应激性疾病（1）— 内环境稳定理论是应激理论的基础

显示全部楼层 · 2005-12-13 02:22:30

应激性疾病（1）— 内环境稳定理论是应激理论的基础
第157篇  内环境稳定理论是应激理论的基础《目录》
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net

第158篇  机械论思想的形成
第159篇  机械唯物主义生命观的产生
第160篇  贝尔纳的内环境稳定理论
第161篇  坎农的“内稳态”
第162篇  亨德森对 “内稳态”理论的贡献

杨鸿智 · 2005-12-13 02:23:18

第158篇机械论思想的形成
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net

近代经典科学，是伽利略——牛顿力学时代。这个伟大科学时代的以物理学为标志的自然科学然，达到极盛的顶峰，在欧洲乃至世界占居崇高的统治地位将近三个世纪。实际上，经典科学一开始就是以非我性为开端的，但是，由于当时的实践和知识的局限，它以大自然的终极描述的姿态，追求完美无缺的线性系统为对象，而把一些非线性现象加以忽略了。经典科学只相信本质上是有序的，有序=有规律，而把无序=无规律。不懂得，不研究非线性现象及其规律。他们以为决定论和可逆性的规律驰骋的缰域似乎已把大千世界尽收眼底，一切都已经似乎功德圆满无所遗憾了。对于牛顿的分析力学的辉煌成就和完美体系来讲，已经不存在什么有待解决的重大问题。但正是在这个形而上学的科学体系内部暴露了深刻矛盾。
1．经典的缺陷
伽利略是近代物理学之父，他用实验科学的定是否定了亚里斯多德的古典力学机体论（或目的论，即将一切物体运动与动物机体运动直接类比，以猜测性思辨的合理目的作为解释的根据），提出了惯性概念和相对性原理等。爱因斯坦认为：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。伽利略的力学思想，成了牛顿建立完整力学体系的先导。
开普勒在《新天文学》和《宇宙和谐论》两本著作中，分别发表了著名的行星运动三定律。关于所有行星的运动轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。这第一定律是对天体运行轨道均为圆形的传统观念突破。不过他发现行星绕太阳运动时，线速度和角速度都不均匀，但仍为面速度是均匀的而高兴。因为这是一种和谐的满足。他把发现行星绕太阳公转周期的平方和它们轨道半径的立方成比例，黎为第三定律，定名《宇宙和谐论》。开普勒是非线性研究的始祖，却被闵在追求均匀和谐的体系之中。
1686年4月28日，是人类文化史上最伟大的日子之一，牛顿向皇家学会提出了自己的代表作《自然哲学的数学原理》。牛顿继承和发展了哥白尼、伽利略、开普勒、笛长尔等数代科学家和哲学家的成就，在这部巨著中总结概括了著名的惯性定律、动量定律、作用定律和万有引力定律，构成了自然科学中第一个庞大而完整的公理化体系，直至今日仍然是我们使用的基本概念。在牛顿的体系中，定义和公理内在地联系在一起，每一个概念都能用一个数学符号表示。体系的数学映象保证内部不出现矛盾，物体在作用力影响下可能产生的运动由议程的可能解来表示。这样，牛顿学体系，以它的严密逻辑性和精美定量性，反映了它的正确和完美。对天体和地球上物体的力学运动给出了完整一致的解释。为建立统一的物质运动的宇宙观作出了伟大的贡献。
但是，西方科学的伟大奠基者们都强调自然定律的普适性和永恒性。正如罗杰·豪歇尔在艾赛尔·伯林的《反潮流》一书的“导言”中所说的：“他们寻求包罗万象的图式，普适的统一框架，在这些框架中，所有存在的事物都可以被表明是系统地即逻辑地或因果地相互联系着的。他们寻求广泛的结构，这结构中不应为‘自然发生’或‘自动发展’留下空隙。在那里所发生的一切，都应至少在原则上完全可以用不变的普遍定律来解释。”牛顿科学的雄心就是要提供一幅自然图景，该图景是普适的、决定论的，并且是客观的、完备的，似乎已经达到了应有尽有，无所不知的地步了。近代经典科学以为已经发现了自然界变化的核心处的永恒规律，因而也就排除了时间演化这类妖魔鬼怪，可以安稳歌舞，永享太平了。正象法国社会学家莱维——布鲁尔所说：“这种智慧的安全感是如此深地扎根于我们之中，以致我们从来也看不到它怎么可能被动摇……我们周围的自然界是有序和有理性的，恰如人类的思维一样。我们每天的活动便隐含着对自然规律普适性的完全信赖。”
2．力学≠一切
然而，事物的辩证法总是物极必反，不成问题的问题恰恰成了最大的问题。牛顿力学被当作描述自然永恒结构的体系，反而暴露了它的弱点和缺陷。牛顿的经典科学用力学规律解释一切机械运动是正确的。但是，世界的物质运动不仅仅是机械运动，还有物理、化学、生物、社会共五种基本运动形式。而且就是机械运动本身，也并非是单一的纯粹的，也是多样的、复杂的，所以这种机械的体系，恰恰存在着根本性的问题：
第一，机械还原论。
在自然科学研究中，有一种方法叫还原方法，就是将高层次的事物系统分解为较低层的组成要素，通过对它们的研究，揭示较高层次事物系统的特性和规律。如研究人类活动可以解剖猿猴现象作为标本。但是，由此再跨一小步就变成了谬误。还原论不同于还原方法。它把高级运动形式及其规律，完全归结为低级运动形式及其规律，否认了高级运动和低级运动的特殊本质和相互区别。这样就会矛盾百出了。牛顿在其代表作《原理》第一版中，多次表示认为机械运动是自然现象的终点，一切自然现象都可以还原，归结为机械运动，并希望用力学原理推导出自然界的许多其他现象，还把它夸大为合乎真理的哲学方法。而且，随着牛顿力学在解释天体运动和地面物体运动方面获得不断成功（如地球上潮汐现象的成因，在望远镜中找到了预言的海王星等）。影响越来越大，到18世纪末和19世纪初，几乎所有的自然科学家都相信：全部物理学，甚至全部自然科学都可以还原到力学，把自然界的一切都归结为机械运动。可以说，这是牛顿力学鼎盛时期全部自然科学的共同特征。例如，在解释热现象中产生所谓热质说，在解释燃烧现象中出现所谓燃素说，在解释电磁现象中导致所谓电液说等等。还有，不管是否有“力”的领域，都用“力”来加以概括，如化学亲和力，光的反向力，生物的生命力等等。甚至有人提出人是机器等。显然，这种把一切都归结为机械力学的还原论，是荒谬绝伦的了。
第二，机械决定论。
决定论是同非决定论对立的理论，它承认因果联系的客观性、必然性、普遍性，是不依人们意志为转移的规律性。牛顿力学体系把这种唯物主义决定论机械化、绝对化、凝固化，只承认因果必然性，否认任何例外偶然性。按照机械决定论的观点，给定一个微分方程，给定一个初始条件，就能决定过去或今后所发生的一切，排除了任何偶然性、特殊性、复杂性的可能，显然是片面的，错误的。法国著名数学家、物理学家、天文学家拉普拉斯学派，19世纪初把牛顿的纲领，即把一切物理化学现象归结为力（除了万有引力的吸引力以外，包括使物体膨胀和促进融解的热的排斥力，以及电力和磁力）的作用，变成了自己的正式纲领，当拿破仑统治欧洲的时候，这个学派统治了科学界。拉普拉斯把机械决定论推向了极端。它能在任意给定的瞬间组成宇宙的部分的每一物体的位置和速度，并能推断出该物体的所有变化，无论是向着过去的还是向着未来的变化。拉普拉斯认为世界的面貌是由它一开始就决定了的，现在的物质状态是由过去的机械状态所决定，以后的状态又由现在的状态所决定。自然界的全部发展过程是一条决定性的因果链，用形象化的语言表示那就是：自然界没有飞跃，没有偏向，没有波折，永远按同一轨道平铺来去。
3．机械论局限。
恩格斯在1886年曾经这样评论说：
“上一世纪的唯物主义主要是机械唯物主义，因为那时在所有自然科学中达到某种完善地步的只有力学，而且只有刚体（天空的和地上的）力学，简言之一，即重量的力学。仅仅利用力学的尺度来衡量化学过程和有机过程（在这些过程中，力学定律虽然也起作用，但被其他较高的定律排挤到次要地位），这是法国古典唯物主义的一个特有的，但在当时不可避免的局限性。”
“这种唯物主义的第二个特有的局限在于：它不能把世界理解为一种过程，理解为一种处在不断的历史发展中的物质。这是同当时的自然科学状况以及与此相联系的形而上学的即反辩证法的哲学思维方法相适应的。人们知道自然界是处在永恒的运动中。但是，根据当时的想法，这种运动是永远绕着一个圆圈旋转，因而始终停留在同一地点。总是产生同一的结果。”由于当时太阳系发生说刚刚提出，地球发展史即地质学还完全无人知晓，而关于现今的生物是由简单到复杂这样一个长期进化的结果，还根本不可能科学地产生出来，“因此，对自然界的非历史观点是不可避免的。”
恩格斯还从整个科学史揭露经典科学的弊端。真正的自然科学是从15世纪下半叶开始的。它把自然界分解为各个部分和门类，对有机体内部按多种多样的解剖形态进行研究，这是认识自然界方面获得巨大进展的基本条件。1669年牛顿写成了《运用无穷多项方程的分析学》，牛顿以后的经典力学的发展，主要是运用新的数学工具来解决具体问题，对基本概念和原理进行分析，尤其是法国数学家、力学家拉格朗日的《分析力学》，把新的分析方法运用到力学中去，从而丰富和发展了经典力学。但是，这种做法也给人们留下了一种习惯：把自然界的事物和过程分隔、孤立起来，撇开了广泛的总体联系进行单独考察，因此就不能把它们看作运动的而是静止的东西，不是看作变化的而是永恒的能把它们看作不是活的而是死的东西。这种考察事物的方法，被培根和洛克从自然科学移到哲学中以后，就造成了最近几个世纪所特有的局限性，即形而上学的思维方式。
在形而上学者看来，事物及其在思想上的反映，即概念，是孤立的、固定的、分割的、僵硬的、不变的。他们包括经典科学家，承认事物的客观实在性，但不懂事物的辩证联系和运动，典型的说法就是：“是就不，不是就不是；除此以外，都是鬼话。”初看起来，这种思维方式对我们来说是极为可取的，因为它是合乎所谓常识的。“然而，常识在它自己的日常活动范围内虽然是极可尊敬的东西，但它一跨入广阔的研究领域，就会遇最惊人的变故。形而上学的思维方式，虽然在相当广泛的、各依对象的性质而大小不同的领域中是正当的，甚至是必要的，可是它每一次都迟早要达到一个界限，一超过这个界限，它就要变成片面的、狭隘的、抽象的，并且陷入不可解决的矛盾，因为它看到一个一个的事物，忘记了它们互相间的联系；看到它们的存在，忘了它们的产生和消失；看到它们的静止，忘了它们的运动；因为它只见树木，不见森林。”
余长根《混沌大世界》P112-119

