AL123 人文社科会员免费专区文学 2022-09-22

身体简史:生理学的发现之旅(第九届吴大猷科学普及著作奖获奖作品!中科院外籍院士钱煦,国际生理科学联合会会长华瑜诚挚推荐!这是一堂每个人都应该补上的人体历史课!)_AZW3_MOBI_EPUB_潘震泽

内容节选

第四章呼吸生理简史：舍勒、拉瓦锡与普利斯特里第一节绪言人与多数动物终其一生，都会持续进行吸气与吐气的动作；这个现象大家习以为常，也视为理所当然，没有太多人会问为什么。同时，大多数人也都知道，自己不可能靠意志力闭气过长时间，而不臣服于吸气的冲动；再来，各种造成窒息的外力，都是夺命之道。因此，“气”被视为精神的力量、生命的象征，其来有自。古希腊哲人亚里士多德认为吸入肺部的气，是为了冷却心脏跳动生成的热。稍后的亚历山大学派医生更进一步提出气与血液在心脏混合后形成精气，由动脉输送全身；部分的气还会送入脑，形成灵气，由神经传送全身。至于中医对气的说法，与西方传统医学也有类似之处，认为气是生命之源，藏于血，并可运行于血脉之外，经络之中。气甚至可转化为精，藏于五脏或骨髓之中。至于精可化为气、气化为神，都是常见说法。这些现代人看来明显错误的说法，在不了解空气组成以及生物对空气的需求何在之前，实不足为奇。由于肺脏与心脏都位于胸腔，同时肺脏与心脏左右两半腔室都有血管相连，导致前人对气血不分（事实上，现代生理学家也有“心肺一家”的说法，但其意义不同）。再来，没有仪器（如显微镜、肺活量计）的发明以及其他学科（如物理、化学）的进展，想要了解呼吸系统的细微构造与确切功能，也几乎是不可能的事。第二节呼吸功能的建立英国科学家波义耳（Robert Boyle，1627—1691）于1662年发表了气体定律，即在密闭空间内，气体体积与压力之间存在互逆关系，这也是吸气与呼气时，胸腔体积的改变造成肺内压与大气压之间出现差异，导致空气进出肺脏的原理。同时波义耳发现，利用水泵将密闭空间内的空气抽出，造成半真空状态，置于其中燃烧的蜡烛将熄灭，老鼠也将窒息，因此他把呼吸作用与燃烧联想在一起。波义耳还进一步发现，将老鼠置于密闭容器一到两个小时，老鼠将窒息而死；如果再把另一只老鼠放入同一容器，新老鼠则撑不到三分钟就会死亡。显然空气中有某种物质是动物呼吸与蜡烛燃烧都需要的，同时得不断补充，否则会被用完。与波义耳同时代，以发现弹簧定律、显微镜学以及给细胞命名而留名后世的英国科学家胡克（Robert Hook，1635—1703）也做过呼吸实验。1664年，他在切开胸腔露出心脏与肺脏的实验狗身上，利用风箱将空气经气管打入肺脏，可维持狗的存活达一个小时以上。这可以说是最早在动物身上进行的人工呼吸，也证实了吸入新鲜空气对动物的存活不可或缺。在前一章“心血管生理简史”中提过，另一位同时代的英国医生洛尔发现：从右侧心脏送往肺脏的血液呈紫红色，但离开肺脏回到左侧心脏的血液则变成鲜血色；显然血液在肺脏接触空气后，吸收了某些物质，而有所改变。今日我们已知，空气中让血液变色的气体是氧，血液中与氧结合后产生颜色变化的是红细胞当中的血红蛋白；只不过氧的发现，还要再过一百年，而血红蛋白这种大型蛋白质的发现就更晚了。第三节氧的发现几千年来，西方人相信所有物质都由下列四种元素组成；水、土、气与火；其中尤以气与火的性质最难了解。18世纪中叶的科学家，已经晓得空气并非单一成分，而是由各种不同的气体组成；像二氧化碳（时人称为“固定气”）、氢（称为“可燃气”）与氮（称为“有毒气”）等气体，都在18世纪中叶前后被人发现。至于对呼吸作用来说最重要的氧，则是在1772至1775年的短短三年时间内，由瑞典的舍勒（Carl Scheele，1742—1786）、英国的普利斯特里（Joseph Priestley，1733—1804）与法国的拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743—1794）分别发现。其中普利斯特里与拉瓦锡的大名为人所熟知，也公认为氧的共同发现人，反而是最早发现氧的舍勒，却鲜为人知；世间事难得公平，身后名更是由不得人。舍勒出生于德国东北角的施特拉松德（Stralsund），隔着波罗的海与瑞典相望；该地当年隶属瑞典，同时舍勒一生都在瑞典度过，因此是瑞典人。舍勒是位药剂师，却精于化学实验，得出过许多重要发现，像是氯（chlorine）、草酸（oxalic acid）、酒石酸（tartaric acid）等。1772年，他通过加热许多矿物（例如硝石、软锰矿、橙汞矿等）得出一种可助燃的气体，他称之为“火气”（fire gas）。如今已知，舍勒使用的矿物分别是硝酸钾、二氧化锰及氧化汞等含氧化合物，释出的火气则是氧。1774年，舍勒将这个重要的发现写成《气与火的化学观察与实验》（Chemical Observations and Experiments on Air and Fire）一书，并定于1775年出版；可惜为了等一篇序文，该书迟至1777年才印行，因此被普利斯特里与拉瓦锡抢了先机。普利斯特里是18世纪英国重要的科学家，同时也是位牧师、神学家与哲学家......