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97|伽利略:为什么说他促进了医学发展?

本课涉及
医学史伽利略物理医学科学实验数学17世纪

伽利略年轻时放弃了医学,但医学却受到了他的影响,朝着正确的方向前进。

我是孙轶飞,欢迎来到《医学文明300讲》。

我们上一讲结束了文艺复兴的学习,那是一个医学大发展的时代,医学特点也很明显,比如对解剖学的重视、对古典医学的继承与批判、科学实验和观察方法的兴起、医学教育的专业化,等等。

17世纪医学与学科之间的联系

从今天开始,我们将进入17世纪,这则是一个承前启后的世纪,或者说是过渡的世纪。在17世纪里,医学在治疗方法上几乎没有什么大的进步,但是在医学的基础理论方面依然有一些重要成果,比如威廉·哈维提出了血液循环理论,再比如罗伯特·胡克观察到了细胞结构。

正如我们之前所提到的,各个学科的知识并不是孤立发展的,而是彼此之间存在着紧密的联系。所以到了17世纪,当医学和古典时代哲学渐行渐远时,就需要物理、化学等学科的进步,来带动医学一起前进。

因此,17世纪的医学理论大致可以分成两个流派:第一派叫做物理医学,第二派叫做化学医学。

这两个学派分别从物理和化学的角度认识人体。

同时科学家们在认识世界的过程中,也越来越重视观察、计算和实验,这样的方法同样影响了医学,使得医学具有了越来越强的科学性。

在将科学的实验方法引入医学的过程中,最重要的人物就是我们熟悉的天文学家伽利略,他的科学方法间接促进了17世纪物理医学的兴起。正如爱因斯坦的评价,伽利略是“整个现代科学之父”,而医学就是科学中的一部分。今天,我们就来看看伽利略对医学的影响。

从医学院走向数学与物理

在17世纪这个承前启后的时期里,出现了伽利略这位承前启后的人物。1564年2月15日,伽利略出生,三天之后的2月18日,文艺复兴巨匠米开朗基罗去世。1642年1月,伽利略去世,一年之后的1643年1月,牛顿出生。现在你大致能了解,伽利略等同时代的科学家,带着文艺复兴的遗产,一路走进了科学革命。

有趣的是,伽利略这样一位对医学产生深远影响的人物,年轻时却在努力地逃离医学院,这要从伽利略的出生说起。

伽利略是佛罗伦萨人,他的曾祖父曾是一位著名的医生,只不过在伽利略小时候,他家的经济情况并不好。后来,伽利略的父亲将他送到了比萨大学学医。一方面是为了延续家族传承,另一方面是为了有更好的收入。

而与此同时,维萨里和他的追随者正在一点点推翻盖伦的理论体系。但是在大学里,盖伦的学说依然占据统治地位,于是伽利略逐渐认识到,这样的学习纯粹是浪费生命。

恰好在这个时候伽利略遇到了一位优秀的数学家,于是他果断地从医学院退学,转而投身数学,后来又进入物理和天文学领域,并且取得了累累硕果。

但只怕他自己也想不到,此时努力逃离医学院的他,最终会推动医学的发展。

那么,伽利略是如何影响医学的呢?主要靠的是两个方面:

数学让人体指标得到准确描述

第1个方面是数学。

有了数学的支持,医生才能对人体的各项指标进行客观准确的描述。我给你举一个例子,一个发烧的病人如何描述他的体温呢?有这样两种方式:

  • 第一,这个人体温有点高;
  • 第二,这个人的体温达到了38.5℃。

很显然,明确地说出体温的数字对医生和患者来说意义更大。

那伽利略是如何用数字来描述人体信息的呢?1583年,正在比萨大学学医的伽利略发现,比萨大教堂里有一盏灯被悬挂在长长的铁链上。伽利略数着自己的心跳来计算时间,发现这盏灯摆动一个来回的时间是固定的,于是他发现了“摆动周期恒定”这样一个科学事实。

之后加利略反过来利用摆动的物体,计算心跳的频率。

在伽利略之后,人们应用摆动周期恒定的原理制作了更精确的计时装置,可以测量心率。从此以后对于心率的描述,就不只是“快和慢”这样的词汇了,而是可以给出准确的数字。伽利略在数学和物理上的研究,为医学仪器的发展铺平了道路。

实验检验理论的正确性

第2个方面是实验。

说起伽利略的实验,当然要提到那个著名的问题,一大一小两个铁球从同样的高度扔下,谁先落地?按照亚里士多德的观点,大铁球应该先落地。当然今天我们知道,亚里士多德是错的。那当时伽利略如何证明这一点呢?