《论坛反应与交流》
《佛山中医院—医学人文》
守梦者：拜读大作

杨鸿智 · 2005-12-13 02:23:59

第159篇机械论生命观的产生
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net
作为机械的生命观，首先是法国哲学家、二元论者笛卡尔明确提出来的。他1644年发表了他的代表作《哲学原理》，还发表过《论人类》（1662）、《论胚胎的形成》等专门论述生物学的著作。他运用经典力学原理，对生命活动进行了完全机械的说明。他认为，所有物质的东西都是受机械规律支配的机器，动植物也不例外。“动物是机器”就是他的名言。对于人，他认为除了思想，其他生理机能都是机械性的，或者如钟表（心脏、脉搏），或者似磨盘（消化），或者似鼓风机（肺），就是神经支配肢体的运动，他也类比成像木偶戏一样用“一套线索”牵动的结果。正如斯坦诺所说，笛卡尔是第一个“敢于以一种机械方式来解释人类的全部功能，特别是脑的功能的人。”从此以后，机械唯物主义的生命观在17世纪和18世纪的欧洲得到了空前的发展和普及。许多科学家和哲学家从各个侧面对生命活动作机械的描述和说明。英国著名哲学家霍布斯于1651年发表了《利维坦》一书，提出：世界是一部大机器，人体也不过是一架精妙的机器。他认为：“心脏是什么？不过是发条，神经不过是些游丝，关节不过是些齿轮。”甚至在他看来，人的一切情欲，都是既有开始也有结束的机械运动。生物学家博雷利（1608-1697）在他去世后才出版的专著《动物的活动》一书中，总结了他运用力学原理对肌肉收缩，心脏的搏动、咀嚼和胃肠时蠕动等方面的研究成果，指出：这些“几乎是直接地应用已知的机械知识就可以解决的问题。并且，对这个问题除了要确定一些必要的数据之外，几乎不需要再做什么特殊的研究。”瑞士的哈勒（1708-1777）是欧洲18世纪的第一流生理学家。1757-1765年间出版了长达8卷的《生理学基础》。其中最为人们瞩目的是他关于肌肉的应激性和神经的感受性的研究。他同样应用力学的观点说明它们的功能。他认为，肌肉具有自身固有的“收缩力”，神经则有“神经力”。这种“神经力”通过脑神经传导到肌肉，诱发出肌肉的“收缩力”，从而引起肌肉的收缩，产生运动。法国医生拉美特利（1709-1751）曾把博雷利的《动物的活动》一书翻译成法文出版。1748年，他自己仿照笛卡尔的“动物是机器”，出版了《人是机器》一书。他攻击基督教和一切有神论，把人的一切活动，包括心理活动都当作机器活动加以阐述，指出：“人体是一架坐自己发动自己的机器。”“心灵的一切机能，直到意识为止，都不过是依身体为转移的东西。”“正像我们的腿有它的用来走路的肌肉一样，我们的脑子也有它的用来思想的肌肉。”在17世纪至18世纪如此这般的论著很多，不胜枚举。
上述关于生物的机械论思想虽然包含许多幼稚的错误，但正是它使得生命活动中最简单、最基本的一面得到了一定程度的科学描述和说明。由此形成的机械唯物主义的生命观是人类第一个系统的生命观。
机械论发展到19世纪中叶以后，逐渐转变形成了还原论。还原论是机械论的直接继续和发展。还原论的基本思想认为，生物学不过是物理学和化学。但是，在最基本的思想观点和方法上，还原论同机械论是一致的。他们都认为整体是其组成要素的加和。在方法上，都是向下的还原分析，都是“拆零”，即“把生物体肢解开来，孤立地研究它的每一部分”。自18世纪末以来，生物学研究中一个突出的特点就是应用物理学，化学方法研究生命活动，由此推动生物学取得了长足的进步。郭华庆《大自然的智慧——现代目的论》P39-42

