『內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論』的產(chǎn)生

美國(guó)醫(yī)師、生理學(xué)家、哲學(xué)家和社會(huì)活動(dòng)家亨德森從酸堿平衡的研究中，發(fā)現(xiàn)了血液的緩沖作用，他的理論為“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定理論”的提出提供了科學(xué)的依據(jù)。

亨德森從學(xué)生時(shí)代起就對(duì)阿倫尼烏斯的電離理論非常感興趣，并且堅(jiān)信這個(gè)電離理論可以直接應(yīng)用于生物學(xué)研究。大學(xué)畢業(yè)后，他到德國(guó)斯特拉斯堡跟著名膠體化學(xué)家霍夫邁斯特學(xué)習(xí)物理化學(xué)。在德國(guó)，他不僅受到了良好的科學(xué)訓(xùn)練，而且深受德國(guó)分析學(xué)派思想的影響，他認(rèn)為一個(gè)生物學(xué)家必須使用物理化學(xué)方法去研究生物體的結(jié)構(gòu)和功能，這樣得到的結(jié)論才會(huì)是完全而準(zhǔn)確的。他認(rèn)為生命現(xiàn)象可以分解成物理化學(xué)中的分子、原子和離子，而這些都能用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

1904年，亨德森回到哈佛任教，在阿倫尼烏斯電離理論的基礎(chǔ)上著手研究酸堿平衡問(wèn)題。他通過(guò)測(cè)量水溶液中氫離子的濃度與未解離的酸或鹽的總量描述了緩沖系統(tǒng)的作用和特點(diǎn)：向緩沖系統(tǒng)中加入酸或堿，緩沖系統(tǒng)可以通過(guò)改變?nèi)跛猁}或弱堿鹽解離的比率保證溶液中氫離子濃度相對(duì)穩(wěn)定。我們的身體體液中也存在著酸、堿和鹽，要想使這些酸、堿和鹽保持平衡，人體內(nèi)必然有緩沖體系。

亨德森著手對(duì)血液或組織液的緩沖作用進(jìn)行研究。血液的組成成分相當(dāng)復(fù)雜，亨德森以研究簡(jiǎn)單的模擬血液中的緩沖系統(tǒng)為起點(diǎn)，對(duì)人造緩沖系統(tǒng)的物理化學(xué)特征進(jìn)行了定量的測(cè)試。通過(guò)這些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，亨德森發(fā)現(xiàn)血液中并不是只有一個(gè)緩沖體系，而是包含著多個(gè)緩沖體系，并且真正的生理緩沖系統(tǒng)比人造緩沖系統(tǒng)有效得多，比如說(shuō)碳酸和碳酸氫鈉在試管中只能發(fā)揮出中等的緩沖效力，但在血液中的緩沖效力卻比在試管中的效力大得多。通過(guò)對(duì)水溶液和模擬血液的研究，亨德森開(kāi)始借助這些模擬實(shí)驗(yàn)得出的方法和原理對(duì)復(fù)雜的血液系統(tǒng)進(jìn)行全面細(xì)致的研究。他對(duì)最重要的7種相互聯(lián)系的變化成分進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，取得了大量的物理化學(xué)數(shù)據(jù)。他巧妙地利用了一種圖解格式對(duì)7組數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和處理，終于找到了一種解釋和顯示他選出的7種變化成分相互作用的方式。他通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)血液的總緩沖勢(shì)并不是各組分緩沖勢(shì)的簡(jiǎn)單累加，他的這些發(fā)現(xiàn)都記錄在《作為物化體系的血液》一書中，為“內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論”的建立提供了依據(jù)。

哈佛大學(xué)

生命的存在是一個(gè)奇跡，亨德森根據(jù)貝爾納的內(nèi)環(huán)境思想和自己的實(shí)驗(yàn)，闡述了自己對(duì)生命現(xiàn)象的獨(dú)特見(jiàn)解。他認(rèn)為生命系統(tǒng)是一個(gè)整體，內(nèi)部相互作用的各個(gè)因子具有調(diào)節(jié)生命活動(dòng)的能力。生理過(guò)程是一個(gè)物理化學(xué)過(guò)程，依賴于生命體內(nèi)的物理和化學(xué)條件，但是如果不是全面地研究這個(gè)系統(tǒng)的組成部分，而把生命體分裂成個(gè)體去進(jìn)行研究，那么不管如何都不能完整地闡明生命現(xiàn)象的機(jī)理。亨德森認(rèn)為物理化學(xué)方法是一種效果顯著的分析手段，但如果僅僅依賴物理化學(xué)方法對(duì)生命體進(jìn)行研究，將會(huì)導(dǎo)致做出過(guò)于簡(jiǎn)化或錯(cuò)誤的結(jié)論。他還提出了應(yīng)該研究生命現(xiàn)象的整合作用和協(xié)調(diào)作用，這與貝爾納的思想是相同的，亨德森是在美國(guó)傳播貝爾納思想的得力干將。1927年，亨德森把貝爾納所著的《實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究導(dǎo)論》譯成英文，亨德森通過(guò)自己的努力極大地推廣了貝爾納的思想。坎農(nóng)在貝爾納和亨德森工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合謝靈頓的神經(jīng)態(tài)合理論將內(nèi)環(huán)境理論向前推進(jìn)了一步，他建立了“內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論”。

