下光耀後世的偉大作品。在此之前幾百年間英國歷代王朝壓制人民思想的舊傳統,已漸推翻;人民享受思想自由,除了極少數限制之外,他們可以盡力去創造新的觀念,開拓新的知識領域。
另外還有一種證據足以證明血液循環的,那便是毒藥對於人體的影響。哈維說,「我們看到許多病徵,譬如像傳染病,染毒的瘡口,被毒蛇或瘋狗所咬的傷口,以及梅毒之類,有時雖然病毒已經傳佈全身,而真正接觸的地方反而並無傷痕或者已經收口……由此可證傳染病先接觸了身體上的某一部位,然後就由血液帶著流回了心臟,然後再出心臟傳佈到全身去……這種情況也可以說明何以有些藥品塗在皮膚上竟能達成與口服幾乎相同的效果。」
「這兩種動作,一是心室的(Ventricles),一是心耳的(Aericle)相繼而作;但在兩種動作之間保持某種微妙的調諧與韻律;因為這兩種動作進行得如此巧妙,祇有一個動作是可以辨覺得清楚的,尤其在溫血動物為然,因為牠們心臟與血液的運動都比較疾速。這完全由於生理構造的奧妙,猶如機械一般;雖然是一個輪子帶動了其他的輪子,但好像所有的輪子都是同時自行轉動起來一樣。心臟的運動,又可用另一個譬喻,即槍械的道理來說明,當人扣動了扳機,敲下了火石,打在鋼板上,激起了火花,火花落在火藥上,於是點起火來,火花擴大,進入槍管,引起爆炸,推進鉛彈,最後擊中了目標——雖然都有其單獨進行的過程,但因為這些動作都如電光石火一般迅速,便好似都發生在一霎眼之間了。」
再用哈維自己的話來解釋,他說過,他的血液循環論「具有如此新奇的聞所未聞的性質,所以,我不僅深恐因少數人的嫉妒令我自己受到損害,更怕整個人類都會與我為敵;世間的風俗習慣,已經成為人的第二天性。而我的說法則是搖撼了歷來的信念,影響到所有的人。」
哈維解說血液循環的道理,就整體而言是很正確的,不過其中有一點聯繫不起來,究竟血液如何由動脈血管進入了靜脈血管之中去的?哈維曉得血液是由心臟的左側進入動脈,然後再出靜脈回到了心臟的右側,不過,他說,「我從來不曾經過動脈與靜脈會合處的小孔,查明過它們之間究竟有些甚麼聯繫。」雖然哈維確信在動脈與靜脈之間一定有某種管道,但是因為當時沒有顯微鏡,他無法看到血液由動脈流入靜脈中間經過的毛細管。這一疑問在哈維去世數年之後,由義大利波龍那大學解剖學教授馬璧飛(Marcello Malpighi)解決了。馬璧飛使用剛剛可以應用的顯微鏡,觀察青蛙的腮部。他看到在動脈與靜脈之間的確有很多毛細管,正如同哈維所預言者一樣。如此,證明血液循環理論的最後一個步驟終告完成了。
不過,哈維在一生之中最有興趣和-圖-書的事,還是醫學的研究與試驗;他覺得在這方面比行醫更為重要。自一六一六年起,他才開始在皇家醫學院講授血液循環的理論。他當時的講義原稿至今仍在,混合了拉丁文與英文,筆跡細密,幾乎無法辨認。原稿中記述了他所作的試驗,同時也說明了他在寫那本講義時,便已經確定他日後備受讚揚的血液循環論之正確性。簡言之,就是「血液之流動是在不斷的循環之中,其流動是由於心臟的跳動而起。」
哈維在他的理論確定之後,又過了十二年,遲遲未肯將他的結論發表。對於如此重要的大發現為何要延擱如此之久?據英國的醫學家奧斯樂爵士(William Osler)的說法是,哈維的心情「可能與哥白尼相同。哥白尼因恐遭世人狃於偏見的攻訐,所以他的『天體運行論』完成了三十年之後,始終放在書齋中不肯發表。」
在舊傳統牢不可破的社會背景之下,唯有最勇敢的科學家才敢於對古代流傳下來的遺規陳言提出質詢。加倫的作品一直就被人視為神聖的經典,不容辯論更不容懷疑。按照加倫的說法,肝臟是血液系統的中心。消化後的食物先進入肝臟,由肝臟製造血液,「元氣」就加進去了。血液在人體中經過動脈與靜脈而進退,就彷彿像潮汐漲落一樣。動脈血液由心臟的一側湧出,經過極細的微血管而與由心臟另一側流出的靜脈血液相混合。
哈維發現血液循環現象對於促進醫學進步具有無比重大的意義,關於他這一方面的評價,說得最為透徹的,應推二十世紀英國醫學界領袖奧斯洛爵士。他在一九〇六年倫敦皇家醫學院的哈維紀念年會中致詞時,曾盛讚哈維「血液循環論」那本書,「……它形成了現代精神與舊傳統從此分隔開來的一個記號。人類不再以仔細觀察和正確描述為滿足;人類亦不再自限於細密的理論與夢想,那些所謂理論往往不過是『無知的遁詞』;在哈維的書中,這是一個重大的生理問題第一次被一位具有現代科學精神的人,用試驗的方法去解決它。哈維並且有這種認識:讓結論很自然地而且很堅定地由實際觀察中產生出來。人類史上有耳朵的時代,這時大家都在聽。而且祇有聽;然後是眼睛的時代,這時大家都在看,而且祇以所看到的為滿足。最後來到了手的時代能思想、能設計、能做事的手;做為心靈之工具的手,終於由哈維再度介紹到世界上來。他那本小小的僅有七十二頁的書,實可視為現代試驗醫學的起點。」
根據試驗所得,哈維看到由於心臟的收縮,迫使血液的外流;心臟收縮時,動脈就擴張以便容納血液。心臟似乎是一個肌肉做成的幫浦,因收縮與擴張而使血液能不停地循環下去。血液流進動脈中時,使其脈搏增強。同時,他推翻了自古流傳的血液流行「猶如潮汐」的說法,他指出血液循環祇有一個方向,並無前進後退之分。據哈維說明,血液由心臟的左側,經過動脈進入四肢,然後再經過靜脈而進入心臟的右側。他用縫合線在動脈與靜脈某些點紮結起來,由此決定了血液循環的方向。簡言之,他這一番重大的發現是:正是動脈中所含的相同的血液,回到了靜脈之中,由此而完成了血液循環。