杨鸿智 · 2005-12-13 02:24:49

第160篇  贝尔纳的内环境稳定理论
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net
一  机械论的稳定概念，从静止绝对的稳定，发展成为动态的稳定
机械论的力学理论渗透到医学的所有方面，成为现代医学的指导思想。其中，最重要的一个成果，是形成了内环境稳定的理论，这也是与应激理论有关的基础理论，所以，下面我们重点回顾一下贝尔纳的内环境稳定的理论内容。
人们对于稳定性的认识有很长一段过程。牛顿第一定律认为，物体在没有外力作用时，静者恒静，动者恒动。这表明在牛顿力学中，稳定性是事物自身固有的、第一位的根本属性，而运动或变化是外力强加的。这是机械的静态定观，是一种把稳定同运动或变化绝对对立起来的，可以脱离运动，没有发展变化的稳定观。稳定等于无变化。这是经典自然科学中最本质的稳定概念。当然，这只能是一种极端标准化状态下的稳定概念，可实际上，现实世界中大多数事物的稳定不是这样的稳定。人们通过实践研究，逐渐修正了这种绝对静止的稳定观。后来的科学发展，特别是从19世纪中叶以后，科学从两个方面冲击了这种静态稳定观。从存在的方面人们发现，表面上不变的物体和过程，实际上每时每刻都处在没有休止的变动之中：天体运动中的摄动、宏观物体中原子、分子的不停的运动，化学中的动态平衡，生物体中如流水一般不停地输入与排出的能量和物质。人们并且发现，一旦这些运动最终停顿下来，相关系统就将失稳而解体，根本没有什么稳定性可言。另一方面，从演化方面来说，是进化理论的提出。首先是达尔文的《物种起源》的发表，后来有孟德尔摩尔根遗传学，特别是分子生物学的诞生等等。促使我们认识到，生物界不但经常发生着物种的灭亡和起源，而且在每一代的个体及其繁殖过程中，在龙生龙、凤生凤的不变性背后，也经常不断地发生着变异，发生着基因突变与进化。物种有质变和量变，在量变阶段，虽然物种的根本性质不变，但其进化发展却一刻也没有停止。
这样，机械论的稳定概念，自己也不可避免地发生了变化，从静止绝对的稳定，发展成为动态的稳定。现在一般认为所谓稳定，它本质上是指系统具有抗干扰性从而保持自身原状的性质。一个系统抗消外来的或内部的干扰的能力越强，就表示该系统的稳定性越强。常举的一个简明的例子是：一个硬币平放在桌上，无论你怎样敲打，震动桌子，它最终总是保持平放的原状，表现出很强的稳定性。相反，如果把硬币起立放置，可能只要有一个小小的震动就会倒下。这说明它的稳定性很差。物理学上干脆就叫它“不稳定平衡”。还有另一类现象，例如，我们人体每天都有成万上千亿的微生物进入体内，但绝大多数人可能都没有生病。我们每天饮水量不同，出汗多少不等，新陈代谢的速度不同等等，但体内的PH值，体温、血液粘稠度等等基本上是恒定的。这属于人体内环境的动态的稳定性。如果它们很容易失稳，就表明这样的人缺乏免疫力，体质虚弱，患有某种代谢失调病等等。说明这样的人整体稳定性有问题。总之，概括起来讲，所谓稳定性是指系统具有的抗干扰能力和自我调控作用。稳定的本质是保持原状的基本不变性，表现在诸如组成、结构、功能以及运动的规律、算什么、速度和方向等各方面的基本不变。正如艾什比（1903-1972）讲的：“稳定性”这个字眼表示的各种意义中，都含有“不变量这一基本概念”，它“跟某种东西经某种作用后保持不变的思想有密切关系”。  郭华庆《大自然的智慧——现代目的论》P59-60
二  贝尔纳生平介绍
贝尔纳（Claude Bernard，1813～1878），法国实验生理学家。出身于圣儒利昂一个贫苦的农民家庭。
1813年7月12日生于维勒弗朗什
1831 年在里昂当药剂师学徒，
1834年，贝尔纳进入巴黎医学学校。不久成为当时著名科学家马根狄的助手。马根狄擅长于活体解剖，极力主张用物理化学方法阐释生命现象。贝尔纳在他手下受到了良好的训练，并且青出于蓝而胜于蓝。他在40年的科学生涯中，生理学方面的发现是无与伦比的。
1839年作实习医生时期即到生理学教授F．马让迪实验室帮助工作。
1841年成为法兰西学院著名生理学家马让迪的实验室助理。但是，青出于蓝而胜于蓝，贝尔纳在许多方面超过了他的老师，这不仅表现在活体解剖技术方面，也表现在他那高超的理论概括能力方面。两年后他取得了医学博士学位。
1843年医学院毕业。获医学博士学位，
1846年发现胰液在脂肪消化吸收中的重要作用；证明营养包括 3 个过程：消化、被消化物的运输及燃烧；
　　贝尔纳第一项重要研究是关于胰脏的消化机能。通过实验他第一次从胰脏中分离出三种酵素，分别促进三类有机物（糖、蛋白质、脂肪）的水解，便于肠壁吸收。因此他确定胰脏是最重要的消化腺，修正了旧时以胃为最主要消化器官的错误。除了消化机能外，他还发现了胰脏的内分泌机能，对现代内分泌学的建立做了开创性的工作。关于胰脏的研究还为贝尔纳发现和证实肝糖原的合成功能作了良好铺垫。
1847年，贝尔纳获得了法国科学院实验生理学奖。年底成为马让迪的正式助手。
1851年发现血管收缩神经，
1852年马让迪退休后，他接替马让迪成为法兰西学院生理学教授和生理实验室主任。
1853年3月取得巴黎大学动物学博士学位。曾在主宫医院和法兰西学院当实习医师，后任巴黎大学生理学教授，并被选为科学院院士、医学科学院院士。早期研究消化生理，
1854年被选为法兰西科学院院士
1857年提出“内环境”概念，认为内环境的稳定是独立生命的前提。
1857年，也就是发现和证实肝脏的糖原生成和转化的那一年，当时流行的理论是动物所需的糖分从食物中吸收，通过肝、肺或其他一些组织而分解。为了证实这种理论，贝尔纳用狗作实验。他用碳水化合物和肉分别喂狗，几天之后把狗杀死，他意外地发现它们的静脉中都有大量的糖分。这种现象引起了他的深思。进一步实验终于使他发现了肝脏的糖原合成与转化功能。他还发现当血液中血糖含量增高时，肝脏可以将血糖转化成糖原贮存起来；反之，肝脏可以从别的物质合成的糖原并将糖原转化成血糖进入血液。肝脏可以调节血糖水平，使有机体处于相对稳定的状态。这使贝尔纳意识到有机体各部分都是相互协调的。肝脏糖原合成和转化功能的发现不仅刺激了贝尔纳“内环境”概念的提出，而且使人们认识到动植物在生理上的统一性。
他发现：肝脏有生成糖元的功能、血管舒缩受神经控制、胰液能消化脂肪、美洲箭毒的性质和作用，以及一氧化碳的毒性等。他摒弃了当时公认的动物血中的糖直接来源于食物以及动物不能合成多糖的认识，用大量实验事实表明：血中的糖不是直接来自食物而是来自肝脏，肝脏能把葡萄糖合成糖元储存起来，肝糖元又可分解成葡萄糖送回血液，供机体所需。他对A．L．拉瓦锡的“呼吸是缓慢的燃烧（即氧化作用）”的见解作了重要补充，认为生物体内的氧化过程不是氧和碳的直接燃烧，而是通过酵素作用发生的间接氧化。氧化的地点不仅是肺，并且是身体的全部组织。他不同意当时流行的“活力论”，而坚信生命力就是化学力。
1858年发现血管舒张神经。对药物及毒物代谢也有研究，发现箭毒可阻断神经-肌肉接头；一氧化碳中毒是一氧化碳取代了红细胞中的氧。他视人体为统一的功能体，各部分的不同功能密切相关，
1861年被选为医学科学院院士。1864年被选为伦敦皇家学会会员。
1865年出版的他的《实验医学导论》一书被认为是生理学发展史上的一个里程碑。
1868年转任自然博物馆的生理学教授。
1869年被选为法国科学院院士。任法兰西科学院院长。
贝尔纳在实验生理学方面作出了重大的贡献，他首次发现了胰液的消化作用、肝的产糖功能、血管的舒缩系统以及某种毒药如南美箭毒的作用机理。此外，贝尔纳还提出了“内环境恒定”学说，对以后控制论概念的形成产生了深远的影响。
著作有《实验医学研究导论》、《胃液及其营养上的作用》、《胰液对脂肪消化的功能》、《交感神经对脉管运动的意义》、《肝脏的造糖》等。
1878年2月10日卒于巴黎。
贝尔纳生前享有很高的声望，他去世时，国会投票通过为他举行国葬。为一个科学家举行这样盛大的葬礼，在法国是头一回，在世界上也是头一回，而且，至今也少见。

