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科学“魔术”的另一个重点是外科医生切断的两个组织末端连接起来能否愈合。人们常常把愈合看作理所当然的，可是我们怎么能假设分开的组织边缘会协调一致，相互滋养，牢牢地结合为能够正常运作、防水还可伸展的整体呢？外科手术简单来说就是将身体部件连接、钉合、缝合、拧紧、以夹板固定、黏合，然后促使身体从微观层面甚至从分子层面上铺设结缔组织去补充那些人为的连接，并随着时间的推移，使人体组织最终取代临时搭建的脚手架。
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比尔罗特在波涛汹涌的巨浪中英勇前行，不断做出正确的诊断。要知道，他们的时代没有磁共振成像、计算机断层扫描、超声波和X射线，他要在最原始的条件下使患者达到麻醉状态，在没有电灯照明的情况下进行手术。因此手术演示厅设置在医院顶层以利用上方的天窗，外科手术之神召唤阳光洒在他们身上。比尔罗特运用早期的消毒技术和有限的灭菌设备来避免感染，以赤裸的双手切开身体进行操作，用原始的肠线和丝线缝合肠道组织。尽管人们认为他有些傲慢自大，但比尔罗特教授取得了举世瞩目的重要成果。
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据估计，在1850—1890年的美国有40%～50%的顶尖医师在德国和奥地利学习。至少“一万美国人于1870—1914年在维也纳接受过某种形式的正规医学教育”。[15] 他们为了学习以实验室为重点的新式医学而来，而比尔罗特是德国实验生理学和病理学的典范，并且能够将实验室研究转化为有意义的临床干预，这在历史上还是第一次。
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1878—1880年，威廉·斯图尔特·霍尔斯特德进入了这个世界。他学会了先进的思维模式、技术方法和设计方案，观察了需要的仪器和设备，将比尔罗特创建的结构（包括组织架构和实物建筑）复制到了贝尔维尤医院的帐篷中。霍尔斯特德得一望十的天性之前受到日耳曼人的训导，如今在纽约城中得到释放，一有机会便表现出来。他对服饰品质十分讲究，要求西装量身剪裁、衬衫在巴黎夏尔凡（Charvet）定制、衣物由法国人洗熨（将穿脏的衬衫通过汽船运往巴黎洗熨，几周后收到寄回的衣服），还要戴上等礼帽、领带和眼镜。同等的品质追求也展现在他遍布纽约全城、不分昼夜的医学实践活动中。
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亨利·韦尔奇于1884年3月离开纽约，霍尔斯特德留在了新大陆。韦尔奇抵达欧洲时恰逢一场药理学变革：德国的默克制药公司从安第斯山脉东麓生长的一种古柯属植物叶子中分离并提炼出一种生物碱。在原始的印加文化传统中，咀嚼、吸吮这种叶子可以提神，但是这些植物漂洋过海来到欧洲的大城市之后，就失去了功效或者效力大幅减弱。默克公司的科学家们能够自己栽培古柯，并通过新近完善的化学提炼法，分离出一种活性化合物，那就是他们称为“可卡因”的生物碱。
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生物碱是各种各样的简单化合物，具有一系列令人眼花缭乱的形态结构。科学专业的初学者会惊讶地发现，细菌、真菌、植物和动物都可以产生这种“钥匙”分子，它们能够与某种细胞受体结合引起变化。有趣的是，我们哺乳动物大脑具有的细胞受体很容易与一些植物的分子产生相互作用，这些植物包括哥伦比亚的古柯属植物、阿富汗的罂粟种子、埃塞俄比亚的咖啡豆以及墨西哥的大麻。这些生物碱具有广泛的药理作用，包括治疗精神疾病、抗心律不齐、抗癌、抗疟疾、抗菌、舒张血管等等。科学家们认为，这些通常有毒甚至致命的相互作用主要来自物种进化选择的压力，进化压力促使一种生物产生某种生物碱，该生物碱能够与另外一种生物发生相互作用。
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必须提出一个问题：为什么古柯会合成可卡因？化学家们发现，可卡因具有杀虫剂的功能，能强烈抑制昆虫大脑中的神经递质（在神经之间起信息传递作用的化学物质）。如果没有可卡因，这些昆虫会威胁到古柯。蜜蜂其实也是受到花香的诱引才给植物授粉的。“嗑药”的蜜蜂在传粉的游戏中是有用的马前卒。我们的身体里有成千上万个类似的分子受体，它们的功能在动植物界极为普遍，对此我们大概不应该太过惊讶。
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直到1898年，可卡因的化学结构才由理查德·威尔施泰特准确地描述出来，他后来还获得了诺贝尔奖，但德国药剂师在1859年就分离出了可卡因。[16] 研究可卡因的第一步显然是模仿印加人的做法，将药剂放在受试对象（也即医学生）口中。研究人员注意到，尽管许多年轻人表现出不同的怪异行为，但可以确定他们的口腔表面都会感到麻木。在维尔茨堡和后来的维也纳，药剂师发现，可卡因在治疗表现出忧郁症状的患者和身体受严重损伤的巴伐利亚士兵时，表现出积极的疗效。