古代的種種理論

墓碑上的紀念詞

哈維的書前有兩篇獻詞,其一是致英王查理一世,文中推崇一國君主的重要性,猶如心臟之於人體。隨後另有一文,向皇家學院院長阿楨特博士以及其他學者和醫師們致謝。哈維在這篇序文中並表明他的觀點說:我們必須接受真理而www.hetubook.com.com不必問其來源;真理的價值遠較先王之道,祖宗之法更有價值。他說,「我具有研習與講授解剖學的經驗,我的知識都不止是得自書本而是來自實際的解剖手術中;不是由哲學家的立場去觀察,而是由大自然的組織去分析。」在這些話裡,哈維掌握了現代科學方法論的精神與方向。
哈維對於外界的毀譽,一概淡然處之。但是,巴黎大學醫學院對他一直表示敵意的態度,並發表玫訐他的意見,終於使他無法緘默。巴黎大學解剖學教授廖蘭(John Riolan)曾試圖說服他在醫學院中同時任教的醫學家們,應該禁止在該校講授或討論哈維的學說。哈維為了駁倒廖蘭的反對,乃不得不寫成兩篇文章,都是有關血液循環的,都以「解剖學論文」(Anatomical Disquisitions)為題。這兩篇論文於一六四九年以一本小書的形式出版,指明了寫給廖蘭看的——這是在他「血液循環論」出版的二十一年之後了。在這本小書中,哈維相當詳盡地答覆了批評者所提出的每一項指責。

