.jpg/1280px-Giovanni_Borelli_-_lim_joints_(De_Motu_Animalium).jpg)
Ятрофизика или ятромеханика (фр. греч . ) — медицинское применение физики . Она даёт объяснение медицинской практике с помощью механических принципов. [1] Это была школа медицины в семнадцатом веке, которая пыталась объяснить физиологические явления в механических терминах. Сторонники ятромеханики считали, что физиологические явления человеческого тела следуют законам физики. [2] Она была связана с ятрохимией в изучении человеческого тела систематическим образом, основанным на наблюдениях за естественным миром, хотя она больше внимания уделяла математическим моделям, а не химическим процессам.
Эпоха Просвещения была эпохой радикального изменения образа мышления в западной политике, философии и науке. В эпоху Просвещения произошли крупные социологические изменения, а также промышленные и научные. В медицине эпоха Просвещения принесла несколько открытий и исследований, на которые повлияло изменение образа мышления. Например, капилляры были открыты Марчелло Мальпиги . Ян Баптист ван Гельмонт (1580–1644) был первым, кто считал пищеварение процессом брожения и определил соляную кислоту в желудке. Патологическая анатомия и клинические наблюдения также были включены в медицинскую программу. Просвещение также напрямую повлияло на область ятрофизики через развитие микроскопа Антони фон Левенгука , прогресс в области офтальмологии посредством использования физики Рене Декартом и закон всемирного тяготения Ньютона , идею силы тяготения и его трактат «Оптика» . [3]
Ятрофизики черпали вдохновение из различных известных физических явлений, чтобы объяснить, как происходят определенные биологические процессы и как это можно применить в медицине.
Ключевым компонентом ятрофизической анатомии было изучение частиц. На это особенно повлияли разработки 17-го века в микробиологии, наиболее выдающимся из которых был микроскоп. Антони фон Левенгук был голландским ученым, который известен тем, что использовал микроскоп для идентификации одноклеточных организмов. Он также был первым, кто наблюдал мышечные волокна, бактерии , сперматозоиды и кровоток в капиллярах. [4] Другой известной фигурой в микробиологии того времени был Роберт Гук , английский ученый, наиболее известный тем, что использовал микроскоп для открытия клеток. [5] В своей самой известной работе, Micrographia (1665) , он приписывал «оккультные свойства» элементарным «изобретениям природы». Как и Галилео Галилей , он разделял ятрофизическую точку зрения и рассматривал живые организмы как группы небольших машин. Развитие микроскопа оказало большое влияние на эту точку зрения. [6]
Машины использовались в качестве моделей ятрофизиками для количественного описания линейного и вращательного движения различных биологических систем, таких как конечности человека и животных. Некоторые модели появились до формулировки Исааком Ньютоном трех законов классической механики , опираясь на основные принципы статики и динамики для представления поведения биологической системы. Джованни Борелли был плодовитым в применении механики к широкому кругу людей и животных в различных степенях активности, опираясь на ряд простых машин и моделей для поступательного и вращательного движения и равновесия. [7] [8] [9]
Ятрофизики также интересовались изучением того, как обрабатываются жидкости и газы организма. Они стремились понять, как кровь циркулирует по всему телу и какое влияние она оказывает на организм. Система состояла из артерий, вен и сосудистой сети, что было подтверждено экспериментом и микроскопом Марчелло Мальпиги, наблюдавшим капилляры в легочной ткани животных. Альбрехт фон Галлер , как и Борелли, постулировал, что трение крови о стенки сосудов приводит к нагреванию тела и даже лихорадке. Гидравлическая модель движения Рене Декарта подразумевала, что тело имеет систему, которая поддерживает поток между мозгом и мышцами в состоянии равновесия через нервы и кровеносные сосуды. [8]
Начиная с 17 века, количественные области, такие как физика и математика, начали приобретать легитимность в качестве средств изучения естественного мира с появлением теории, практики и инструментов. Статические принципы и простые машины уже использовались для создания различных объектов и зданий, и, таким образом, были устоявшимися инструментами, которые можно было использовать для вдохновения моделей биологических систем. Развитие медицинских инструментов и методов, таких как микроскоп и детальные вскрытия, изменило то, как натурфилософы думали о том, как объяснить свойства человеческого тела. Обеспечивая более детальное изучение аспектов биологии, не говоря уже о человеческом теле, инструменты и методы для непосредственного изучения органических тканей предоставили больше возможностей натурфилософам, в данном случае ятрофизикам, постулировать и проверять свои теории. Вдохновляясь устоявшимися объяснениями природных явлений и новыми информативными средствами для изучения человеческого тела, ятрофизики стремились описать человеческое тело и утвердить свое объяснение различных систем человеческого тела.