三  点评贝尔纳的三个贡献
贝尔纳（1813-1878）法国著名生理学家，他一生有三项重大贡献，一个是将经典物理学中的“平衡”，“稳定”的理论引入医学，创立了生命的“内环境稳定”的理论。这个理论成为医学的最基本的理论，这个理论是医学中诊断患者是否患病的理论根据，即医生所谓诊断疾病就是看患者机体的平衡稳定机制是滞发生了紊乱，同时，这个理论也是现代医学治疗所依据的基本理论，所谓治疗，就是恢复机体原有的平衡、稳定。贝尔纳的第二大供献是创立了生理学的实验方法，这些方法到目前仍是现代医学临床和基础科研所使用的方法，正因为如此，现代西学被称为“实验医学”。总之，贝尔纳为现代医学提供了主要的理论依据和主要的实践手段，因此，应该称贝尔纳为现代医学之父。我们此处，主要论述应激问题，所以主要介绍贝尔纳与内环境稳定理论有关的问题。关于他在实验方法方面的贡献暂时省略。
贝尔纳的第三个重要贡献是最后完成了细胞理论。这个重要贡献是许多人没有注意的问题。在现有的生物学史和医学史中，认为细胞理论是由施来登和施旺创立的，并到此为止。这种分析陈述是不全面的。施来登和施旺两人“创立”细胞理论是事实。但是，细胞理论还有一个“最后完成”的问题。这个问题没有引起研究者的注意。按现在系统理论的观点，细胞理论是机械论、还原论的产物。将复杂的生命运动归结为细胞的活动是片面的，不正确的。细胞只不过是生命系统中的一个物质层次。细胞处于复杂的相互作用之中。正是这些相互作用，才反映了生命的本质。而一个细胞自己的单纯的状态，并不能代表整体的状态。系统论与还原论是根本不同的两种观点。当我们站在系统论立场上指出还原论错误的同时，也应该认识到还原论产生的时代背景和历史必然性。我们不可能要求在当时科学水平的人们产生系统论思想。但是，当我们回顾历史的时候，却惊喜地发现，尽管当时的人们无法一步走到系统论的程度，他们还是在潜意识中感觉到单纯的细胞理论距生命整体较远，并缺少可操作性。无法在临床数据中广泛应用。正是为了解决细胞与整体之间的关系，法国的贝尔纳创立了一套“内环境平衡”的理论。这个理论以细胞理论为核心，解决了细胞与整体之间的关系问题，使细胞理论在临床实践中得以实行。（即“初步给出一个说法”。不论这个说法正确与否，它的意义在于“可以按此方向行动”。正确与否是一回事，能否行动是又一回事。）也正因为在临床实践中得以实行，才最终确立了细胞理论的存在。因为贝尔纳的工作，临床医学正式进入细胞医学阶段。与此同时，贝尔纳所倡导的实验方法，也被现代医学所接受。现代医学又称为细胞医学和实验医学。这都是与贝尔纳的工作分不开的。现代医学有许多开创者，而贝尔纳是现代医学的定型者、完成者。可以相当于物理学中的牛顿。当然，贝尔纳没有牛顿那么大的名气。
四  介绍贝尔纳“内环境稳定”的理论
　　有机体自身具备周密而灵活的调节机制是贝尔纳生理学的核心观念。沿着这条思路他发现并阐明了血管舒缩神经的功能。血管舒缩神经可以使血管舒张或收缩从而改变血液的流量，而血流量和血液成份一样和机体的许多功能活动相关。1857年，贝尔纳提出了“内环境”（milieu interieur）概念。他集出色的实验技巧和卓越的科学思维能力于一身，逐步充实和发展他自已的思想。他认为动物的生活需要两个环境：肌体组织生活的内环境和整个有机体生活的外环境。细胞和组织只能生活在血液或淋巴构成的液体环境中（即组织液），不可能像整个有机体一样直接与外界环境接触。组织液不仅为组织提供营养，而且也是细胞或组织之间相互联系的主要通道。对高等生物来说内环境的相对稳定是生命能独立和自由存在的首要条件。内环境的稳定意味着高等生物是一个完美的有机体，能够不断地调节或对抗引起内环境变化的各种因素。
在大量生理学实验基础之上，贝尔纳提出了“内环境恒定”学说。贝尔纳认为，复杂的动物身处两个环境之中，一个是外环境，生物体置身于其间；另一个为内环境，是身体组织的各个部分赖以生存之处。在外环境中，并不发生生命进程中的那些活动，生命的进程只发生在液相的内环境中。他用一句名言高度概括总结了这一思想：“内环境的恒定是自由和独立的生命赖以维持的条件。”在高等动物体内，体温和血液中酸碱度的恒定等，都是内环境恒定的具体体现。由此高等动物才能在瞬息万变的环境中维持自己特定的生命活动，而那些低等动物，如两栖、爬行类的蛇等，因缺乏恒定的体温调节机制，故而只能以“冬眠”的形式度过寒冬。贝尔纳认为，在高等动物中，内外两个环境之间存在着相当密切的内在联系，以致于在它们之间建立起的平衡就像有一架极为灵敏的天平在持续地和精确地补偿着一样。贝尔纳这一出色的思想引起了20世纪生理学家们的广泛共鸣。本世纪美国生理学家坎农以“内稳态”这一词来刻画内环境恒定的机制，并以丰富的实例证实了这一机制。更重要的，从“内稳态”这一机制中还引伸出了许多新的概念和术语，如反馈、回路、伺服机构等，它们是控制论思想的先驱。
在此意义上，贝尔纳不仅仅只是一位以卓越的活体解剖技术而著称的实验生理学家，他还是一位具有理论头脑的生物学家。他的名著《实验医学导论》至今仍享有崇高的声誉。贝尔纳不愧为现代实验生理学的奠基者。
内环境是体内细胞生存的直接环境，细胞对这个内环境的要求是苛刻的。它们要求一定的温度一定的PH，一定的渗透压，总之，一定的物理条件和化学条件。但细胞本身的代谢活动不断地将热和CO2以及其他代谢废物排放到内环境中，同时又从内环境中吸收O2和营养物质。这些都会使内环境的物理性质和化学性质发生变化。此外，生物体所处的外界环境是经常变化的。外环境的变化也会影响内环境。这些情况说明，内环境的稳定只能是动态的稳定，是在一定范围内的稳定。生物能够通过多种调节机制，使内环境的变化在很小的范围内浮动。例如，人在正常活动下，每日产热量为12.55×106J。而体温变化范围不过36.5℃～37.5℃；人每日代谢要产生大量的二氧化碳，但血液pH的变动却只限于7.35～7.45之间；人输血200mL之后，很快血量就恢复到正常。
内环境稳定这一概念是十九世纪法国生理学家贝尔纳提出的。他指出，动物保持它的内环境稳定的能力是它生存的条件。又说，所有的生命机制，尽管多种多样，只有一个目标，就是保持内环境的稳定。维持内环境稳定的主要调节机制是反馈。所谓反馈，简单地说，就是一个系统本身工作产生的效果反过来又作为信息进入这一系统，指导这一系统的工作。例如，夏日炎炎，体内产生的热引起发汗而使体温不至于上升；各种酶促使反应的产品积累到一定数量时，反应就达到平衡，如果把产品取走，反应又可进行。这两例都是反应的产品反过来抑制反应的进行，是“负反馈”。另一类是反应的产品促进反应的进行，是“正反馈”。很多正反馈都是有害的，因它常导致失控。例如，当病人体温升高到40℃，负反馈机制被破坏而发生正反馈时，热量产生更多，体温继续上升，病人可因此导致死亡。
生物体的调节机制十分复杂，生命的一切过程都是处于生物体本身的调节控制之下的。一个小小的简单活动，例如，抬脚迈步，就涉及多块肌肉的协调活动。生物体的代谢、生长、生殖、发育等十分复杂的过程之所以有条不紊地进行，正是由于生物体具有自我调节控制的能力。有了这种自我调节控制的能力，生物体才能作为一个整体，表现完整有序的生命过程。
关于内环境相对稳定及其调节机理，贝尔纳掌握了一些实验证据，但更多的是天才的推断和猜测。他的这一超时代的思想，其同时代人是很难理解的。一个世纪过去了，人们清楚地看到贝尔纳的思想代表了现代生理学发展的基本方向，并且在继续影响生理学的发展。人们才清楚地意识到1867年贝尔纳出版的14卷本《医学实验生理学教程》把生理学从整体上提高到了一个新的水平。贝尔纳被公认为生理学界最伟大的科学思想家。所谓科学思想家不是单纯的科学家，不仅埋头于一个个具体问题的研究，而且有自己特有的思想指导自己的实践。科学思想家也不是单纯的思想家只凭推理得来整齐的体系或建立空中楼阁。贝尔纳之后，美国生理学家亨德森和坎农等继承和发展了他的思想，科学地揭示了内环境。