留義從名師受教

哈維使用動物做試驗,乃一極富啟示性之重大革新。他相信,「如果解剖學者們對於低等動物的解剖與對於人體的解剖,具有同等的熟稔,則到目前為止許多錯綜複雜的疑難問題,在我看來必然都能迎刃而解。」醫學界推崇哈維為比較解剖學的開山鼻祖,的確相當有道理的。他曾敘述他解剖各種動物的經驗,其中包括羊、狗、鹿、豬、鳥、卵中的小雞、蛇、魚、鰻、蟾蜍、青蛙、蝸牛、蝦、蟹、蠔、貽貝(一種大蠔)、海綿、小蟲、蜜蜂、黃蜂、蚊蚋、蒼蠅、虱等。
關於血液循環的理論,哈維為了祛除群疑,曾提出更多的證據。其中之一是科學家們常常應用的定量的方法。他在試驗中表明,人的心臟在一小時中間,跳躍約四千次,可是可壓出來的血液遠多過一個人身體內血液的總量。如果把由心臟在一天內輸送出來的血液總量計算出來的話,可知這個數量的血液,遠超過一個人一天之中所吃下的食物製成血液的流量——由此推翻加倫的理論。所以,哈維的書中寫道,「血液在人體中供應無缺,唯有賴往復不斷的循環。」
在哈維逝世以後三個世紀以來,雖然有關血液循環的理論並無基本的改變。但是,有關心臟的生理,血管和肺臟等等,都有許多新發現,因而累積了新的知識。譬如說,有關心臟的結構,心臟在正常狀態下以及染病之後的動作,種種複雜的運動以及血液的功能等,都已獲得清晰的瞭解,這是哈維那個時代所無法想像的。
「威廉.哈維乃是我學術界人士一致敬仰的人物,在有史數千年來,他首先發現了血液運動的真相,從而使世界得到健康,也使他自己獲致不朽。唯有他使世人免於受偽學之蒙蔽,而獲得真知;真正醫學之建立亦全由他一手促成。他是英王詹姆士陛下與查理陛下的首席醫師與知友;他也是倫敦醫學院解剖學與外科學極受尊敬極成功的教授;他為先王建造了一座有名的圖書館,並捐贈他自己的家財使其藏書日富,規模日宏。最後,在他殫精竭慮,窮研學理,獲得重大發明之後,在英國及海外均曾有仰慕他的人為他造像紀功。這位偉大的醫學家之師保,在完成了人生長途之後,於一六五七年六月三日溘然長逝,享齡八十歲,身後並無兒女,然哈維氏之大名將永垂宇宙……」
心靈與血液的奧秘,的確是人的生理中最玄妙的部份;唯有活人的心臟才會跳動,血液才會循環,可是活人是不能用來做試https://www•hetubook.com•com驗的。所以,古人之限於觀察而不敢解剖,除去科學上「無知」之外,可能更有其他社會的、倫理的、法律的、和政治的理由。此亦正可見哈維能發揮其智慧,衝破樊籬,發現了重重奧祕,是如何的了不起。對於外行人來說,雖然醫學是一頗為神秘的莫測高深的學問,但我們仍不難了解何以歷史要推重哈維是現代醫學的奠基者,為科學化的醫學世紀帶來了曙光的人。
在這些重要的發現之外,哈維對於科學和醫學研究上最偉大的貢獻,乃是他首先使用了試驗的方法。哈維奠定基礎,使得在他以後三百餘年來病理學與醫學逐步發展起來。其要點便是如哈維自己說過的,「使用實驗的方法,窮究自然的奧秘。」人類對醫學的研究,在哈維之前有數千年的歷史。醫師們曾經學得如何去辨識和如何去正確描述影響人類健康的各種重要疾病。但是醫師們僅憑觀察病象,卻是不夠的,而且往往會引致錯誤的結論。這便是哈維和在他以前的醫學前輩之間最大的不同。哈維論症,不是徒靠表面的觀察或因襲前人的舊說,而是先立定假說之後,再由試驗的方法去求證。他是歷史上第一個將科學的試驗方法應用在解決生物學問題的人。自一六二八年之後,所有繼承他學說與方法的重要醫學家,都是走的和他一樣的路子。
千百年間,人類對於血液的迷信最多。很多人都認為,人體中血液比任何其他部份更富於神聖性,譬如很多種宗教的祭獻之禮,往往都使用血液為象徵。
直到十七世紀初葉,人類對於生物科學的知識與研究,正如同在哥白尼以前對於天文學的研究一樣,甚為膚淺。公元二世紀時的希臘醫學家加倫(Galen)曾留下有關心臟、靜脈、動脈、和血液的理論,一直傳到十七世紀,當時醫學院裡老師傳授與學生實習的,大都仍限於加倫那些古老的理論為範圍。

這是重大的革新

哈維於一六〇二年學成返英,開始了他在醫學界五十年的職業生涯,集醫師、教授與作家於一身。他娶了伊莉薩白女皇御醫的女兒,當選為英國皇家醫學院的院士,在有名的聖巴索路繆醫院擔任醫師,同時,他更先後應聘為英王詹姆士一世與查理一世的御醫。聲華榮寵,盛極一時。
哈維不是率爾發表作品的人,他認為,「草草為文的小作家們,猶如盛夏中的一群蒼蠅,他們那些粗率膚淺的作品,像烟一樣能使人窒息。」

