13 循環、循環：哈維
「週期」（cycle）和「循環」（circulation）的英文都源自拉丁文的「圓」。「繞圈」或者「循環」意思是無意識地回到起點的持續運動。自然界裡沒有那麼多完美的圓圈，卻有大量的循環。地球圍繞太陽轉；水透過蒸發和降雨實現循環；成群的鳥類經過長距離的遷徙再回到同一個地區交配繁殖，年復一年，周而復始。事實上，整個生、長、死的自然進程，代代相傳就是一種循環。
我們的身體裡也有很多循環，或者說是週期，心臟和血液參與了最重要的循環之一。我們身體裡的每一滴血每小時在體內大約轉五十圈。只能是「大約」，因為這取決於我們在做什麼。比如，奔跑時心跳加快，循環時間就縮短了；睡眠時心跳減慢，血液流回心臟的時間會延長。我們現在可以在學校裡學到這些知識，然而以前可沒有這麼簡單。發現血液循環的人是英國醫生威廉．哈維（William Harvey，一五七八－一六五七）。
哈維的父親原是農夫，後來因經商而家境殷實。他的六個兄弟中有五個子承父業，但哈維選擇了從醫。一六〇〇年，他從劍橋大學醫學系畢業後前往帕多瓦大學。幾年前，維薩里曾在那裡工作過，而當時伽利略正在那裡研究天文學和物理學。
法布里修斯（Fabrizi of Acquapendente，一五三七－一六一九）是哈維在帕多瓦大學的醫學教師之一。他一貫秉持亞里斯多德的研究傳統，這深深影響了哈維。師生兩人從亞里斯多德身上吸取了兩則寶貴的經驗。第一則是：包括人類在內的生命體，內部器官的形態、結構都是由它們的功能決定的。例如，我們能跑，能夠拿起東西，是因為骨肉相連。除非是什麼地方出了毛病，否則我們永遠意識不到它似乎只為這個作用而生。亞里斯多德認為，動植物體內的每一樣東西都有特殊的意義或功用，創世者不會隨心所欲地放些沒用的東西在裡面。眼睛的構造使我們能看見，胃、肝、肺和心臟等身體的其他部位都是一樣的道理。各個器官使命不同，所以其結構各異。這種分析人體機能的方式被稱為「生機解剖」（living anatomy），它對找出人體運行的「邏輯」關係非常重要。醫生們清楚，骨骼堅硬難摧，是為了在我們行走或跑動的時候支撐身體；肌肉柔軟有彈性，因為它要透過收縮、伸展來幫助我們運動。不過用同樣的邏輯解釋心臟、心臟和血液以及心臟和血管的關係，就不那麼容易了。或許，我們可以這樣說，心臟符合我們設想的身體機能，那是因為哈維就是這樣教導我們的。
第二，亞里斯多德敲碎蛋殼看到的第一個生命體徵是微弱的心跳，所以他堅信心臟和血液是我們生命的核心力量。哈維對此觀點深信不疑，所以心臟和血液循環成為他醫學事業的焦點。
哈維的導師法布里修斯發現，很多較大的靜脈裡有瓣膜。這些固定的瓣膜保證血流只能朝心臟單向運動。他認為這樣可以防止腿部充血，預防血液從大腦奔湧直下。哈維從中大受啟發，他完成帕多瓦的學業重返英國之後，淋漓盡致地實踐了這些理論。
哈維的事業蒸蒸日上。他到倫敦實習，在聖巴托羅繆醫院（St Bartholomew’s Hospital）獲得一份工作，很快便應邀對外科醫生就解剖學和生理學做演講。他成為國王詹姆士一世和他兒子查理一世兩代人的御醫。不過和查理一世的接觸並沒有對他的事業產生推波助瀾的作用，相反地，當一群被稱作「清教徒」的人篡奪皇位之後，哈維的住所被人攻擊、放火，很多有待出版的手稿被毀。無情的大火帶給科學界無盡的損失。哈維長期不懈的研究內容龐雜，包括呼吸、肌肉，動物的受精卵如何發育等。查理一世甚至恩准他用皇家寵物進行實驗。
