近代医学的诞生

很多人喜欢把医学分为西医和中医，其实这种分法不是很准确，更准确的分类应该是现代医学和传统医学。今天，如果到西班牙马德里皇宫的医务室看一看，就会发现它几乎就是一个中药铺子，只不过一格格的抽屉换成了一个个玻璃储药罐，里面尽是草药和矿物质，熬汤药的瓦罐换成了玻璃烧瓶。实际上在大航海时代的欧洲，医疗方法和中国传统的医学没有太大区别。

近代医学的革命始于哈维（William Harvey，1578—1657），他生活的年代比中国的名医李时珍（1518—1593）仅仅晚了半个世纪。哈维对医学的主要贡献在于通过实验证实了动物体内的血液循环现象，并且系统地提出了血液循环论。他在1628年发表的医学巨著《关于动物心脏与血液运动的解剖研究》（Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus，简称《心血运动论》）中指出，血液受心脏推动，沿着动脉血管流向全身各处，再沿着静脉血管返回心脏，环流不息。在书中，哈维还给出了他所测定过的心脏每搏的输出量。

哈维的《心血运动论》和哥白尼的《天体运行论》、牛顿的《自然哲学的数学原理》以及达尔文（Charles Robert Darwin，1809—1882）的《物种起源》，并称为改变历史的科技巨著。其中，哈维《心血运动论》的影响不仅在于提出了一种理论，更在于找到了一种医学研究的方法，使得后来欧洲的医学得以迅猛发展，这也再次说明科学方法对于科学发展的重要性。

在哈维之前，欧洲一直沿用古罗马的医学理论家盖仑建立起来的医学理论。虽然盖仑也做解剖研究，并且发现了神经的作用以及脊椎的作用，但是他并没有搞清楚绝大多数人体器官的功能。盖仑的理论和中国古代的中医非常像，比如认为生命来源于“气”。后来的医学家在此基础上进一步发展，认为脑中有“精气”（pneuma psychicon），决定运动、感知和感觉；心中有“活气”（pneuma zoticon），控制体内的血液和体温；肝脏中有“动气”（pneuma physicon），控制营养和新陈代谢；等等。对于血液的流动，盖仑认为是从心脏输出到身体各个部分，而不是循环的。也正因为如此，盖仑并不认为人体的血液量是有限的，从而发明了针对病人的放血疗法，这种谬误要了很多人的命。

要给人治病，就要了解人的生理特点，这就是笛卡儿所说的感知。但是，从中世纪开始，在很长的时间里，教会反对解剖尸体，以至在文艺复兴时期，达·芬奇等人还需要盗窃尸体才能进行解剖研究。由于缺乏一手信息，医生对人类器官功能的研究没有什么进展。从这一点也可以看出，如果没有信息，科学是很难进步的。但是在文艺复兴之后，尽管十分艰难，解剖学还是发展起来了。哈维的老师法布里克斯其实通过解剖发现了静脉瓣膜的存在，但他没有思考这个瓣膜有什么功能。因为他和其他医生一样，忠于盖仑的教条，总是想着用旧的理论解释新的发现。在哈维之前，西班牙医生塞尔维特（Michael Servetus，1511—1553）其实已经发现了肺循环，但是他也因为反对三位一体的说法得罪了教会，被处以了火刑。此后，直到哈维的年代，欧洲的医学研究并没有重大突破。

哈维发现血液循环的原理其实是从逻辑推理出发的，他彻底摒弃了盖仑的理论，提出了新的理论去契合实验结果。哈维通过解剖学得知心脏的大小，并且大致推算出心脏每次搏动泵出的血量，然后根据正常人的心跳速率，进一步推算出人的心脏一小时要泵出将近500磅血液。如果血液不是循环的，人体内怎么可能有这么多的血液。鉴于这个推理，哈维提出了血液循环的猜想，然后通过长达9年的实验验证了他的理论。

1651年，哈维又发表了他的另一篇大作《论动物的生殖》，对生理学和胚胎学的发展起了很大作用。在这本著作中，哈维否定了过去占主导地位的先成说：胚胎具有与成年动物相同的结构，只是缩小的版本。他认为，胚胎最终的结构是一步步发育出来的。

这两大发现确立了哈维在近代医学史上开山鼻祖的地位。他首先告诉大家，血液循环这个人和动物在生理上的一大功能的背后机理为：一种特殊的物理运动，而不是盖仑所谓的虚无缥缈的“气”；其次，他纠正了当时医学界对动物胚胎的错误认识。当然，更重要的是，哈维为生理学和医学开创了近代的研究方法，他的发现不是靠研究和解释经典，而是靠逻辑、观察和实验。哈维的研究方法为后来笛卡儿提出方法论提供了启发。哈维在他的书中写道：“无论是教解剖学还是学解剖学，都应以实验为依据，而不应以书籍为依据，都应以自然为师，而不应以哲学为师。”