唯有上帝才瞭解

哈維相信,研究心臟的運動,應從冷血動物身上下手比較容易。諸如蟾蜍、青蛙、蛇、魚、蝦、蟹、蝸牛和星魚等;他憑觀察所得,看到這些動物心臟的運動較慢較少。熱血動物則在生命垂危時,心臟運動才為之減緩。
現代科學精神,重實證而不容玄想;尤其像醫學這一型的學問,學者必須要自行動「手」,以手來補足耳聞目見之不足,第一流的知識,是要由手上得來的。

後人對他的評價

哈維對於血液循環的描寫,是積多年觀察研究之所得,寫來生動如繪:
儘管如此,哈維的貢獻都是有劃時代意義的。如名評論家基爾果(Frederick G.Kilgour)所說,「哈維在醫學與外科學的直接貢獻,實在無可衡量。許多有關血液與心臟疾病的救治,以及高血壓症、心臟冠狀症等的處理,都是要以他的理論為基礎的……然而,更為重要的,則是他對於一般生理學的頁獻。因為,血液循環的理論,乃是我們對於人體內部情況瞭解的基礎。在人體組織系統之中,最重要的任務乃是由血液這種液體承擔https://www.hetubook.com.com;而哈維憑其真知灼見,先發現了血液循環的真相。」
「當我初次想到活體解剖的方法,去發現心臟的運動與機能時,我時常想要從直接觀察中有所發現,而不止是從早年的書籍文章中去找結論。結果我發現這個工作實在是困難重重,吃力無比。我幾乎要與古希臘學者們抱持同樣的想法——關於人的心臟運動,唯有上帝才能真正瞭解。我無從理解心臟收縮與心臟擴張為何發生,也不知道在何時何處發生;在某些動物心臟的運動彷彿是在一霎眼之間就告完成,來去自如猶如閃電般迅速。」
在這一千多年之間,人類對於血液循環以及心臟功能的瞭解,並沒有多少增進。亞理士多德曾經教導門徒說,血液是由肝臟所造,然後注入心臟,再經過身體流入血管中去。他相信,心臟是人體熱力的來源與才思之所寄。亞歷山大力亞學院的伊拉西斯特拉塔斯(Erasistratus)則認為,動脈裡面有一種氣體和元氣。這種觀念被加倫提出矯正,加倫發現動脈中流動的是血液而非氣體;不過,在他之後幾百年,醫學界仍有人相信,動脈裡面的血液含有某種元氣,具有促進生機活潑的作用。