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维也纳人兴致勃勃地猜测着这一新型药物将带来的前景。维也纳神经病学家西格蒙德·弗洛伊德（1856—1939年）听说了这种新药，认为它具有“神奇的魔力”。1884年，他在给未婚妻的信中写道：“我定期服用极少量此类药物，用来抗抑郁和消化不良，卓有成效。”[17] 在距离比尔罗特的外科示教室只有几步之遥的维也纳眼科医院，一位名为卡尔·科勒（Carl Koller）的低年住院医师一直在用吗啡、硫酸盐、氯醛和溴化物等进行眼部麻醉药物的实验研究。这是一个“有准备的头脑”。
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科勒也参与了可卡因的实验，他决定亲口尝试一下这种物质，在自己的口腔黏膜中体验到效果之后，科勒知道下一步要进行动物实验。1884年，科勒将可卡因粉末溶入蒸馏水中，他的同事按住一只大青蛙，科勒将可卡因溶剂滴入一只突出的眼睛里。几秒钟后，科勒触摸青蛙的那只眼睛以测试其反射。起初没有药效，但是一分钟后“伟大的历史性时刻出现了……接触甚至损伤青蛙的角膜时，青蛙都没有表现出任何反射”。[18] 对兔子和狗进行过测试后，两位年轻的住院医师转而用对方做实验。溶剂缓缓地滴入他们的眼睛，然后，他们用手中大头针的顶端触碰滴入溶液的眼睛。他的助手后来回忆道：“我们几乎同时高兴地确定，自己没有任何感觉……就这样，我们确认了这个发现。我很开心自己是第一个向科勒医生表示祝贺的人，他为人类带来了福音。”[19]
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可卡因溶剂很快便应用于真正的眼科手术，并取得了巨大的成功。几天后，德国眼科学会会议在海德堡举行，科勒派一位同事去介绍他们的新发现，并宣布他们的优先权。和现在一样，大部分医学会议的报告都平平无奇，极少有闪光点。偶尔才会出现一篇论文让整个会议室里的业内人士对其发现赞叹不已。第二天，参会人员还额外现场观摩了一台眼科手术。1884年9月的那一天，美国人亨利·诺伊斯（1832—1902年）也在会议室中，他赶回家撰写了一篇使用可卡因实现局部麻醉的稿子。在《纽约医学记录》（NewYork Medical Record ）的10月刊中，诺伊斯描述了可卡因的使用，不过他总结道：“这种物质的全部特征仍有待研究，这一发现也许既有光明的一面，也有阴暗的一面 ，这种可能性是存在的。”[20]
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威廉·斯图尔特·霍尔斯特德读到了1884年《纽约医学记录》上的这篇报道，立刻开始思考如何进一步利用可卡因。霍尔斯特德行事机敏，讲究实用性，经过数年历练，他相信自己能够以一种新颖的方式使用可卡因溶剂。他没有将其滴入眼睛或者倒进嘴里，而是意识到这种溶剂在使用新发明的皮下注射针头时能发挥真正的潜力。作为解剖学大师，霍尔斯特德具有极为丰富的神经系统知识，对神经通路及其分布情况了如指掌，他立刻想到了“局部麻醉”的概念。
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当笔者还是一名年轻的医学生，首次接触解剖实验室时，我还不确定人体神经的粗细。“它们通过肉眼就可以看见吗？”我问自己。令我大吃一惊的是，周围神经其实非常粗大，它们经手臂或腿部向下延展的部分如同铅笔一般粗，然后分为微小的卷须，消失于肌肉或皮肤中。每根神经中都有我们无法察觉的神经纤维，它们或向下传递大脑发出的信号，或将信号向上传回大脑。运动 神经纤维沿周围神经传导从中枢发出的电信号，与它们支配的肌肉相连。相反，周围神经中的感觉 神经纤维将皮肤、骨骼和软组织中的电信号——包括疼痛、触摸、感觉、振动等信息——传回“中央处理器”，也就是大脑。
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霍尔斯特德正在一个完全未知的海域航行。检验局部麻醉假说的唯一方法就是开始对测试对象进行注射，于是他做了一件现在不可能的事情，走向了自己能找到的最好的“小白鼠”——参加医学之夜的医学生们。相比之下，科赫用自己女儿的宠物兔子做实验倒是更为世人接受。
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诺伊斯的文章面世不到两个星期，霍尔斯特德就从帕克-戴维斯制药公司拿到了4%浓度的可卡因溶剂，开始在麦迪逊广场的家庭办公室中为学生们注射。注射聚会的场面肯定轰轰烈烈。霍尔斯特德手持精致的由金属和玻璃制成的皮下注射针管（当时尚无现在“一次性”针头的概念），周游会客室，将针头刺入学生们的手臂和腿部。偶尔扎得过深，刺到神经时，一阵痛苦的电信号会传导到肢体，这时的霍尔斯特德和他的弟子们一样恐惧。但是，当这种药剂沉积在神经周围，麻木感就会沿着相应的构造在肢体中蔓延。几天之后，大家都意识到局部麻醉显然并非空想，而是可行的。