哈维的成就一开始在天主教势力强大的法国遭到反对，后来由于笛卡儿的支持，才被大众接受。笛卡儿比哈维小十几岁，一直对这位近代科学的先驱敬重有加。

现代医学的发展也得益于工具的发明和改进。在古代，医学研究的一个巨大障碍在于无法直接观测人体内部的生理活动，只能通过病人的表述、医生号脉、看脸色、感受体温等间接的方法，从侧面了解病人在生理活动上的变化，这样得到的信息常常很不准确，更不用说量化度量了。从17世纪开始，随着物理学的发展，各种诊测仪器被发明出来，它们帮助医生了解病人的病情，进行正确的诊断，并提供比以前更好的治疗方法。这些仪器大致可以分为两类：第一类是直接用于人体指标的测量和生理活动观测的仪器，包括温度计、血压计、听诊器、心电图仪等；第二类则是了解生命运动微观特性的仪器，主要是显微镜。两者的本质都是人眼睛、耳朵和手的延伸，以帮助人类获取更多的关于病情的信息。

早在伽利略时期，科学家就发明了温度计，但是那种温度计并不能准确测量病人的体温。直到大约半个世纪后，法国人布利奥发明了水银体温计，医生才能准确判断病人是否发烧，体温上升了多少。但是，人们对温度变化没有统一的度量方法，在实际应用时很不方便。直到18世纪初，荷兰的科学家华伦海特（Gabriel Daniel Fahrenheit，1686—1736）才提出了一种被广泛接受的温度度量标准和相应的温度度量单位，它被英国皇家学会确定为“华氏温标”（Fahrenheit temperature scale），成为当时测量温度的标准。

到了18世纪中期，1742年，瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯（Anders Celsius，1701—1744）提出了另一种温度度量标准——“摄氏温标”（Celsius temperature scare）。今天华氏温标与摄氏温标共同成为国际主流的计量温度的标准。

刻有温标的水银温度计可以说是人类最早使用的量化测定病情的科学仪器。19世纪初，听诊器和血压计被发明出来。听诊器的原理并不复杂，它是通过声音感知人体器官的运动，以了解它们的生理状况。在听诊器发明之前，医生有时会趴在病人胸口直接听心跳和肺部运动，但是裸耳的声音分辨率其实是很差的。听诊器最初的发明者是法国医生雷奈克（René Laennec，1781—1826）。1816年，他因为要给一位年轻的贵妇听胸部跳动，但不便直接趴到对方胸部去听，无意中发明了听诊器，并且经过3年的改进，制造出了比用耳朵直接听效果更好的听诊器。20世纪后出现了声学显微镜，其实也是利用声波信息探测物质内部结构的缺陷，其原理和听诊器有相似之处。21世纪，人类测量到宇宙中的引力波，从此可以通过“听”宇宙的声音了解宇宙远方的演变情况。从原理上讲，它们都是通过波动获取信息。

测量血压对诊断疾病的意义早在哈维时代就被认识到了，但是早期测量血压需要打开人（和动物）的动脉血管，这种方法显然无法用于诊断疾病。19世纪初，法国著名物理学家和医生泊肃叶（Jean Léonard Marie Poiseuille，1797—1869）在研究血液循环的压力时，提出了早期流体力学中重要的泊肃叶定律，并且受到水银气压计发明原理的启发，发明了利用水银压力计测量血压的原型仪器。今天用的动力黏度单位“泊”（Poise）就源于他的名字。1835年，哈里森（Jules Harrison）发明了通过脉搏变化测量血压的血压计，我们对哈里森的生平了解甚少，只是通过他在1835年发表的论文了解了他的工作。但是，由于人的脉搏搏动比较弱，这种血压计测量的结果很不精确，于是医生又绞尽脑汁地来改进它。1896年，意大利内科医生罗奇（Scipione Riva-Rocci，1863—1937）发明了今天使用的水银血压计。血压计的使用，不仅使医生能够更方便地诊断病人的病情，而且能够定量地评估病人的病情变化和治疗效果。从本质上讲，各种血压计就是通过间接测量一种容易获取的信息，来推断另一种隐含的信息。而它们之间彼此的联系是通过信息论中一个被称为互信息的概念建立起来的。只是在19世纪还没有信息论，人们需要通过大量的实验找到容易测量的相关信息，因此测量仪器发明的周期就特别长。今天，由于有了信息论做指导，新仪器发明的周期就缩短了很多。