五  王志均关于贝尔纳内环境稳定问题的论述：
北京医科大学生理教研究主任王志均教授在其著作《生命科学今昔谈》中有一段关于贝尔纳环境问题的论述，摘录如下：
贝尔纳认为，机体生存在两个环境中，一个是不断变化的外环境，另一个是比较稳定的内环境。内环境是围绕在多细胞动物细胞周围的体液，包括血液、淋巴、组织液等。深居于机体的内部，为机体的细胞提供了一个适宜的生活环境。内环境本身的一个很大特点，就是它的理化性质变动得非常小。例如它的组成成分的数量和性质，都是相当恒定的。如以狗的血清和组织液内所含的离了相对成分来说，（以Na为100来计算），则K为6.62、Ca为2.8，Mg为0.76，Cl为139。而且所有哺乳动物和人，其血清和组织液中的离子成分非常相近。再如血液的PH值，正常时为7.4，它的变动范围一般仅在7.35-7.47，最大变动范围在7.0-7.8，超过这个限度，机体就不能生存了。这是多么令人惊奇的稳定程度！这里不妨再举一个例子，18世纪英国的一个实验生理学家勃莱登于1775年进行的自己身体的实验指出：如果空气干燥，人可以在120℃室温下停留15分钟，并无不良反应，全温仍可保持稳定。在此温度下，只用13分钟，就可使一盘牛肉烤熟。这说明人或高等动物的维持休温恒定的能力是极强的。但需要注意，若在温度饱和的空气中，室温虽只有48-50℃，人只能耐受很短的时间，这是因为汗液不能蒸发的缘故。也正是由于内环境变动得非常小就能在机体的外环境不断变化的情况下，使细胞有更大的生活自由。贝尔纳还观察到，高等动物机体许多特性保持的恒定程度比低等动物的要大。他认为，这种差异是由于在进化上逐渐发展了一个内环境的缘故。根据这些观察，他总结出一句话：“内环境恒定是（机体）自由和独立生存的首要条件。”这被有识之士认为是贝尔纳对生命现象高度概括的具有丰富内容的一句名言。贝尔纳认为，身体内所有的活命机制尽管种类不同，功能各异，但只有一个目的，那就是：使内环境保持恒定。这也是他的一个高度概括的极为精辟的见解。因为一旦内环境恒定遭到破坏，生命即告终止。这样看来，对多细胞动物的细胞来说，内环境不仅提供了一个供应营养物质和排除代谢尾产物的媒介，而且也提供了一个稳定的生活环境。（第119—120页）
人体进行新陈代谢的过程，实质上是一系列复杂的、相互关联的生化反应的过程。而且主要是在细胞内进行的。这些生化反应都离不开水。体内水的容量和分布以及溶解于水的电解质浓度都由人体的调节功能加以控制。使细胞内和细胞外体液的容量、电解质浓度、渗透压等能够经常维持在一定的范围内。这就是水与电解质平衡。这种平衡是细胞正常新陈代谢所必需的条件，是维持人体生命，维持各脏器生理功能所必需的条件。但是，这种平衡可能由于疾病、创伤、感染等侵袭或不正确的治疗措施而遭到破坏。如果机体无能力进行调节，或超过了机体可能代偿的程度便会发生水与电解质紊乱。当然，水与电解质平衡紊乱不等于疾病本身。它是疾病引起的后果。或同时伴有的现象。讨论和处理水与电解质平衡紊乱问题，不能脱离原发病的诊断和治疗。不过，当疾病发展到一定阶段，水与电解质平衡紊乱问题甚至可以成为威胁生命的主要因素。因此，对于每一个临床医生来说，正确理解水与电解质平衡紊乱问题的基本概念和生理原则，对于提高医疗质量，特别是救治危重病人都十分重要。人体的组织由内部含有体液的细胞组成，而细胞又浸浴在体液之中，于是，构成了两大体液间隙：细胞内液间隙和细胞外液间隙。细胞外液成为细胞的内环境。这两种体液固然有着明显的差异，各种电解质的浓度截然不同，但是两者之间却维持着相应的平衡。人体水与电解质如此组成和平衡，在生理上有2意义。它的由来应该追溯到生命的起源。大家知道，地壳年令约40亿年，海洋的形成约15—20亿年，早期海洋沉积物少，几乎是淡水，由于陆地上各种各样矿物质，或多或少溶在水里，由河流灌入海洋，海水的成分发生了改变。按地质年代划分，寒武纪以前，远古的海洋内，钾的含量远较现代海洋为高。（每升100毫克以上）。而钠盐的含量较少。到7亿年前，海洋的钠盐的含量才达到现在的60%。生命起源于海洋，海水具有维持生命的微妙性能：
1 海水不仅是电解质的溶剂，也是氧和二氧化碳的溶剂。但是二氧化碳易于挥发，很容易从海面逸散。
2 海洋容量很大，海水的温度、氢离子浓度和渗透压都较稳定。
3 海水的成分改变极为缓慢，以亿年计，才显示其变化。
海洋的上述性能，为生命的维持和发展，提供了理想的环境。人类以及其他脊椎动物的细胞内液具有普遍的共性，即钾的含量较高，与细胞外液不同。根据推测，人类细胞内液的电解质组成近似寒武纪以前，远古时期的海水，与现代的海水不同。这是生命起源于海洋的一种遗迹，也是一个佐证。亿万年过去了自然的演变使地球经历了无数的变化。海水的组成变了，海内生物也相继适应了这个环境的变化。随后，有的生物脱离了广阔的海洋，向陆地迁移。这些生物在迁移的过程中，在它们的体内带上了个小“海洋”，把海水环境封闭在一个狭小的细胞外间隙中，成为体液的一个组成部分。这样，生物生存的环境变了，但是，细胞的内环境仍然不变。昔日的海水，相当于今日的细胞外液，细胞依然浸浴在海水之中。这是生物进化中耐人寻味的演变。
细胞内液——相当于寒武纪前远古的海洋。
细胞外液——相当于寒武纪后，现代以前的海洋。
一个富有兴趣而重要的问题是：内环境是怎样发生的？这曾经引起过许多科学家的研究和注意。一般认为，生命起源于海中。在海中，生物从最原始形式发展到较复杂的形式。此后，有的仍旧居住在海中，有的则移向谈水，有的甚至进而移行到陆地上生存。单细胞生物生活在海中，它的环境只有一个，那便是它周围的水。水可以向它提供食物和氧气，又可以把它排泄出的废物带走。这样，它的命运也便完全由这个外环境（水）来决定。水在，就可以继续生存，水枯，就不能免于死亡。但是海水的量是那么浩瀚，海水的性质变动得也非常慢。由于海水的比热比较高，大量的热也只能使海水的温度产生极小的变化。由于海水的粘滞度比较大，在剧烈的机械动荡下它受的影响也很小。因此，对单细胞生物来说，环境是很稳定的。但是，由单细胞发展为多细胞生物，情况就不同了。若仅依靠水为唯一的环境，那么，那些在外面的细胞离海水近，就会“近水楼台先得月”，而那些深居于内部的细胞，就会因为得不到营养，排泄物不能排泄而死亡。生物进化也就不可能。但是，正是由于产生了内环境，才敲开了生物进化的第一道大门。如果我们比较一下不同动物体液内所含的离子的相对成分，就会发现一个重要现象：从低等到高等动物，包括谈水动物和陆生动物，它们体液中的离子成分非常相似。因此，使人推想，它们是否有一个共同来源？在20设计20年代，麦卡拉姆曾提出一个重要理论：一切动物的体液皆导源于海水。他认为，原始有机体的细胞是与其周围的海水相适应的。随着动物的进化，体腔与外界隔开，被包入体内的体液，虽然经多种演化，但是，还保持其在体腔封闭前与原始海水相似的成分。如果这个论断是正确的话，那么，我们的血液只不过是经过了或多或少改变的海水而已。但是为什么我们人的血清比海水含有相对更多的钾和更少的镁?呢？麦卡拉姆认为，根据地质学家的估计，原始的或古代的海水中含有比现代海水更多的钾和更少的镁。该时以后，由于不同的化合物沉积于海底，以及江河逐渐冲刷陆上的一些盐类到海里，就使得现代的海水含有更少的钾和更多的镁。麦卡拉姆还相信，脊椎动物发源于原始脊椎时代的海水中。那时海水的成分与现代脊椎动物的血清的离子成分极为近似。这样，原始脊椎时代海水的成分，却由脊椎动物的细胞外液保持下来。总之，麦卡拉姆观点的要点是，生命在若干万年前发源于海水中。不同动物的血液系统在不同的时间封闭起来与海水隔离，但它们的后代的血液成分，却一直由于遗传关系原封不动地保存下来。以上麦卡拉姆关于内环境导源于海水的理论看起来确实是够吸引人的，但是，后来的研究者认为，他的看法显得太简单了。这是他的理论的最大的弱点。如果我们把海中的一个无脊椎动物，例如海蟹，放置在稀释的海水中，那么，我们会看到，它体内的盐类会逸出到周围水中。如果我们将钾离子注入这个动物的体内，很快就会看到钾离子也由体内逸出到周围水中。这说明离子是可以透过动物的体表面的。因此，动物的血液系统在进化中封闭后，不可能长期保持其成分不变。它与外环境必然存在着一种主动的生理过程（如排泄器官起着泵的作用）以维持二者之间的动态平衡。如果以上观点是正确的话，那么我们将会看到，当动物的排泄器官在进化中变得更为有效时，它的血清和海水成分的差别将越来越大。最后，关于内环境来源于海水的理论，可以作如下几点结论：
1 在过去很早的一个时期，海水的成分适宜于生命的发生，生命是发源于海中。
2 今日的动物，虽然都是多少万年以来沿着不同的进化道路演变的产物，但它们体液中的离子成分却非常的相似。这使人设想：体液来源于原始的海水。
3 原始的海水比现代海水含有更多的钾和更少的镁。而正是那个时候，海水的成分与今日动物血清的成分极为相似。
4 自从动物的体腔与原始海水隔开以来，其血清的成分并不是静止地靠遗传影响保留下来的，而是靠主动过程的泵的作用，与外环境保持着动态平衡。排泄器官起着重要作用。动物越进化，其维持内环境与现代海水成分的差别的能力就越强。（《生命科学今昔谈》第210—213页）