我们可以先进行一个思想实验。假设把两个铁球绑在一起,亚里士多德理论认为大铁球下落得更快,而小铁球较慢,这样绑在一起的整体下降速度应该介于两者之间。但根据亚里士多德的逻辑,两个铁球绑在一起比大铁球更重,因此整体速度应该更快。显然,这一理论在逻辑上无法自洽。

不过,仅靠思考还不足以推翻亚里士多德的观点。伽利略在这个基础上做出了革命性的突破,据说他真的在比萨斜塔上同时扔下了两个铁球进行实验。

这个做法看似简单,但却是研究方法历史性的进步,伽利略用实验的方法去检验了理论的正确性。他的这一实践影响了整个科学界,其中当然也包括医学。这之后,每当科学家提出一个新的理论时,验证对与错的方法就变成了做实验。

简而言之,伽利略提倡使用数学进行准确的描述,提倡用实验的方法进行研究,这两点都对医学产生了深远的影响。

两个故事的真实性与方法的影响

不过,秉持着严谨的态度,我们要追问一句,测量心率和扔铁球这两件事都是真的吗?这两个故事出自伽利略最早的传记,作者叫维维亚尼,他不但见过伽利略,而且在伽利略家中住过一段时间。

按道理说,他写下的故事可信度很高,但是今天的研究者普遍认为这两个故事根本就没有发生过。主要原因是,对于这样重要的实验伽利略本人没有任何记载,当时的其他文献也只字未提。而且维维亚尼这个人写文章经常做夸张化处理,记载的故事也经常违背历史。

因此科技史学者普遍认为,这两个著名的实验都是杜撰出来的。既然实验不存在,那么刚才我们讲到的伽利略对医学的两点影响还存在吗?答案是存在。

就算伽利略扔铁球的故事是编的,但不可否认的事实是,在比萨大学期间伽利略确实对自由落体进行了认真的实验,而且他设计的实验比扔铁球更加复杂,维维亚尼只不过是让故事性压过了科学性,呈现了一种更戏剧化的表达方式而已。关于心律和钟摆的故事,也是同样道理。

也就是说,这两个故事即使是假的,但伽利略对医学研究方法深远且具有革命性的影响是真的。

占星术与时代局限

虽然贡献巨大,但伽利略的局限性也存在,那就是他也使用占星术。

对于当时欧洲的数学家来说,绘制星象图是一个历史悠久的责任。我们在中世纪的课程中曾经讲到,当时的欧洲人使用放血疗法时要和天上的星象对应,因此数学家还负责教医学生如何使用星象图,也就是说在当时数学、天文学、星象图和医学的关系非常密切。

伽利略作为出色的数学家和天文学家,研究占星术也是情理之中。根据记载,伽利略有时候还会使用占星术给别人算命。他的动机也很充分,因为他缺钱,算命是他增加收入的手段。

在给朋友的信中,伽利略明确说,占星术士“是建立在最不确定甚至最错误的知识基础上的一种职业”。这么一看,伽利略真是一个有趣的人。

与医学家的直接联系

讲到这里,有人可能会有这样的印象,伽利略所提出来的理论、所倡导的方法,对整个自然科学界都产生了革命性的改变。而医学只是这片大浪潮中的小浪花,伽利略并没有直接对医学产生影响。

这句话一部分正确,因为其实伽利略也直接影响了很多重要的医学家,他曾经在医学教育重镇帕多瓦大学担任过数学教授。在这段时间里,帕多瓦大学来了一个英国的留学生,这正是后来提出血液循环理论的威廉·哈维。

除此以外,伽利略还有一位朋友叫做桑托里奥,发明了很多和医学相关的测量工具,我们马上就会讲到他。

总之,尽管伽利略曾在年少时逃离医学院,但他的一生和医学的关系都相当密切。

总结

在17世纪,医学理论可以分为物理医学和化学医学两个流派,伽利略的理论和研究方法对物理医学起到了巨大的推动作用。

在他的传记里,记载了使用钟摆计算心率以及在比萨斜塔扔下铁球两个实验,尽管实验的真实性值得怀疑,但伽利略在数学、物理和天文学等领域的成果对医学的影响却是真实存在,且极其深远的。

思考题

在我们的概念里,伽利略是一位科学家,但根据记载,他是一位文艺复兴式的全才,对很多学科都有修养,比如他曾经在佛罗伦萨学院给学生们讲解《神曲》中的建筑。在你的印象里,历史上还有哪些人是这样的全才呢?欢迎你在评论区留言,把知识分享给我。

好啦,今天的内容就到这里,明天见!