进入20世纪后，利用X射线技术发明的各种透视设备，可以让医生直接看到人体内的生理变化，疾病的诊断水平有了大幅度提高。所有这些诊断仪器的作用从本质上讲，就是帮助人类获取自身感官无法获得的信息。

人类的很多疾病，是由外界微生物进入人体引起感染造成的。那些微生物非常小，不但肉眼看不见，而且在很长的时间里，人类甚至不知道它们的存在。在了解疾病原因以及寻找救治方法上，对医学和生物学发展贡献最大的一项发明就是显微镜了。有趣的是，显微镜的发明者列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632—1723）并不是医生，也不是物理学家，而是一位荷兰亚麻织品商人，磨制透镜和装配显微镜是他的业余爱好。通过显微镜，他第一次看到了许多肉眼看不见的微小植物、微生物以及动物的精子和肌肉纤维。1673年，他在英国皇家学会发表了论文，介绍了他在显微镜下的发现，并且在后来成为皇家学会的会员。

显微镜之于医学的重要性，如同望远镜之于天文学。它们有一个共同的特点，就是让人类可以获得肉眼观察不到的信息。后来，显微镜对细胞学说的确立以及病原说的建立起到了关键作用。没有显微镜，法国著名科学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur，1822—1895）和英国的名医约瑟夫·李斯特（Joseph Lister，1827—1912）是不可能发现细菌致病的。、

最初认识到细菌能够致病的其实不是巴斯德，而是奥匈帝国的医生伊格纳兹·塞麦尔维斯（Ignaz Philipp Semmel-Weiss，1818—1865）。直到19世纪中期，欧洲死于产褥热的产妇比例依然非常高。塞麦尔维斯是维也纳总医院的妇产科医生，但是，就是在这所当时欧洲顶级医院里，产妇发高烧死亡的比例特别高，有些病房甚至高达15%以上。1847年，在一次外出时，塞麦尔维斯发现他所负责的病房，在只有护士替他照顾产妇时，产妇的死亡率居然下降了很多。之前，大家已经注意到，有医生照料的病房里的产妇的死亡率，比只有护士（没有医生）照料的病房里的产妇死亡率要高。塞麦尔维斯想，会不会是经常要解剖尸体做研究的医生把“病毒”带给了病人？于是，塞麦尔维斯开始要求执行严格的洗手制度，这么做之后，产妇的死亡率果然直线下降到5%以下，有些病房甚至到了1%以下。不过，塞麦尔维斯并不知道“病毒”是什么，更没有将生病和微生物感染联系起来。可以说，如果没有显微镜，医生对“病毒”的猜测肯定五花八门。但是有了显微镜，可以看见那些病毒，情况就不一样了。

▲图5.1 《路易斯·巴斯德在他的实验室》，收藏于奥赛博物馆

1862年，巴斯德提出了生物的原生论，即非生物不可能自行产生生物。1864年，他进行了大量的实验，通过显微镜发现了微生物（细菌）的存在，最终将细菌感染与诸多疾病联系在一起。

与此同时，李斯特也提出了外部入侵造成感染的设想。李斯特的父亲是一位医生兼光学仪器专家，发明了显微镜使用的消色差物镜。李斯特本人一直依靠显微镜做研究。1865年，在得到巴斯德理论的支持后，李斯特提出，缺乏消毒环节是发生手术感染的主要原因，并且发明和推广了外科手术消毒技术。今天巴斯德被誉为微生物学之父，而李斯特则被誉为现代外科之父。

接下来，德国著名医生科赫（Robert Koch，1843—1910）在显微镜的帮助下，找到了很多长期困扰人类的疾病，尤其是传染病（比如炭疽病、霍乱和肺结核）的根源，并且发展出了一整套判断疾病病原体的方法——科赫法则。科赫后来被誉为细菌学之父，并且在1905年因对结核病的研究而获得诺贝尔生理学或医学奖。

从哈维开始，经过众多医学家和医生近3个世纪的共同努力，人类终于搞清楚了自身的结构、各个组织器官的主要功能，以及很多疾病的成因，并且找到了大部分疾病的治疗方法。今天，世界人均寿命比17世纪时几乎延长了一倍，除了食品供应越来越充足外，这主要得益于近代和现代医学的进步。在这些进步中，一部分来自医学理论的发展，另一部分则来自诊疗手段的进步。前者受益于科学方法的使用，后者则是靠人类获取信息手段的提升。