Одним из примеров является мышца и сокращение. Различные объяснения в макроскопическом и микроскопическом масштабе были сделаны, чтобы объяснить, как мышцы сокращаются и, таким образом, выполняют движения вместе. В макроскопическом масштабе посредством наблюдения и анатомии некоторые ятрофизики, такие как Борелли, сосредоточились на объяснении того, как мышцы работают вместе, чтобы формировать движения с динамикой или физическими моделями. В микроскопическом масштабе посредством наблюдения и препарирования сократимость мышцы должна была быть объяснена пневматическим расширением, популярным объяснением, поддержанным Декартом и Борелли, или внутренней деформацией формы, постулированной Николасом Стено и Альбрехтом фон Халлером в некоторой степени, основанной на принципах жидкостей и статики. Другие аспекты человеческого тела, такие как кровообращение и пищеварение, получили ряд объяснений, и, таким образом, противоречивые взгляды, основанные на методологии, используемой для вывода и получения объяснения, возникают в 17-м и 18-м веках.
Одним из выдающихся ятрофизиков был Джованни Борелли, который моделировал человеческое тело, различных животных и их движения, используя механические принципы. [7] [10] Коллега Марчелло Мальфиги, Борелли был математиком, который установил связи между тем, что он наблюдал в живых существах, и неодушевленными, но относительно простыми системами. Он препарировал животных и исследовал, как мышцы должны были увеличивать механическое преимущество, наблюдал, как различные живые существа выполняли различные движения и виды деятельности, такие как бег, переноска грузов, плавание и полет естественным образом, а не с его участием, и разработал простые методы для расчета центра масс человека . Он также разработал относительно простые эксперименты и устройства для проведения своих наблюдений, такие как доска и стержень для центра масс и спирометр для объема воздуха. В конце жизни его работа достигла кульминации в De Motu Animalium (1679), публикации, демонстрирующей его исследования сходств и различий в мышцах у живых существ и его понимание основного механизма сокращения мышц, расширения посредством притока жидкостей или газов, выделяемых нервами. Он также пытался описать более сложные процессы, такие как нервная передача и пищеварение. [8] [11]
Другим известным ятрофизиком был французский философ и математик Рене Декарт, который, как следствие его философии, утверждающей, что человеческое тело и душа являются двумя дуальными сущностями, рассматривал человеческое тело как машину, которую можно количественно оценить, разобрать и изучить. Он пытался моделировать различные явления, такие как мозг, движение, сон, кровообращение и чувства, с помощью аналогий с неодушевленными объектами, такими как резервуары, трубы, линзы и паровые двигатели, которые часто стремились поддерживать равновесие для определенных состояний. Некоторые из его утверждений часто не зависели от физического наблюдения за рассматриваемым органом или телом и подчеркивали то, что он считал «простым» или «рациональным», а не реальностью. Например, он утверждает, что кровь циркулирует по всему телу, расширяясь как пар под действием тепла сердца, а не от сокращения. [7] [8]
Уильям Харви постулировал поток крови как замкнутую, непрерывную петлю, которая проходит по всему телу и содержит определенное количество крови. Чтобы проверить свое утверждение, Харви препарировал человеческие трупы и животных и, основываясь на своих анатомических открытиях, разработал простую демонстрацию того, как артерии и вены непрерывно переносят кровь по всему телу. Воспользовавшись тем фактом, что артерии и вены находились на разной глубине под кожей, он связал руку человека и заставил его сжать прут, чтобы перекачивать кровь из артерий в вены, указывая на то, что кровь каким-то образом перемещается по артериям и в вены. Его утверждение было разъяснено открытием Мальфиги капилляров и того, как они были взаимосвязаны с артериями и венами. [7] [8]
Одним из самых влиятельных ятрофизиков был Герман Бурхаве , голландский врач и химик из Лейденского университета . Как и другие ятрофизики, он рассматривал физиологию как механизм. Хотя он не соглашался с идеей о том, что тело и разум связаны, он приписывал все, что связано с телом, протяженности, непроницаемости или движению. [6]
Фрэнсис Глиссон был известен своими работами по кровообращению, механизмам нервной системы и наследственным заболеваниям. На него в значительной степени повлияла работа Гарвея о чувственной природе крови, и его работа демонстрирует ятрофизическую идеологию, в частности, через его взгляды на притяжение и раздражимость, или концепцию того, как волокна тела реагируют на раздражение. В своей работе Anatomia hepatis он утверждает, что ветви пересекаются, и переносимая кровь разделяется в печени. Она, в свою очередь, всасывается желчными сосудами посредством притяжения, которое Глиссон приписывает как подобное, магнитное или естественное. [12]
Альбрехт фон Галлер был еще одним выдающимся ятрофизиком, который, как и Глиссон, сосредоточился на физиологии как механизмах волокон тела. Он разделял взгляды Глиссона на раздражимость, но в отличие от Глиссона приписывал реакцию на внешние раздражители исключительно волокнам тела, а не внутренней силе материи, как предполагал Глиссон. В своей работе Physiologiae Corporis Humani (1757–1766) он описал органы и мышцы тела как переплетенные волокна. Его точка зрения на мышцы заключалась в том, что они имеют тенденцию к сокращению, которую он назвал vis mortua, или мертвой силой. Он приписывал это сокращение мышц раздражимости, которую он описал как внутреннюю силу. Он особенно проводил различие между раздражимостью и чувствительностью, раздражимостью как силой мышечного сокращения, а чувствительностью как нервным импульсом. Следовательно, часть была раздражимой, если она сокращалась при контакте, и чувствительной, если контакт влиял на разум. [6]
