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哈维二十四岁时学成回国，担任圣巴托罗谬医院的内科医生。在行医的过程中，他越来越有名望，于1618年被选为内科医师协会会员，同年成为英王詹姆斯一世的御医，后来又当了英王查理一世的御医。查理一世和哈维关系很好，甚至和他一起观察过小鸡的心脏跳动。
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1615年哈维被选为伦敦医师公会的解剖学教师，从1616年4月起，哈维开始讲授解剖学，并公开宣讲他所创立的血液循环学说。1628年哈维出版了《动物心血运动的解剖研究》一书，这本只有72页的册子清楚地描绘了“静脉—右心房—右心室—肺动脉—肺—肺静脉—左心房—左心室—主动脉—全身动脉—静脉”的血液循环路线，宣告了关于人体血液循环运动科学理论的正式诞生。这一年，距他的老师法伯瑞奇去世刚刚九年。
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与以前的探索者相比，哈维并没有发现新的、重大的解剖学事实，可为什么他能够揭示血液循环真正的奥秘，成了破解这一千年谜题的最核心人物呢？
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也许我们可以从他的研究过程中寻找答案。
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既然哈维思考的出发点之一是其老师法伯瑞奇对静脉瓣膜的发现，我们不妨也从此入手。法伯瑞奇对静脉瓣膜的解释不能令哈维感到信服，他敏锐地觉察到，静脉瓣一定同某种特定的功能相联系。这种直觉可能是他在接触了大量新近的关于血液运动的学说之后产生的，他猜测静脉瓣的作用可能在于确保血液只能作由静脉流入心脏的单向运动。
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为证实这一猜测，他做了这样一个简单直观的实验：用带子扎紧手臂，发现远心端（手掌方向）的静脉膨胀——这不正是现在静脉采血时普遍的做法吗？随后他用手指向远心端挤压，观察到远心端的静脉更加膨胀，而带子以上的静脉血管则呈空瘪状态。这个实验无疑证明了哈维的猜测，同时也表明他的老师法伯瑞奇所说“瓣膜可以对血液的流动起一定程度的阻滞作用，以免其像洪水一样突然涌向手或脚”，这个认识是错的。静脉瓣膜显然无法使血液从静脉流向身体各部分，血液只能从动脉流向身体，静脉瓣膜最终将使血液从静脉返回心脏。
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然而推翻一个旧学说，并非像推倒多米诺骨牌那般，否定了个别细节，其整个理论就自然而然土崩瓦解了。毕竟推翻盖伦的理论并非哈维的终极目标，他想要做的是建立符合客观事实的新学说，这就需要扎扎实实地对自己的每一步假设小心求证。
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对静脉瓣膜作用的科学解释，仿佛是将统治了医学界千年之久的旧学说撕开了一个口子。哈维乘胜追击，顺势又研究了动脉瓣、二尖瓣与三尖瓣。他发现了这些瓣膜的一个共同作用——它们是控制血液单向流动的机械阀门，可以保证血液由静脉流入心房，由心房进入心室，再由心室射入动脉。
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为验证这一猜测，他在活蛇身上做了这样一个实验：用镊子捏住蛇的静脉，蛇心马上变小变白了；一松开镊子，心脏则立即充血；再用镊子夹住动脉，心脏就胀大变紫，似乎顷刻就要爆炸。
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前面的种种实验，其实已经在逻辑上证明了血液循环的机械运动机制，而真正彻底将“血液潮汐学说”置于死地的，是哈维开展的一个更为精彩的定量计算实验，这是人类医学史上第一次引入数学这一工具。
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哈维根据心脏的平均容积，设定左心室的血容量约2英两（约56.7克）。因动脉瓣膜的存在，左心室收缩后排出的血不能倒流，而心脏每分钟大约要跳72次。这样，一小时内心脏要排出的血就是2×72×60=8640（英两），差不多540磅（约245千克），这几乎是一个肥胖成年人体重的3倍！如果盖伦的理论成立，那么肝脏在一小时内就必须造出3倍于体重的血，而一天要造出70多倍于体重的血，这岂非太荒唐了？
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真相只有一个——血液是循环的。
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只是在当时的条件下，哈维并不能清楚地了解血液是怎样由动脉流到静脉的。当时的显微镜还不完善，不能观察到动脉与静脉之间的毛细血管。尽管如此，哈维还是根据他的观察和实验作出了正确的推断，血液是由心脏经过动脉到静脉再回到心脏这样循环不息地流动的。他借助大胆的想象和理性思维，对动脉和静脉之间的联系进行了推测和预言。他指出两者的联系可能是动脉把血液输送到肌肉中去，再通过肌肉中的小孔渗透到静脉中来。这个基于事实的科学推论，在他逝世四年之后得到了确切的验证。那时显微镜已得到改进，意大利的解剖学家马洛·马尔丕基（Marcello Malpighi, 1628—1694）在1661年发现了动脉与静脉之间的毛细血管。
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这一学说在今天早已广为人知，无可置疑，但我们真的很难想象，像这样以大量事实材料作为基础、如此严谨精确的推演论证，都必须经过顽强而长久的斗争后才得到普遍认同。事实上，至少在五十年之后，哈维的学说才被一部分先进的学者认同；而哈维这一学术贡献的价值，则是在其去世后两百年才得到完整的评价。
