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第13章 生理学三大主流(2)

医学化学学派的另一位代表人物是赫尔蒙特,他在神秘的炼金术向化学转变的过程中起着举足轻重的作用。赫尔蒙特是巴拉赛尔苏斯的忠实信徒,他仔细地研究了巴氏的化学著作和医学著作,这使他深信生命基本上是一种化学现象。通过他自己的实验和著作,赫尔蒙特又极大地影响了以波义耳为代表的一大批近代化学家。

1579年出生于布鲁塞尔的赫尔蒙特先在鲁文学习艺术,后转入耶稣学会研究神学和神秘学,最后于1609年在鲁文取得医学博士,同年他与一位富有妇人结婚,退隐到布鲁塞尔附近的维尔伏耳德专心从事科学研究。赫尔蒙特虽然和他的老师巴拉赛尔苏斯一样坚信生命本质是一种化学过程,但是他纠正了老师的不少错误观点。他否定巴氏倡导的三要素说,他断言真正的元素是空气和水。著名的柳树实验使他更加坚信所有的植物都是由元素水生出的,木头、木炭灰、土也是由水生出的。关于“气”,他做过很多的实验,有不少精彩的论述,他甚至自称为气体的“发明家”。他的这个实验引起了波义耳的极大兴趣,波义耳将其发展并完善。

赫尔蒙特对生理学做出了突出的贡献,最主要贡献是关于酵素和消化过程的论述。他认为物体的两个主要“始基”是水和酵素。酵素是一种潜在的形成能力,它能够使水发展成物质和生命,如土壤、石头、动物和植物,而且如果没有酵素的作用,物质的不活动的亲和力就不能引起变化或嬗变。他认为胃里、肝里以及身体其他各部分都有特殊的酵素,它们引起消化和其他生理变化。赫尔蒙特还对人体消化做了详细讨论。

赫尔蒙特关于酵素与消化的理论尽管不是很细致,但基本方向是正确的,有些地方甚至已经与现代酶学和消化理论相近。他根据研究写下了《论尿结石》,这本书是在大量的化学实验基础上写成的,在书中他精确地描述了酒精中酒石的形成过程。他把尿精和酒精混合,观察到有白色沉淀生成,这些物质后来被称为赫尔蒙特丸。赫尔蒙特从尿中离析出两种固体盐,一种是食盐,另一种大概是磷盐。作为一个化学家,赫尔蒙特经常使用天平做定量实验,他发现金属能在酸中溶解,等其复原后质量并不改变。这实质上是物质不灭、质量守恒思想的起源。

医学化学派进入了全盛时期,西尔维斯是这一时期的代表人物。他继承了巴拉赛尔苏斯和赫尔蒙特用化学阐释生命现象的传统并将其发展。他进一步抛弃了医学化学派中的灵气论和神秘主义倾向,大胆提出生命体的生理学过程和非生命体的化学过程是一回事。这样,从理论上说一切生命现象都可以在实验室里得到再现。为了更方便地进行实验,他在莱顿大学创立了第一个正规的医学化学实验室,用以从事生命现象的实验研究。通过对酸、碱、盐的研究,西尔维斯提出了一种理论,即酸碱的相互作用决定了生命的健康和疾病,因而人们可以通过调节酸碱平衡来治疗疾病。

西尔维斯和博雷利是处于同一个时代,西尔维斯生活在英国,他尝试用化学来阐述生命的规律,博雷利生活在意大利,他力图用数学和力学来解释生理现象,这两种阐述方式相互区别而又有所联系,本来可以相互补充,但由于西尔维斯和博雷利二人互不相让,他们对自己的理论和方法充满信心,并且认为只有自己掌握了解释生理现象的唯一钥匙,因而这二者并没有得到有效的融合。医学机械学派拒绝生物现象的化学解释,可能是他们对化学知之甚少;医学化学派拒绝物理解释,也许是他们对化学过于偏爱和迷信了。

德国生理学派

19世纪,生理学开始在德国繁荣起来。以弥勒、杜·雷蒙、赫尔姆霍茨为代表的一批科学家将物理学和生理学巧妙地结合起来,形成了一个著名的生理学派——德国生理学派。他们不仅开创了生理学研究的新阶段,而且大大地丰富了物理学的内容。

弥勒是一位杰出的生物学家,他对生物学进行了广泛而深入的研究,生理学研究是弥勒对生物学众多研究中的一个方面。1801年7月14日,弥勒出生在德国科布伦茨一个手工业者家庭里,他从小就表现出了非凡的智力和对自然的热爱。1819年,弥勒到波恩学医,在大学期间他写了论文《关于胎儿的呼吸作用》,这篇论文受到学院的嘉奖,弥勒也于21岁获得医学博士学位,1830年,年仅29岁的弥勒被任命为波恩大学教授。弥勒与歌德相识并受歌德的色彩学的影响,对视觉进行了生理学观察和研究,根据研究结果,他发表了论文《论视觉的比较生理学》,提出了著名的“感官特殊能力定律”。