坎農(nóng)是美國(guó)20世紀(jì)貢獻(xiàn)最大的生理學(xué)家之一，他是一位具有創(chuàng)新思想的科學(xué)家，曾在哈佛受過(guò)良好的醫(yī)學(xué)生理學(xué)訓(xùn)練。通過(guò)廣泛而深刻的研究，他清楚地意識(shí)到休克是機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制衰竭的結(jié)果。他認(rèn)識(shí)到人的體溫、代謝率、血糖水平、心搏率和呼吸速率的調(diào)節(jié)等并非全部依靠血液的緩沖作用，更主要是靠神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)異常繁雜的問(wèn)題?？厕r(nóng)觀察到脊椎動(dòng)物身體上的交感神經(jīng)系統(tǒng)起著主導(dǎo)作用，交感神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)際上控制著身體的其他調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比如在天氣變熱時(shí)，交感神經(jīng)系統(tǒng)使皮膚表層的毛細(xì)血管舒張并刺激汗腺分泌汗液，同時(shí)促使腎上腺釋放更多的腎上腺素到血液內(nèi)，以加速身體的代謝過(guò)程，這一系列的活動(dòng)將使體溫維持相對(duì)恒定?？厕r(nóng)通過(guò)對(duì)腎上腺髓質(zhì)機(jī)能的深入研究，認(rèn)識(shí)到腎上腺髓質(zhì)的機(jī)能本質(zhì)上是一種適應(yīng)機(jī)制，一種有助于動(dòng)物準(zhǔn)備好逃跑或應(yīng)付緊急情況的機(jī)制?？厕r(nóng)通過(guò)對(duì)交感神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌功能的研究，在更大的程度上理解了貝爾納的內(nèi)環(huán)境理論。1932年，坎農(nóng)在《人體的智慧》一書中首次明確提出了“內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論”。

“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”指的是什么呢？“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”實(shí)質(zhì)上就是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的自我調(diào)節(jié)過(guò)程?？厕r(nóng)提出“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”不是讓生物與環(huán)境分離，而是說(shuō)生命體不斷地調(diào)節(jié)體內(nèi)的各種生理從而達(dá)到平衡的一個(gè)過(guò)程。這種平衡是一種動(dòng)態(tài)的平衡，不是固定不變的，有時(shí)它會(huì)隨環(huán)境的變化而改變，但不管各個(gè)組成部分怎樣改變，整個(gè)系統(tǒng)還是保持穩(wěn)定?？厕r(nóng)認(rèn)識(shí)到了身體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是神經(jīng)、內(nèi)分泌以及血液緩沖作用的結(jié)果，但對(duì)于生命體到底是如何達(dá)到平衡的這一問(wèn)題并沒(méi)有進(jìn)行深入的探討。坎農(nóng)確信生命現(xiàn)象不能完全分成物理化學(xué)過(guò)程，即生命系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)及其相互作用與簡(jiǎn)單的物理化學(xué)過(guò)程不同，它有著更為深刻的內(nèi)涵?？厕r(nóng)將生物體視為一個(gè)整體，整體中的每一部分都有自己的功能，但要通過(guò)各種控制過(guò)程對(duì)各部分進(jìn)行整合才能發(fā)揮作用，這反映了一個(gè)亙古不變的真理：整體大于部分的總和。

生命的平衡

坎農(nóng)的研究是偉大的，亨德森的工作也具有非凡的意義，再加上霍爾丹對(duì)呼吸速度調(diào)節(jié)機(jī)理的研究，他們?nèi)叩难芯砍晒砹?0世紀(jì)生理學(xué)中最有影響的理論取向。他們改變了一直在生理學(xué)中占據(jù)統(tǒng)治地位的還原論研究方式。他們堅(jiān)信生命系統(tǒng)各部分的作用遵循基本的物理化學(xué)定律，但又強(qiáng)調(diào)生命系統(tǒng)不能單純用物理化學(xué)定律來(lái)解釋。他們一方面避免了活力論，另一方面又?jǐn)[脫了還原論的局限。宏觀與微觀相結(jié)合，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，他們的研究為生理學(xué)乃至生物學(xué)的發(fā)展建立了良好研究方式。他們的這種方式被認(rèn)為是唯理主義科學(xué)觀的重要組成部分。他們是整體唯物主義者，他們堅(jiān)信事物起因的物質(zhì)性，并且強(qiáng)調(diào)整體中各組成部分之間的相互聯(lián)系。

“內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論”是現(xiàn)代生理學(xué)建立的標(biāo)志，也是生理學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)，生理學(xué)從此走上了一條高速發(fā)展的道路。

我的箴言始終是︰無(wú)日不動(dòng)筆；如果我有時(shí)讓藝術(shù)之神瞌睡，也只為要使它醒后更興奮。

——貝多芬︰《致韋該勒書》