講了溫度的標準與測量以及地球的溫度，我們再來看看人體的溫度。

不管是居住在北極的因紐特（Inuit）人還是居住在赤道雨林中的俾格米（Pygmoid）人，不管是股票交易所的經紀還是高原上的牧人，不管是黃種人、白種人還是黑人，不管是男人還是女人，不管是1個月的寶寶、18歲的運動員還是100歲的老人，人的體溫都是37.2℃左右。

實際上人體各個部位的體溫有所不同：舌下溫度最接近體內溫度，為37.2℃，直腸溫度為36.5～37.7℃，腋下溫度為36.0℃~37.0℃，肝臟最高，約為38 ℃。血液的溫度代表了體內溫度，與舌下溫度基本一致。此外，在一天當中，人體的體溫也會有變化。如圖1所示，早上（7am）起來體溫逐漸升高，到了晚上（7pm）開始逐漸降低。另外在一個月中，有月經的女人體溫也會有周期性的變化。

圖1，在一天中身體溫度的變化

人體是恒溫的。如果體溫的變化超過了2%（0.744 ℃），人就會覺得不舒服。如果體溫變化超過了5%（1.86 ℃），那就要到醫院去就診了。

為了保證體溫的恒定。人類有一套反饋控制的方法（圖2）。人類大腦中的下丘腦負責設定和調節體溫。當人的行為變化或環境溫度變化導致體溫改變時，下丘腦的體溫中樞就會進行調控制。如果溫度變冷，皮膚中的毛細血管收縮，減少散熱，同時汗腺停止分泌，汗毛豎起保溫。如果溫度變熱，皮膚中的毛細血管膨脹加速散熱，同時汗腺分泌汗液，通過汗液蒸發散熱。

圖2，人體體溫的自動控制

如果依靠人體自身的反饋控制還不足以保證恒溫，人類就需要用其他的方法來御寒或散熱。御寒的方法是穿衣服保暖，或生火取暖。保暖的衣料很多，棉、皮毛、羽絨、蠶絲、還有各種各樣的化學纖維。它們的共同特點是含有大量的孔穴而儲存空氣，空氣的導熱效果很差，所以這些衣料能把身體散發出來的熱量“鎖”起來，因此能夠保暖。

生火是人類賴以生存和進化的關鍵一步。早在80萬年前人類的遠祖就學會了生火（人類的祖先智人是在25萬年左右前才出現的）。今天我們有多種“生火”取暖的方法，例如暖水、暖氣、電熱、熱泵等等。如果穿衣保暖和生火取暖還不夠，那么人就會打冷顫。冷顫是用振動肌肉的方法來發熱。這需要耗費大量的能量，隨之而來的是疲憊甚至休克。休克實際上是暫停了身體的其他功能，只維持基本的心跳和呼吸。此時已經危及生命了。

人散熱的方法是吹風和出汗。古人們在兩千多年前就會用扇子了促進空氣流動帶走熱量。不過，正如《能量與能量轉換之熱能（一）》中所述，熱只能從高溫處流向低溫處。所以當環境溫度比體溫要高時，扇扇子就不能降溫了。為了散熱人會出汗，通過汗水的蒸發散熱。許多大型哺乳類動物都會出汗。人類在進化的過程中幾乎喪失了所有的毛發，只留下一身裸露的皮膚。在皮膚下面有大約2百萬個汗腺（參見《我們是怎樣感知的？機器是怎樣感知的？》）。當體溫過高時，汗腺能夠分泌汗液，通過汗液的蒸發散熱。汗水含有鹽分，大量出汗時會導致鹽分的丟失。所以運動飲料都會含有適量的鈉，鉀等元素，使丟失的鹽分能夠很快地得到補充。

首先科學地研究蒸發散熱的是本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin，1706—1790）（圖3）。1758年他做了一個實驗。他把一只溫度計浸泡在乙醚里，然后用風箱對著吹氣。他觀察到溫度計的讀數一直在下降，直到結了一層霜。他認識到乙醚是一種比酒更容易蒸發的液體（乙醚的沸點為34.5 ℃，酒精（乙醇）的沸點為78.3 ℃）。他說如果我們把乙醚涂在身上，即便是在烈日當空的沙漠也會凍死。他還說東方人早就知道把酒涂在身上可以很快地降溫，西方科學家們近年來才知道蒸發可以散熱的原理。他舉了個例子：農民們在烈日下耕作，只要不斷出汗就可以抵受炎熱。但如果不能出汗，他們就會中暑倒下。

圖3，本杰明·富蘭克林

我們都聽說過富蘭克林的名字，他不但是偉大的科學家，而且是偉大的思想家、外交家、政治家。

富蘭克林出生于一個平民家庭。他的父親是一個鐵匠，因逃避宗教迫害從英國移民到了美國。富蘭克林是家中第15個孩子。小時候他只念了兩年書就不得不回到家中做蠟燭。接著又跟著哥哥學印刷。但不管做什么，他總是堅持讀書，一生不懈。1723年他離開家鄉波士頓到賓夕法尼亞州（Pennsylvania，簡稱賓州）的費城（Philadelphia）自立門戶。1727年他和幾位朋友在賓夕法尼亞州（Pennsylvania，簡稱賓州）的費城（Philadelphia）建立了一個讀書會，幾年后這個讀書會發展成了學校，不久學校改名為賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania，簡稱UPen），他擔任學校的董事會會長達40年之久，是這所常青藤名校的創始人。1730年，他創辦了《賓夕法尼亞報》，1731年又創辦了美國第一個圖書館，即今天的費城圖書館。1732年，他編寫了一本名為《窮理查歷書》（Poor Richard’s Almanack）的年鑒。這本書不是嚴肅的科學著作，但天文、地理、歷法、常識、寓言、故事樣樣都有，還有一些智慧名言，例如：