Санторио Санторио был венецианским врачом, который, пытаясь количественно оценить пищеварение человека, тщательно измерял его потребление пищи/воды и вес выделений в течение многих лет. Чтобы установить математическую связь между потреблением пищи/воды и выделением, Санториус сконструировал специальный стул, который имел весы, которые взвешивали еду субъекта и последующие экскременты. Основываясь на этих измерениях, он затем вычислял чистое изменение веса за каждый день. В дополнение к знанию того, что он потреблял, он также анализировал содержимое своих выделений и секретов, классифицируя их по типу и происхождению. Он также создал другие клинические приборы для измерения других медицинских величин, таких как температура и пульс. [7] [8]
Николас Стено был датским ученым, который разработал чисто механическую и геометрическую модель мышцы. В этой модели он рассматривал мышцу как переплетенную, но простую сеть длинных волокон, образующих однородную и прочную геометрическую форму. Сокращение затем объяснялось как изменение формы этой сети для укорочения или удлинения в одном направлении, таким образом, мышца меняла форму при фиксированном объеме, только изменяя углы между каждым волокном. Это объяснение сокращения и его последующая теория о том, что сердце сокращается за счет укорочения и удлинения многих его волокон, считались радикальными. Самое популярное объяснение, поддержанное известными ятрофизиками, такими как Декарт и Борелли, утверждало, что сердце сокращается за счет того, что его волокна раздуваются в результате химической реакции. [8] [13]
Подобно ятрофизике, ятрохимия была школой мысли, которая связывала медицину и анатомию с химией, а не с механикой. Ятрофизика и ятрохимия были тесно связаны. Многие выдающиеся ятрофизики, такие как Борелли и Декарт, использовали химию для объяснения физиологических процессов. В частности, Франциск Сильвий был непреклонным сторонником химических процессов как объяснения тела. Он подчеркивал брожение и вскипание для вклада химии и кровообращения в физиологию. [6]
Ятрохимия и ятрофизика имели схожие способы мышления и шли рука об руку во многих аспектах. Но они также иногда конфликтовали. Например, концепция ферментации возникла из ятрохимического фона. Как парижский аптекарь Анри Луи де Рувьер, который связал ферментацию со здоровьем в своей книге под названием: Reflexions sur la Fermentation, et sur la Nature du Feu (1708). Однако эта публикация также отвергла связь механики со здоровьем и механистической моделью тела. Другой конфликт возник в объяснении пищеварения. В то время как ятрофизики объясняли событие через механистические термины, ятрохимики утверждали, что ферментация является причиной пищеварительных процессов в организме. Кроме того, в то время как ятрофизики отвергли кислотно-щелочную теорию как объяснение телесных процессов, ятрохимики приняли эту теорию. [14]
В средние века анатомо-физиология Галена преобладала как ведущая медицинская мысль. Кроме того, на протяжении столетий доминировала аристотелевская натурфилософия , включая гуморальную систему как основной метод медицинской мысли. Однако популярность философий Аристотеля , Гиппократа и Галена начала падать, их заменили анатомические и философские школы мысли, основанные на механике и химическом натурализме. Начали преобладать такие идеологии, как ятрофизика и ятрохимия. Упадок медицины, основанной на философии Галена, в сочетании с возникновением новых идеологий был вызван появлением новых открытий в анатомии и физиологии, таких как работа Уильяма Гарвея, сосредоточенная на кровообращении. Его идея о том, что пульс, дыхание и питание являются рабочими компонентами единой системы, произвела революцию в существовавших ранее представлениях о крови, питании и тепле. Открытие циркуляции крови имело решающее значение в развитии ятрофизики, поскольку оно было первым, кто связал «циркуляции» с физиологическими функциями. Это привело к появлению новых открытий, таких как циркуляция питательной жидкости, циркуляция лимфы и циркуляция нервного сока, все из которых связывают машиноподобный механизм с анатомией. [6]
Традиционно считалось, что физиологические функции регулируются целенаправленными тенденциями. Однако появление новых медицинских школ мысли изменило подход к физиологии. Секреция и выделение больше не были обусловлены привлекательными тенденциями, функция легких теперь была обусловлена смешиванием различных частей крови, пищеварение рассматривалось как процесс измельчения и измельчения, а здоровье и болезнь были связаны с движением, обструкцией и застоем различных телесных жидкостей, протекающих через тело. Тело все больше стало рассматриваться как функция машины, особенно с развитием теории гравитации и движения Исаака Ньютона. Ньютоновская физика стала широко влиять на то, как рассматривалось тело, и физиология все больше сосредотачивалась на часовом механизме, а более поздняя гидравлика даже применялась к движению телесных жидкостей. Кроме того, с публикацией « Оптики» Ньютона в 1704 году физиологи все больше зависели от понятий эфира и испарений в своих анатомических наблюдениях. [6]