弥勒对刺激进行了一系列的研究,他认为不同的刺激可能会产生相同的感觉,也就是说感官刺激的方式并不是最重要的,他的这一观点在后来被证明是事实。谢林和奥肯思辨自然哲学思想深深地影响着弥勒,这时弥勒的思想倾向于哲学唯心主义并由此得出了不可知论的哲学结论。尽管如此,弥勒从未停止过科学探索的脚步。1840年,他在一种鲨鱼体内发现了亚里士多德曾经描述过的胚胎与母体子宫壁之间的胎盘连接,后来人们把这种连接的管道称为弥勒氏管。他发现了青蛙的淋巴心脏,研究了昆虫的内脏系统。他还用实验证实了贝尔1811年提出的脊神经背侧支和腹侧支神经根的功能。在医学上,他发明了著名的“弥勒呼吸实验”。

1833年和1840年,弥勒的《人体生理学手册》第一卷和第二卷分别出版。这部巨著总结了他本人和当时生理学研究的主要成就,在书中,他提出了自己的理论体系。《人体生理学手册》实质是继第一部系统的生理学著作——《生理学原理》之后又一部具有高价值的生理学教科书。细胞病理学之父微耳和在谈到弥勒时说:他是科学史上最伟大的人物之一,他改变了生理学领域的所有方面,并且对生理学的未来发展产生了深远的影响。基于弥勒对科学做出的巨大贡献,普鲁士国王授予他艺术和科学大奖章。

弥勒对生理学的影响是深远的,他培养了一大批生理学家,为生理学的大发展开辟了道路。

雷蒙是在弥勒的培养下成长起来的一位科学家,他通过弥勒的助手和弥勒相识,后来成为德国生理学派的一员主要干将。弥勒要求他核对意大利物理学家马特伊西关于蛙肌电和神经性能的实验,这成了雷蒙终生从事生理学工作的出发点。1843年,他完成了博士论文,成长为一位年轻有为的电生理学家。1845年,他和布吕克、卡斯腾、克诺布劳赫等创立了柏林“物理学协会”,同时开始对生理学的探索和物理学研究。

雷蒙是一位出色的实验家,他创制了许多研究动物电的物理工具如感觉测量器、倍加器、补偿电路等。他发现了肌肉的损伤电流和眼睛的静止电流。他还发现动物器官的电反应同磁铁的反应相似。他模仿安培关于磁结构的想法,提出了一种解释动物电现象的理论——分子论。他研究临床诊断检查方法如心电图描记器,并取得了可喜的进展。另一方面,由于动物电的研究常常涉及物理学的一般问题,这又促使杜·雷蒙研究一些纯粹的物理学问题,如流体链、极化电内渗、电泳现象、扩散、热电流。他改进的滑动感受器,除生理学之外也丰富了物理学技术。他的这些成就记录在他的学术专著《动物电研究》中,该书第一卷出版于1848年,第二卷分别于1849年和1860年出版。

赫尔姆霍茨从小就表现出多方面的兴趣和天赋,在能量学、生理光学、生理声学、电生理学等方面都做出了卓越的贡献,他也是德国生理学派的一员干将。从1841年开始,他在柏林大学弥勒教授的指导下进行生理学研究。1847年,他在一篇论文中深刻阐述了能量守恒定律的数学原则。1850年,他成功地测算出青蛙兴奋过程的神经电传导速度为每秒27~30米。他的导师弥勒教授也做过类似的努力,但是弥勒并没有测得结果。

现在用示波器直接记录动作电位,发现动作电位传导的速度与神经冲动的速度相等,这也说明动作电位是神经冲动的表现。他还提出了关于神经电传导“阈”的概念,也就是说刺激要达到一定的强度才能引起传导。赫尔姆霍茨的实验设计简单巧妙,他用这些简单而巧妙的实验测量了多种神经细胞的电传导,掌握了许多神经细胞功能的知识。1856年,他出版了一本生理光学专著,对眼睛的结构和功能及其神经传导进行了系统的阐述。他还研究过声学和动物的听觉系统,他通过对小提琴琴弦振动的研究推想到声波在耳中的传播,提出了著名的共振学说。赫尔姆霍茨继承了他的导师弥勒哲学思辨的传统,在哲学上也有所作为,实际上,他本身也是一个经验主义者。1878年,他在一次著名的讲演中总结了自己的认识论思想。

在赫尔姆霍茨身上可以看到德国生理学派的特点,即用最新的物理学理论和方法来研究和解决生理学问题,使物理学和生理学同时得到了发展和繁荣。

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