六  内环境来源于海水的理论
内环境稳定概念提出之后，人们又提出一个新的问题：生命的内环境来源于何处？这样就引出了关于内环境来源于海水的设想，下面介绍一下有关研究：
下面再引用一篇王志均教授的文章，也是关于内环境恒定内容的：
《内环境来源于海水的理论》
一百多年前，法国著名的实验生理学家克劳·贝尔纳（1813-1878）认为，机体生活在两个环境中，一个是不断变化的外环境，另一个是比较稳定的内环境。内环境是围绕在多细胞周围的体液，包括血液、淋巴和组织液等，居于机体的内部，为机体的细胞提供一个适宜的生活环境。但一个富有兴趣而重要的问题是：内环境是怎样发生的？一般认为，生命起源于海中，在海水中，生命从最原始形式发展到较复杂的形式。此后，有的仍居住在海中，有的则移向淡水，有的甚至进而移行到陆地上生存。单细胞生物生活在海中，它的环境只有一个，那便是它周围的火，水可以向它提供食物和氧气，又可以把它排泄出来的废物带走。这样，它的命运也便完全由这个外环境（水）来决定，水在就可以继续生存，水枯就不能免于死亡。但海水的量是那么浩瀚，海水的性质变动得也非常慢。由于海水的比热比较高，大量的热也只能使海水的温度产生极小变化。由于海水的粘度较大，在剧烈的机械动荡下它受的影响也很小。因此，对单细胞生物来说，环境是很稳定的。但由单细胞发展为多细胞生物，情况就不相同了。若仅依靠水为唯一的环境，那么，那些在外面的细胞，离海水近，就会“近水楼台先得月”，那些深居于内部的细胞，就会因得不到营养，排泄物也不能排出而死亡。生物进化也便不可能。但正因为产生了内环境，才敲开了动物进化的第一道大门。如果我们比较一下不同动物体液内所含的离子的相对成分，就会发现一个重要现象：从低等到高等动物，包括淡水动物和陆生动物，它们体液中的离子成分非常相似。因此，使人们推想，它们是否有一个共同来源？在本世纪二十年代，麦卡拉姆曾提出一个重要理论：一切动物的体液皆导源于海水。他认为原始有机体的细胞是与其周围的海水相适应的。随着动物的进化，体腔与外界隔开，被包入体内的体液，虽然多种演化，但还保持其在休腔封闭前与原始海水相近似的成分。如果这个论断是正确的话，那么，我们的血液只不过是经过了或多或少改变的海水而已。但为什么我们人的血清比海水含有相对更多的钾和更少的镁呢？麦卡拉姆认为，根据地质学家的估计，原始的或古代海水中含有比现代海水更多的钾和更和的镁。那时以后，由于不同的化合物沉积于海底以及江河逐渐冲刷陆上的一些盐类到海里，就使得现代的海水含有更少的钾和更多的镁。麦卡拉姆还相信，脊椎动物发源于原始脊椎时代的海水中，那时海水的成分与现代脊椎动物血清的离子成分极为近似。这样，原始脊椎代海水的成分，却由脊椎动物的细胞外液保持下来。总这，麦卡拉姆氏观点的要点是：生命在若干万年前发源于海中。不同动物的血液系统在不同的时间封闭起来与海水隔绝，但它们的后代的血液成分，却一直由于遗传关系原封不动地保存下来。以上麦卡拉姆关于内环境导源于海水的理论，看起来确实是够引人的，但后来的研究者认为，他的看法显得太简单了。这是他的理论的最大弱点。如果我们把海中的一个无脊椎动物，例如海蟹，放置在稀释的海水中，那么我们会看到，它体内的盐类会逸出到周围水中。如果我们将钾离子注入到这个动物体内，很快就会看到钾离子也由体内逸出到周围水中。这说明，离子是可以透过动物的体表面的。因此，动物的血液系统在进化中封闭后，不可能长久保持其成分不变，它与外环境必然存在着一种主动的生理过程（如排泄器官起着泵的作用），以维持二者间的动太平衡。如果以上观点是正确的话，那么，我们将会看到，当动物的排泄器官在进化中逐渐变得更为有效时，它的血清和海水成分的差别就越来越大。最后，关于内环境来源于海水的理论，可作如下几点结论：
①在过去很早的一个时候，海水的成分适宜于生命的发生，生命于是发源于海中。
②今日的动物，虽然都是多少万年以来沿着不同的进化道路演变的产物，但它们的体液中的离子成分却非常相似。这使人设想：体液来源于原始的海水。
③原始的海水比现代海水含有更多的钾和更少的镁，而正是那个时候，海水的成分与今日动物血清的成分极为相近。
④自从动物的体腔与原始海水隔开以来，其血清的成分并不是静止地靠遗传影响保留下来的。而是靠主动过程的泵的作用，与外环境保持着动态平衡。排泄器官起着重要的作用。动物越进化，其维持内环境与现代海水成分的差别的能力就越强。
下面看一段前卫生部长陈敏章主编的《临床水与电解质平衡》一书中有关内环境恒定的叙述：人体进行新陈代谢的过程实质上是一系列复杂的、相互关联的生化反应的过程，而且主要是在细胞内进行的。这些生化反应都离不开水。体内水的容量和分布以及溶解于水中的电解质浓度都由人体的调节功能加以控制，使细胞内和细胞外体液的容量、电解质浓度、渗透压等能够经常维持在一定的范围内。这就是水与电解质平衡倾家荡产种平衡是细胞正常代谢所必需的条件，是维持人体生命，维持各脏器生理功能所必需的条件。但是，这种平衡可能由于疾病、创伤、感染等侵袭或不正确的治疗措施而遭到破坏。如果机体无能力进行调节或超过了机体可能代偿的程度，便会发生水与电解质紊乱。当然，水与电解质平衡紊乱不等于疾病的本身，它是疾病引起的后果或同时伴有的现象。讨论和处理水与电解质平衡紊乱问题，不能脱离原发疾病的诊断和治疗。不过，当疾病发展到一定阶段，水与电解质平衡紊乱甚至可以成为威胁生命的要主要因素。因此，对于每一个临床医生来说，正确理解水电解质平衡的基本概念和生理原则，对提高医疗质量，特别是求治危重病人都十分重要。人体的组织由内部含有体液的细胞组成，而细胞又浸浴在体液之中，于是构成了两大体液间隙：细胞内液间隙和细胞外液间隙。细胞外液成为细胞的“体内环境”。这两种体液固然有着明显的差异，各种电解质的浓度截然不同，但两者之间却维持着相应的平衡。人体内水和电解质如此组成和平衡，在生理上有重要意义，它的由来，应该追溯到生命的起源。大家知道，地壳年龄约40亿年，海洋的形成约15-20亿年。早期海洋沉积物少，几乎是淡水。由于陆地上各种各样态物质，或多或少溶在水里，由河流灌入海洋，海水的成分发生了改变。按地质年代划分，寒武纪以前远古的海洋内，钾的含量远较现代海洋为高（每升100毫克分子以上）而钠盐的含量较少。到7亿年前，海水的钠热含量才达到现在的60%，生命起源于海洋，海水具有维持生命的微妙性能：①海水不仅是电解质的溶剂，也是氧和二氧化碳的溶剂。但一氧化碳量子挥发，很容易从海面逸散。②海洋容量很大，海水的温度、氢离子浓度和渗透压都较稳定。③海水的成分改变极为缓慢，以亿年计，才显示其变化。海洋的上述性能，为生命的维持和发展，提供了理想的环境。人类以及其他脊椎动物的细胞内液具有普遍的共性，即钾的含量较高，与细胞外液不同。根据推测人类细胞内液的电解质组成近似寒武纪以前远古时期的海水，与现代海水不同。这是生命起源于海洋的一种遗迹，也是一个佐证。亿万年过去了，自然的演变使地球经历了无数的变化。海水的组成变了，少纳生物也相继适应于这种环境的变化。随后，有的生物脱离了广阔的海洋，向陆地迁移。这些生物在迁移的过程中，在他们的体内带上了“小海洋”，把海水环境封闭在一个狭小的细胞外间隙中，成为体液的一个组成部分。这样，生物生存的环境变了，但细胞的“内环境”仍然未变，昔日的海水相当于今天的细胞外液，细胞依然浸浴在海水之中。这是生物进化中耐人寻味的演变。