第一次發現「血液循環」哈維對血液一往情深，因為他認為血液主宰著生命。他曾敲開一枚枚的蛋殼，一次次看到代表著生命的第一團血有節奏地脈動。他也用其他動物的胚胎（在卵或母親的子宮中發育的階段）進行實驗，所見相同。哈維對與血液長期為伴的心臟也愛不釋手。眾所周知，無論是人還是動物，心臟不跳動就意味死亡。所以，血液是生命的起始，心跳終止是生命的結束。
多數情況下，心跳是來不及思考的，不過偶爾你能真切地感知到自己的心跳。比如，當你緊張或驚慌的時候、做運動的時候，你能感覺到心臟一下下撞向胸口：砰——咚，砰——咚，砰——咚。哈維想要破解心臟的「運動」，即每次心跳的時候到底發生了什麼。每次心跳一下，心臟便會收縮和舒張一次。為了觀察心臟的跳動，他解剖了很多活體動物，尤其是蛇一類的冷血動物（不能保持體溫恆定的動物）。它們的心跳比我們慢很多，更便於觀察。他看見心臟瓣膜伴隨每次心跳有規律地開合。心臟收縮的時候，心臟腔室間的瓣膜關閉，連接心臟和血管的瓣膜開放；反之，心臟舒張的時候，心臟腔室間的瓣膜打開，心臟和血管（肺動脈和主動脈）之間的瓣膜關閉。這些瓣膜的作用和法布里修斯的發現如出一轍，看似都是為了保持血流方向。
哈維向別人演示了幾次實驗以證明他的想法。其中一個實驗非常簡單：他在一隻手臂綁上綁帶（止血帶），勒緊，完全切斷手臂的血流，結果同側的手變得慘白；然後，他將綁帶鬆開一點，讓血可以流動，但還是不能返回心臟，手逐漸變成紅色。這說明血液流過手臂需要一定的壓力，但是止血帶徹底阻斷了它。鬆解綁帶可以讓血液進入動脈，但是不能讓其通過血管從手臂迴流。
在無數次認真觀察心臟和深入思考以後，哈維終於取得重大進展。他統計出短時間內湧入心臟的血流量超出身體內全部血液的總和，所以一次心跳不可能製造足夠的血液輸出，更不用說供應給全身了。因此血液必須隨每一次心跳流出心臟、流過動脈、進入靜脈再回到心臟，開始下一次新的「血液循環」。
生物學和醫學實驗法的奠基者一六二八年，哈維在短篇論著《心血運動論》（De motu cordis）裡用拉丁文寫道：「我個人認為血液一直在做循環運動。」他以描寫心臟的收縮和舒張開篇，以它們的功能意義結尾。他總結出血液被右心室壓入肺部，從左心室流入最大的動脈——主動脈，然後分流到稍小的動脈，接著轉入靜脈。那裡的瓣膜確保血液沿正確的方向流動，並且途經最大的靜脈——腔靜脈，返回心臟右側。
哈維和維薩里一樣，他們都相信實踐出真知，希望透過親手試驗瞭解人體的結構和功能，而非簡單地查閱資料。然而他們的研究對象又不同：維薩里的對象是屍體，哈維的對象多數是活體。哈維知道自己的發現推翻了蓋倫的心血管論，顛覆了兩千年來的醫學教義，但他無心一爭高下。一些蓋倫的支持者認為他的學說太極端，雙方也曾有過一番脣槍舌劍。不過，他的理論有一個明顯的缺陷：他沒有回答血液是「如何從最小的動脈進入最小的靜脈以展開返回心臟的旅程」這個關鍵問題。
哈維帶著這個困惑離世。他的追隨者義大利人馬爾切洛．馬爾比基（Marcello Malpighi，一六二八－一六九四）是一位顯微鏡專家。這種新設備出現在一五九〇年代左右，而在馬爾比基的時代得以進一步改良。因此，他比先前的人更透徹地看清了肺、腎等器官結構的細微之處，發現了連結最小的動脈和靜脈間不易察覺的通道：毛細血管，證實了哈維的血液循環學說。
哈維開創性的工作證明細緻的實驗可以撥雲見日，越來越多的人接受他的觀點，並且視他為生物學和醫學實驗法的奠基者。他的方法鼓勵了動手實踐，更多人開始鑽研其他的身體機能，比如呼吸時肺的變化及消化時胃的工作。哈維像維薩里和伽利略一樣幫助人們意識到，科學知識要與時俱進，我們應該比一千年（甚至是五十年）前的智者們對自然瞭解得更多。