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阻挠这一学说的原因是复杂而多样的。首先，哈维的发现不仅是发现了新的规律，而且也发现了研究生命现象的新方法。在一定的历史时期，旧传统的观念往往有很强的生命力。所谓百足之虫死而不僵，要从根本上改变旧的世界观，自然要比接受一两件并不危害总的理论基础的新事物要困难得多。
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因此，不仅很多和哈维同时代的人这样，某些后来的学者也是如此，继续奉行着扼杀当时医学思想的盖伦学说来讲授解剖学。非常讽刺的是，盖伦当年虽然对自己和自己的著作自视甚高，但在这一点上仍然有着十分清醒的认识，他确信自己必然会被后人超越。所以，假如盖伦能“穿越”到哈维所处的时代，看到那么多攻击哈维的庸碌之辈均将自己的著作奉为神明顶礼膜拜的话，他一定会狠抽这些打着支持他的旗号的“不肖子孙”的屁股。
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医师同行中的积极反对者们要求这一新发现马上就有什么实际用途，这对承认哈维的新学说起着极大的阻碍作用。就算你说的是对的，血液确实是在作循环运动，又有什么实际意义呢？这种发现能多救活几条人命吗？很多权威医师的反对意见就是这样，他们认为新的血液循环学说只不过是无任何实际作用的“奥妙的幻想把戏”而已。这种鼠目寸光，这种诘问，我们是否觉得似曾相识？两百多年以后的某一天，当法拉第向人们展示电磁感应现象时，也没有多少人明白这一现象的意义。有人问他：“你研究这玩意儿有什么用呢？”法拉第反问道：“一个婴儿能有什么用？”
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《动物心血运动的解剖研究》出版后的几十年里，人们对哈维的攻击此起彼伏从未间断，但哈维并没有过多地参与由其著作引发的争论，表现出了极强的自制力。后人很少提及的一个细节是，哈维其实是个易怒的人，年轻时就有佩剑的习惯，他可不只是为了时髦，而是经常因为一些小事就拔剑相向。可当他坚信的科学真理被一群鼠辈肆意诋毁时，他却在很长一段时间内表现出了令人惊讶的沉默。其中可能的原因包括：第一，他希望能有其他人站出来回应这种种指责，结果却事与愿违；第二，当时英国国内政局动荡，人人自危，哈维也不想节外生枝惹祸上身。不难想象，在那样一个迷信愚昧、危机四伏的年代里，像哈维这样一个性情暴烈的科学天才该是多么痛苦啊。
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但他敏锐地意识到这一发现意义极其重大：“如果医学各部门更够对这一真理善加利用，不知有多少事物可得到揭露，多少疑难得以消除。在仔细地思考之后，我认为内容可以增加扩大，如果得偿所愿，这本著作的价值将远远超过这书的大小。但是要结束它却不是我一生所能完成的……我的学说只不过刚开辟了一条路，可以让更有才干的人们用于更完善地研究这一问题。”
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显而易见，如果说哈维之前学者的探索只是对盖伦的旧学说有所冲击的话，那么哈维的血液循环理论则彻底将“血液潮汐学说”送进了坟墓，动摇的是盖伦医学理论的根基。中国有些学者认为哈维没有因批判盖伦这一医学权威而像“维萨里、塞尔维特那样付出生命的代价”，是因为哈维是查理一世的御医。这一貌似可以自圆其说的看法，其实是经不起推敲的。对英国历史稍有认识的读者，都应该很清楚查理一世的结局，他在1650年即被克伦威尔送上了断头台。如果宗教裁判所要在此时加害已经失去国王庇护的哈维，岂不是易如反掌吗？事实上，自17世纪40年代以来，哈维的生活境况因为英国国内战争之后发生的几件事而变得复杂起来。作为朝廷的御医，哈维不得不留在伦敦，他的住宅连同图书馆的实验笔记和手稿都被议会派洗劫一空。克伦威尔胜利之后，哈维只能在自己的几个兄弟家里轮流住着。但是在这样颠沛流漓的日子里，他仍然继续进行着科学研究工作，这些研究成果都收录在他的第二部著作《论动物的生殖》当中，其中详细阐述了生殖胚胎学的原理。很显然，哈维后期潦倒的境况主要是由于其在政治上忠于腐朽的王室，但他在科学上却绝对是革命的，进步的。
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直到生命的最后一年，哈维仍然思维敏捷，研究不辍。中国有“人活七十古来稀”的说法，在当时的欧洲，七十九岁也是罕见的高龄了。他几乎没什么嗜好，只满足于最基本的生活，在经历了人生的大起大落之后，他已变得温和而谦恭。哈维的一位好友这样形容他的晚年：“他的生命之火在熄灭时就像一簇火花，转瞬即逝，不惊扰任何人。”
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哈维杰出的贡献既在于他为生物学和医学提供了崭新的科学认识，又在于他为生物学、医学研究开创了新的方法。他把实验方法引入了医学，做出了用实验方法解决医学问题的榜样，真正开启了一个实验医学的大时代。后人认为他完成了近代医学的一次伟大革命，这是关于人体生命的概念框架的根本变革，哈维之后的生物学和医学已经再不是原来的样子了。因此，后人把1628年哈维发现血液循环作为医学生理学成为实验科学的里程碑。
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在哈维的学说正式提出三百余年之后，当初质疑这一理论有什么实用价值的短视之辈的嘲讽之言犹在耳畔，而人类已经能够挺在心脏上做手术了。自然规律没能让这些人活着看到这些成就，倒也省却了他们自扇耳光的尴尬。
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