杨鸿智 · 2005-12-13 02:25:37

第161篇  坎农的“内稳态”
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net
一  坎农的生平
坎农，沃尔特B.（Cannon，Walter B.1871—1945），美国生理学家。出生于美国威斯康星，求学于哈佛大学，主修医学。
1871年10月19日生于威斯康星州的普雷里德欣
1896年和1900年先后在哈佛大学医学院获医学学士和博士学位，
1900年大学毕业后，他在哈佛大学讲课，咨询，从事研究，一直干了42年。
1906年起任该校生理学教授。
1912～1942年任波士顿儿童医院和彼得-本特和布里格姆医院的生理学顾问。第一次世界大战期间任军医  。
1929～1930年作为访问学者赴法。
1935年来华在北平协和医学院工作半年。为中美学术交流和促进中国生理学的发展作出了突出贡献。
1936～1938年任美国卫生局主席，积极参加西班牙共和政府反对德意法西斯军队的斗争。
30年代末，在援华抗日医药机构和联合援华救济委员会中工作。
第二次世界大战期间  ，任美国休克和输血研究委员会理事会主席。
1942年在哈佛大学医学院退休。
1945年10月6日卒于新罕布什尔州的富兰克林。
他被选为美国科学院院士（1914起）。
他的主要著作有：
《消化作用的机械因素》（1911年）
《痛苦、饥饿、恐惧和愤怒的身体变化》(1915，1929)、
坎农在研究内分泌学和生理学的过程中，作出了对心理学具有意义的几项发现。其中关于情绪及其对消化过程的影响的研究特别重要。对该领域的进一步研究使他发现了在情绪、压力和组织需要的影响下其他一些适应性生理变化。这些发现在其《痛、饥饿、恐惧和愤怒时的身体变化》一书中得以报告。该书对W.詹姆斯的情绪理论提出了批评。詹姆斯-兰格理论认为，生理反应先于情绪显露，也就是说，如果心率加快或肌肉紧张等身体变化没有发生，则情绪就不会出现。坎农的替代理论（现在称之为坎农一巴德情绪说）认为，情绪是一种应急反应，这种反应使身体指向需要源，以便应付这种应急。坎农把下丘脑定义为情绪行动的控制中心，把肾上腺定义为压力下身体能源的动员。
《身体的智慧》(1932，1939)、
他在内分泌腺特别是肾上腺方面的研究揭示了激素在应付紧急状态中的重要作用。1931年他发现有些神经末梢能释放一种类似肾上腺素的物质——交感素。证明肾上腺髓质和交感神经系统在维持身体内环境稳定中有重要作用。1932年他把这方面的研究总结为《身体的智慧》一书。
《外伤性休克》（1935）
坎农在第一次世界大战期间研究了外伤性休克的效应，并将其研究结果写成《外伤性休克》（1935）一书。他发现了一种刺激心脏活动的激素，并将其命名为“交感素”。于是，其他一些有关自主神经系统的发现随之而来，导致了他对“体内平衡”概念的系统阐释。这一概念有力地影响了心理学和其他学科。
《一种研究方法》(1945)。
《研究者的道路：一个科学家研究医学的经验》
二  坎农“内稳态”理论的内容
生理学研究了人的许多平衡现象和机制，提出了生理学的“平衡”概念。主要涉及两方面的内容：一是机体与环境的平衡；二是机体内部生理活动的平衡。对于机体内部生理活动的平衡，研究得更为深入具体，建立起“对偶平衡”、“拮抗平衡”以及“水电平衡”、“酸碱平衡”等概念。用以描述心脏跳动、一呼一吸、隔肌升降、胃肠蠕动、水电、酸碱、血糖等的矛盾关系，以及抗原与抗体的对抗，特异病原与特异病理的对应，抗菌药与病原微生物的对应等矛盾运动，所呈现的平衡状态。研究证明，这些“平衡”与健康密切相关，而疾病与这些“平衡”的“失衡”密切相关。形成了纠正“失衡”的平衡疗法。但是，生理学和整个医学的进一步研究却发现：
第一，在这类“平衡”现象中，每一种平衡都只是人的生理过程的某一功能项的特定状态。能够用平衡来定义或描述的功能毕竟只是一部分。还有许多功能项不能用平衡来定义或描述。因此，要用生理上任何一种具体的平衡来定义健康都是不可能的。而要从整体上把健康定义为平衡，更不可能揭示出其确切的内涵。
第二，平衡概念有很大局限性。它本身不表征是什么水平或什么指标值上的平衡，因而不能直接界定是否健康。必须补充以特定的正常值才能界定健康。许多平衡所以与健康相对应，关键在于是否平衡，而在于其平衡保持在正常值上。例如，脉搏、血压、酸碱、血糖等等。健康与否，都要由是否符合正常值来判定。只有保持正常值上的平衡，才是健康的。高于或低于正常值的平衡并不健康。这是因为平衡概念只反映矛盾双方在比值上的等价关系，不反映参与“比”的“值”有多大。由于变量的变化，从极大到极小有无限多个梯度，因而其比值的平衡可以建立在无限多个梯度上，究竟在哪一个数值上的平衡才是健康的，它本身无从界定。只能用表征健康的正常值才能界定。因此，真正能定义健康的不是平衡，而是正常值。
第三，健康包含着大量非平衡现象和机制，甚至可以说生命在本质上是非衡的。从医学书籍的情况来看，例如人的生命全过程的抛物线轨迹，是生长与死亡的不平衡，整体生化反应的不平衡，离子浓度的不平衡，物质、能量信息运动的不平衡等等，都是重要的非平衡现象。
第四，健康还包含着大量不能用平衡概念来讨论的内容。这主要是建立和保持健康状态的内在动力、活动机制等。例如，现代科学所揭示有序化的机制，各种自组织和自调节机制，等等。总之，用平衡概念来定义健康之所以困难，一方面是由于平衡概念本身的局限，它无法包容人的健康的复杂而深刻的内涵。另一方面是由于人的健康本身既包含着某些平衡现象，又包含着许多不平衡现象和不能用平衡来描述的现象。而就人的生命和健康的本质来讲，是非平衡的。明确地认识人的生命和健康的非平衡本质是20世纪中叶以来科学发展的得要进展。
平衡概念的局限性在医学界早就引起了注意。19世纪以来，医学家们已开始寻找和建立比平衡更丰富、更深刻的新概念。其代表性成果是“内稳态”概念的建立和发展。20世纪初，美国生理学家坎农第一次明确指出了平衡概念的局限性，提出了包括和强调调节机制在内的“内稳态”概念。这在生理学上是一个重要的进步。他在《正常状态的生理调节：有关生物内稳态的一些试验性假设》（1926）一文中指出：“身体内体液的稳定状态通常是内一系列生理反应所维持的，也就是一些较之单纯的理化平衡更为复杂过程使然。因此，用一个特殊的词来标示它是比较合适的，‘内稳态’，可用来指有机体的稳定性。”他在《生理内稳态的组织》（1929）一文中进一步指出：“平衡这个词本来可用于指这种恒定的况，然而这词早已用在封闭系统内相对说来是单纯的理化状况，而已有精确的含义，即指在封闭系统内已知的种种力达成平衡。保持身体内的大部分稳定状态的协调的生理反应是很复杂的、很特殊的。1926年我已建议用一个特殊的词来指这种状态，这个词就是‘内稳态’。”他在《躯体的智慧》（1932）一书中系统地阐述了内稳态概念。建立了内稳态学说。提出“在物体内部保持恒定的状态可以叫做平衡。这个词应用于相对简单的物理化学状态时，意思是表示在一个闭合系统中已知诸力处于平衡。保持生命体内大多数稳定状态的协调一致的生理过程，对于生物来说，如此之复杂，如此之专门化——包括脑、神经、心脏、肺、肾、脾等器官都要协调一致地工作——以致促使我提出表示这些状态的专门名称：稳态。这个词不是某种固定不变的事物，表示一种停滞状态。它表示这样一种情况——一种可变的而又保持相对恒定的情况。”坎农所注意和强调的不是稳态本身，而是其机制。这是内稳态概念与平衡概念的根本区别，也是深入到健康和疾病的内在本质的重要步骤。他从代谢和调节方面对保持内稳态的机制作了初步阐述。坎农的“小朋友”维纳在控制论的研究中，提出“负反馈”原理，对“内稳态”的机制有了更深刻的说明。他在《控制论或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》（1948）一书中提出：“一定形式的反馈不仅是生理现象中常见的例子，而且它对生命延续也是绝对必要的。我们内部组织中必须是一个由恒温器、氢离子浓度自动控制器、调速器等等构成的系统，它相当于一个巨大的化学工厂。我们把这些总起来叫做内稳态机构。”现代系统论研究的一个重点问题，也是系统保持稳定的机制，明确强调这种“稳定态”与“平衡”有着原则性区别。一般系统论的创始人贝塔朗菲指出：“稳定态与真正的平衡保持一定的距离，因此，与平衡态相反，象生命系统的情况那样能够做功。而且，尽管发生了不间断的不可逆过程（组分的输入和输出建设和破坏），这个系统的组分保持不变。”1963年，在英国剑桥大学召开的以“内稳态和反馈机制”为主题的讨论会，对“内稳态”作了更深刻全面的定义和说明：“内稳态在其最广的含义上，包括了使有机体大多数稳定状态得以保持的那些协调的生理过程。类似的一般原理也可应用于结构层次的其他水平的稳定状态的建立、调节和控制。必须强调指出，内稳态并不意味着没有变化，因为内稳态是调节机制的作用所向，可随时间的推移而发生变动。然而通过这种种变化却仍保持在或多或少地紧密的控制之下。内稳态的根本特征就在于一些因素的相互作用，使得能在给定的时间保持给定的状态。”20世纪中期以来，在心理学、精神现象学等领域的研究中，人们越来越明确地指出，心理的以及与此相关的生理的、行为的过程，都不能简单地用“平衡原理”来表达，提出了一生活费列新观点称：“简而言，我们的观点可定义为‘在动态平衡原理之外’”。一个多世纪以来，医学对人的生命的本质、健康的本质的研究，不仅在理论上从“平衡”进到了“稳态”，更重要的是已经从宏观的“稳定状态”深入到建立和保持这种稳定状态的“内部机制”。稳态的“根本机制是一些因素的相互作用”。认识到，健康的本质并不在于外观的“稳定状态”，而在于建立和保持这种稳定状态的内在机制，即“协调的生理反应”，“协调机制”是否正常。因此，保持健康的根本点不在于那种宏观的稳定状态，而在于调节控制那些建立和保持这种状态的具体机制。
坎农曾在哈佛受过良好医学生理学训练。通过对休克的研究，他清楚地意识到这种身体不能自我维持的生理状态是机体调节机制衰竭的结果。他认识到全身生理过程的调节像温度、代谢率、血糖水平、心博率和呼吸速率的调节等并不是完全像亨德森所强调的那样依靠血液的缓冲作用，还要靠甚至更主要是靠神经系统和内分泌系统的相互作用来实现。这是一个异常复杂的问题。坎农先研究了脊椎动物身体上调节不随意反应如营养，血管、生殖机能自主神经的交感分支。他发现交感神经系统起着主导作用，实际上控制着身体的其他调节系统。例如当气温升高时，交感神经系统一方面使皮肤表层的毛细血管舒张并刺激汗腺分泌汗液，另一方面促使肾上腺释放更多的肾上腺素到血液加速身体的代谢过程。这些相互作用的结果将使体温维持相对恒定。通过对肾上腺髓质机能的深入研究，坎农认识到肾上腺髓质的机能本质上是一种适应机制，一种有助于动物准备好逃跑或战斗应付紧急情况的机制。坎农通过对交感神经系统和与此相关的内分泌功能的研究，对贝尔纳的内环境理论有了更深刻而具体的理解。1932年他在《人体的智慧》一书明确提出了内稳态理论。
   内稳态这一术语描述了维持内环境稳定的自我调节过程。他提出内环境的稳定不是靠使生物与环境隔开，而是靠不断地调节体内的各种生理过程。稳态是一种动态的平衡不是恒定不变的；各个组成部分不断地改变，而整个系统却保持稳定。坎农虽然认识到了身体内环境的稳态是神经、内分泌以及血液缓冲作用的结果，但其具体作用机制仍然有待进一步探讨。坎农确信生命现象不能完全分成物理化学过程，即生命系统各部分的结构及其相互作用与简单的物理化学过程不同。他将生物体视为一个整体，每一部分都有其自己的功能，但要通过各种控制过程对各部分进行整合。这反映了一个古老而时髦的哲学命题：整体大于部分的总和。