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许多学生感到精力过剩，偶尔出现恶心、面部潮红、心悸和眩晕。改变注射可卡因的浓度可以缓解症状。不久，这项技术便在罗斯福医院应用于患者的常规治疗，霍尔斯特德的牙医朋友们也将此技术应用到牙科治疗的过程中。
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如今，读者已经非常熟悉利多卡因、普鲁卡因和利多卡因等名字了，但是很少有人意识到它们与可卡因的近亲关系。前一组药物在世界各地的临床机构里得到安全无害的应用，而凶猛的可卡因完全不同。正如诺伊斯在美国所写的第一篇关于可卡因的文章中所说，这种疗法存在着阴暗的一面 。
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到1885年秋，问题在纽约浮出水面。那些使用可卡因鼻烟，甚至在社交活动中注射可卡因的医学生和外科学徒遭到了痛苦的折磨。“学生的视力开始减退。医生行为也越来越古怪。他们睡眠减少，说起话来滔滔不绝，兴奋不已。最后，他们做的手术越来越少，出现玩忽职守的情况。”[21] 出于高尚目的的准科学试验，最终导致了化学依赖。
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他们对可卡因上瘾了。
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在首次进行实验性注射不到一年后，霍尔斯特德及其同事和学生把自己对人生的掌控交给了可卡因。霍尔斯特德渐渐不去罗斯福医院诊室的晨会了，他的怪异行为与城中四处游荡的吸毒者十分相似。同事们眼睁睁地看着他出现一阵阵痉挛、神经抽搐，表现出急躁性情和盗汗。在药理作用的刺激下，霍尔斯特德仿佛变了一个人，成了一个令人恐惧不安的野蛮恶魔。
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1885年秋，霍尔斯特德带着成功的喜悦回到维也纳，在海外继续着自己的可卡因狂欢。他向外科医生和牙医展示了局部麻醉技术，与老朋友们联络叙旧。没有记载表明他在维也纳见到了弗洛伊德，不过人们可以想象如果他们有所互动，会产生怎样的结果。杰拉尔德·因贝尔在《叛逆边缘的天才》（Genius on the Edge ）中写到，霍尔斯特德失去了对生活的把握，和他最亲近的亲人和朋友都担心他会就此迷失生活的方向。
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1886年1月，威廉·斯图尔特·霍尔斯特德回到纽约，状态进一步失控，满口胡言乱语，神志不清。昔日好友韦尔奇正在巴尔的摩将约翰斯·霍普金斯建为一座精英研究机构，两人共同的同事提醒他，霍尔斯特德的身体正在逐渐恶化。“曾经谦逊有度的他，现在变得粗鲁莽撞，不停地讲话，而且毫不在意对方的反应。”[22] 韦尔奇又找来另外两名医生朋友一起制订干预治疗方案，四位专业人士坐在一起开会，讨论如何将这名年轻的外科医生从可卡因的诅咒中挽救出来。
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唯一能够正面阻止霍尔斯特德的医生，甚至可以说世上唯一能阻止他的人，就是友善而聪慧的韦尔奇。这位出身康涅狄格州的医生世家之子，也是耶鲁骷髅会的成员，既重视同志情谊，又擅长理性分析。单身汉韦尔奇直接与霍尔斯特德讨论了他的药物滥用问题，不单单是责备他，还提出了一个解决方案，让他进行一段长时间的航海旅行，在享受习习海风来恢复活力的同时可以强制戒毒，最终摆脱可卡因的控制。霍尔斯特德同意了。1886年2月，韦尔奇租好了纵帆船“布里斯托尔号”，开往加勒比海南部的向风群岛。
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韦尔奇与霍尔斯特德的安排是，大量的可卡因将交由年长的韦尔奇监管。治疗方案规定，韦尔奇会逐渐减少每日给霍尔斯特德服用的药量，直到他完全戒掉可卡因，当4 000英里的往返航行结束时，霍尔斯特德也将痊愈。
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出航时，“布里斯托尔号”是名副其实的海上飞马，如同诸神搭乘的船只。韦尔奇是个希腊文学专家，曾立志当一名大学教授，他一定想起了奥德修斯躲避海妖塞壬的故事。女神喀耳刻警告过奥德修斯，塞壬实际上是凶恶的怪物，伪装成妩媚的女子，以天籁般的歌喉引诱着航海者。在这个著名的故事里，奥德修斯用蜡堵住海员们的耳朵，防止他们受到诱惑。但是他自己并没有堵住耳朵，以便“聆听美妙的歌声”。奥德修斯被绑在桅杆上，无法逃脱，也无力抵抗，他竭尽全力地挣扎，使铁索勒破了自己的肉体。
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