遲遲不發表著作

哈維在書中的第一章裡,概括說明了他的研究中某些相關的問題,他說:
由於以上種種發現,乃有些勇敢的學者毅然而出,對於統治了中古世紀的古老教條表示了懷疑。但是他們一時也無法發現全部的真相,這些人之中,一個一個都對於揭開血液循環與心臟功能的謎團,曾有過一點重要的貢獻;但是,每個人所提出來的,都仍是不完全的答案。後來,發現了心臟與血液的奧秘,並形成一套井然有序的科學理論體系的,乃是英國的醫學家威廉.哈維(William Harvey,1578~1657)。
但是,當哈維完成這些重大發現之後,與他同時代的人們的反應頗為有趣。他的書並非一本立即轟動各方的作品;這本書對後世竟發生如是深遠的影響,在當時就是哈維本人可能也並未料到。有些保守派的人士反對他的觀點,有些人則因懷有強烈的偏見,乃對他大肆攻擊。當時的一位新聞評論家奧伯禮(John Aubrey)曾寫文章說,他曾聽到哈維講過,「在他的血液循環論這本書出版之後,他覺得自己很了不起。一般俗人雖然相信他的確是空前的,但所有醫師們卻都反對他。」這雖屬一偏之見,但亦未始不可說明當時某些人的情緒。
由於他自己的辯護以及學術界的繼續研究,哈維很幸運地能夠及身看到世人普遍接受了他的理論。一六五四年他當選為英國皇家醫學院院長,乃是他在同行之間受到極端尊重的證明。三年之後,他便一病不起了。
在哈維的墓上,刻著後人用拉丁文所撰的紀念詞,將他一生的成就與貢獻,做了一番扼要中肯的總結。
可是,又經過了多年的試驗與觀察之後,哈維終於認為時機已經成熟了。一六二八年,在德國的法蘭克福出版了僅有七十二頁小冊子的書,卻被許多權威學者認為乃是有史以來關於醫學知識方面最重要的一本書。當時,學術性著作都用拉丁文寫作,所以這本書也是用拉丁文寫成,原名是「動物血液與心臟運動之解剖實驗」(Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus)這本書的第一版何以挑中了在德國出版,現已無從考證;很可能是由於在法蘭克福每年都要舉行一次書籍展覽,因此,新書在那兒出版,可以迅速為學人專家所知www.hetubook•com.com,並且可以儘速先在歐洲大陸上流行起來。這本書第一版中排印的訛誤甚多,那是哈維本人潦草細密的書法應該負一部份責任的。
哈維的書中強調,「據我觀察之所得,幾乎所有的動物,都具有心臟,不僅是如亞理士多德所說的那些大型而有血液的動物才有心臟,就是那些很小的連血液都沒有的動物,像蝸牛、鼻涕蟲、螃蟹、蝦等也都有心臟,甚至於像黃蜂、蒼蠅等,我用精細的鏡片看到所謂『尾部』的上半部有一躍動的心臟,我曾將這種活生生的心臟給別人看。在這種沒有血液的動物中,心臟的跳躍很慢,收縮時無精打采,彷彿像高等動物奄奄一息時發生的情況。這種情形在蝸牛身上最容易看得清楚,蝸牛的心臟是在右側一個洞的底下,好像唾液由那個洞裡面流出來似的。……有一種小小的烏賊,在大海與泰晤士河會合之處捉來,牠的整個身體幾乎是透明的,把這隻小生物放進清水裡,我常常讓朋友們看這隻烏賊心臟的跳動,用肉眼就可以看得很清楚的。」
到公元一六〇〇年前後,理論上的改革開始在醞釀之中。歐洲的文藝復興運動,非僅促進了文學的新生,同時也震動了知識界,影響到自然科學。這是大學者伽里略(Galileo)、凱普勒(Kepler)、哈維、培根(Bacon)與笛卡兒(Descartes)的時代。在義大利,被稱為「解剖學之父」的魏薩利亞斯(Andreas Vesalius),在五百年之前就已經證明,加倫所描寫過的微血管根本是不存在的;而且,在心臟的兩個心房之間並無直接的聯繫。大約在同一時期,有一個叫塞萬塔斯(Servetus)的人曾說,他相信血液循環一定經過肺臟;但他不曉得心臟是一個壓縮血液的器官。這個人後來被清教徒派的卡爾文用火刑給燒死了。羅馬的一位解剖學教授柯龍保(Realdo Colombo),也提出過經肺部循環的觀念。一六〇三年,有個叫做伐布里夏斯的名學者,發現了靜脈血管是有瓣的;這是一個很重要的發現。不過,他當時誤解了這些「瓣」的目的祇是為了使血液的流通緩和下來。關於他的影響,後文我們還要說起。

提出了種種證據

哈維後面這個例子,乃是根據當時的老式槍支來做譬喻;他的意思我們是可以理解的。心臟的運動與血液的循環十分複雜,但因其迅速不斷的運動,遂使人難於窮究真相。
哈維為了研究醫學,必須前往義大利留學。在義大利巴杜亞(Padua)地方的大學,被稱為「文藝復興運動的母校」,而且一直是全歐洲醫學研究的中心。哈維從劍橋大學畢業之後,就到巴杜亞大學去攻讀了四年,主要是在一位名師的指導訓誨之下;這位老師即前面提過的伐布里夏斯(Hieronymus Fabritius),他是首先發現靜脈有瓣的人。哈維先學習將各種動物解剖試驗,然後,由於伐布里夏斯的理論啟發,使他對於血液循環的理論特別有興趣,後來成為他終身研究樂此不疲的課題。

生動如繪的描寫

在設想血液的流行是一種循環運動時,哈維可能確曾受到了古希臘學者們的啟示和影響。譬如亞理士多德就曾一再教導其門人弟子說,在一切運動之中,循環運動是最完美最高尚的。與哈維同時的一位天文學家布魯諾(Giordano Bruno)曾說,圓環乃是「宇宙間最基本的象徵和一切生命與行動的典型。」在哈維的書中,也使用了「其運行猶如在一圓環之中」,以及「血液的運行吾人可稱之為循環。」都具有很重要的承先啟後的意義。
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