杨鸿智 · 2005-12-13 02:26:38

第162篇  亨德森对 “内稳态”理论的贡献
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
yanggates.51.net
资料从网络下载：
http://www.hgedu.com.cn/detail.asp?type1=6&type2=6&id=334
亨德森（;Henderson，1879~1942）是一位美国医师，同时又是生理学家、哲学家和社会活动家。他从酸碱平衡的研究中，发现了血液的缓冲作用；从体液平衡的角度为内环境的稳定提供了科学依据。
   在哈佛大学学习时，亨德森对阿伦尼乌斯的电离理论非常感兴趣，并且坚信这个电离理论可以直接应用于生物学研究。大学毕业后，他到德国斯特拉斯堡跟著名胶体化学家霍夫迈斯特（Hofmeister，1850~1922）学习物理化学。在那里他不仅受到了良好的科学训练，而且深受德国分析学派思想的影响。他也曾确信一个生物学家必须使用物理化学方法去研究生物体的结构和功能。他们认为生命现象可以分解成物理化学中的分子、原子和离子，能用实验证实。1904年他回到哈佛任教，在阿伦尼乌斯电离理论的基础上着手研究酸碱平衡问题。
   亨德森通过精确测量水溶液中氢离子（H+）浓度与未解离的酸或盐总量（关系）定量地描述了缓冲系统的作用和特点。向缓冲系统中加入酸或碱，系统可以通过改变弱酸盐或弱碱盐解离比率保证溶液中氢离子浓度相对稳定。我们的身体体液中包含着酸、碱和盐，一定存在着缓冲体系。于是，亨德森着手研究血液或组织液的缓冲作用。因为血液的组成成分相当复杂，他首先研究简单的模拟血液中的缓冲系统，定量地测定了人造缓冲系统的物理化学特征。不久他就发现血液中包含着多种缓冲体系，而且生理缓冲系统比人造缓冲系统有效得多。比如说碳酸和碳酸氢钠在试管中只有中等的缓冲效力，但在血液中缓冲效力却很大。通过对水溶液和模拟血液的研究之后，亨德森开始利用这些方法和原理全面系统地研究异常复杂的血液系统。他选择了最重要的七种相互有关的变化成分进行深入细致地研究，取得了大量的物理化学数据。他巧妙地利用了一种像笛卡尔列线图（cartesian nomofram）一样的图解格式对七组数据进行了处理，终于找到了一种解释和显示他选出的七种变化成分相互作用的方式。他清楚的发现血液的总缓和势并不是各组分缓冲势的简单累加。这些成就都概括在《作为物化体系的血液》一书中。
   亨德森把贝尔纳的内环境思想和自己的实验结合起来，阐述了自己对生命现象的独特见解。他认为生命系统是由相互作用的因子组成的，具有调节自己各种活动过程的能力。生理过程依赖于生命体内的物理和化学条件，但是通过孤立研究这个系统的任何组成部分都不能完全真正阐明生命现象的机理。亨德森承认物理——化学方法是一种重要的分析手段，但仅仅依赖它将会导致作出过于简化或错误的结论。他特别强调应该研究生命现象的整合作用和协调作用。这与贝尔纳的思想是一脉相承的。亨德森是在美国传播贝尔纳思想的主要干将。1927年他第一次把贝尔纳的《实验医学研究导论》译成英文。亨德森通过自己出色的工作大大地发展了贝尔纳的思想。他的同事坎农在贝尔纳和他工作的基础上，结合谢灵顿的神经态合理论将内环境理论推向了一个新的高度——建立了内稳态理论。
坎农和亨德森的工作合在一起再加上霍尔丹对呼吸速度调节机理的研究代表了20世纪新生物学或生理学中最有影响的理论取向。他们改变了一直在生理学中占重要地位的还原论研究方式。他们坚信生命系统各部分的作用遵循基本的物理——化学规律，但又强调整体的作用不能完全用物理——化学来解释。他一方面避免陷入活力论，另一方面又摆脱了还原论的局限。宏观与微观相结合，理论与实验相结合，为生理学乃至生物学的发展建立了良好研究方式。他们的这种方式被认为是唯理主义科学观（rationalistic science）的重要组成部分。他们是整体唯物主义者，他们坚信事物起因的物质性，并且强调探索系统中各组成部分之间的相互联系。一般认为内稳态理论是现代生理学建立的标志，也是生理学进一步发展的基础。
《论坛反应与交流》
《丁香园— 医药生命科学动态跟踪》
   wxdscnu：内稳态理论放在二十世纪初期确实是个进步和创举，对于西方当时的机械论而言是个不小的修正和进步，然而正如生命的演化建立在多样化为本的个体和群体一样，对于生理的认识也会从单一走向多元。内稳态理论的实验证据只是生理认识的部分，甚至是小部分，不代表着生理各种活动以及复杂机制，虽然可以粗略认识生命的活动，但对于以复杂多样为生存要素的细胞或细胞群来说，很多现象还是难以依赖内稳态理论阐述清楚的，组织的分化，活动的节律或近节律，以及小量时间段内内环境的变化特点都不能简单以内稳态解释和认识的，因为现代实验技术在微观和小量时间段诊测能力为认识生理现象提供了许多全新多个角度的思考，这些现代手段认识的生理活动所总结达到的理论体系出现才能促进对生命的更深认识，多样化复杂化的机制和生存要素是难以靠近百年前粗略理论所推动的
《论坛反应与交流》
《捌号楼医学论坛 → 『临床医学总坛』》
chenws：杨老师的见解很独特，我拜读了你不少文章，能不能简单介绍一下你研究的大致方和科学成果？谢谢！
《动脉粥样硬化论坛 → 学术交流 → 『业务探讨』》
xkq0111：医学科学与哲学总是密不可分的，有所启迪。

杨鸿智 · 2005-12-17 21:08:32

感谢关注!

杨鸿智 · 2005-12-26 22:07:11

《中国生命科学论坛 → 传统医学与系统医学》
小衲:同样的回复，小衲已经在“医天地”中贴过了杨老师，诸位关注系统医学的同道。小衲最近读到的一篇文章指出，Cannon学派提出的Homeostasis的理論已经被更具系统论思想（也更接近中医
思想）的Physiologic statespace的理论慢慢代替。这个理论非常接近80年代我国中医界有人提出的“证”空间的理论。文章是系统医学界的领军人物之一Tim
Buchman（华盛顿大学医学院教授，同时也是ICU的医生）在1996年写的，题目是 Physiologic Statility and Physiologic State。此君对中医也很感兴趣。有兴趣的同道可以读一读，小衲觉得对发展中医系统医学很有启发。

应激性疾病（1）— 内环境稳定理论是应激理论的基础