●“什么比黃金更貴重？鉆石；什么比鉆石更貴重？美德，（What more valuable than Gold? Diamonds. Than Diamonds? Virtue）”；

●“當你對人好時，你也是對自己好（When you’re good to others, you’re best to yourself）”；

●“失去的時間將永遠找不回來（Lost Time is never found again）”

這本書每年出一本，連續出了25年，很受歡迎。

1736年富蘭克林當選為賓州的議會秘書長。后來又任郵政局長。他擔任公職期間創辦了醫院、消防隊、警察局，修橋筑路，為賓州做了許多貢獻。1766年，他代表賓州人民到倫敦向英王請愿，要求得到更多的自主權。適逢《印花稅法案》風波。他在英國下議院進行了四個小時的答辯，終于說服下議院廢除了這個法案。但不久英國政府又頒布了更為苛刻的法令。1775年，富蘭克林回到了美國，此時美國獨立戰爭已經開始。他積極投身其中，擔任賓州治安委員會委員。1776年他被選為起草《獨立宣言》的成員。宣言中有他的手筆：“我們認為下述真理是不言而喻的：人人生而平等，造物者賦予他們不可剝奪的權利，其中包括生命權、自由權和追求幸福的權利。（We hold these truths to be self-evident, that all men are created equal, that they are endowed by their Creator with certain unalienable Rights, that among these are Life, Liberty, and the pursuit of Happiness.）”。在《獨立宣言》通過的當天，他以70歲的高齡遠渡重洋出任美國駐法國大使。當時美國還在襁褓之中，富蘭克林只是一位沒有被正式任命的外交使節，代表一個尚未被承認的國家。但是他利用自己的智慧和聲望成功地說服了法國支持美國獨立。1783年富蘭克林等三人代表美國與英國簽訂了《巴黎合約》，確立了美國的建立。1785年，富蘭克林回到美國，接著被選為賓州州長。同年他還參加了美國憲法的起草。1790年，富蘭克林在家中安然逝世。費城全城為之悼念了一個月。

富蘭克林是位實干在科學家。他在許多學科中都有建樹，例如：

●電學：1752年6月的一天，富蘭克林和他的兒子一起做了那個著名的風箏實驗（圖4）。他們用兩根杉木條撐開一塊絲綢做成風箏，上面接著一根鐵棒。風箏線的尾部綁著一根銅制的鑰匙，鑰匙上有一根導線連接著一個萊頓瓶（最早的電容儲電裝置）。兩人在雷雨之中把風箏放上天。雷電沒有直接擊中風箏，但是雷雨云中的電荷卻為銅鑰匙充了電。當富蘭克林用手觸摸銅鑰匙的時候，觸電的感覺讓他大叫起來。這個實驗證明了用琥珀摩擦絲綢產生的電與天上的雷電是一樣的。基于這個實驗富蘭克林定義了一系列電學的名詞，如正電、負電、導電體、電池、充電、放電。接著他還發明了避雷針，并因此贏得了英國皇家學會院士的榮譽。

●熱力學：除了上述的散熱實驗外，富蘭克林還發明了一個生火容易、燃燒效率高的“富蘭克林爐”。他還首先注意到深色的衣服吸收陽光的能力強，冬天穿保溫效果好；淺色的衣服反射陽光的能力強，夏天穿更涼快。

●光學：富蘭克林發明了雙光眼鏡，既適用于近視，又適用于遠視。

●氣象學：富蘭克林首先研究了洋流、極光和暴風雨的路徑。

富蘭克林的英名永遠為世人所敬仰。

圖4，富蘭克林的風箏和風箏實驗

讀者也許會問，為什么人體的體內溫度會是37.2 ℃？實際上大部分溫血動物的體溫都差不多。如圖5所示，鯨魚的體溫最低，35 ℃。熊貓是36.2 ℃，貓是37.4 ℃，蝙蝠最高，活動時體溫可達42.5 ℃。在水里生活的動物低些，在陸地上生活的動物高些，這是數千萬年來進化的結果。人類的遠祖來自2百萬年前非洲的幾個地區。考古學發現當時那些地區的平均溫度約為21 ℃。他們以采集狩獵為生，期間所產生熱量的速率與身體散熱的速率在體溫為37.2 ℃左右時正好平衡。所以人體的體溫就定格在了37.2 ℃。

圖5，各種動物的體溫

人生病時經常會發燒。人體體溫每升高1 ℃，消耗的氧氣就要增加7%。所以生病時總會覺得很累。當體溫超過42℃時，身體就會顫抖、痙攣、譫妄，十分危險。引起發燒的致熱源有外源性與內源性兩種。例如細菌就是一種外源性致熱源。它刺激人體釋放一系列的細胞因子。這些細胞因子隨血液進入下丘腦，催生出前列腺素。前列腺素將身體的恒溫調節器設置到一個更高的溫度，人就發燒了。發燒是人體在遇到病原體入侵時產生的一種正常生理反應，發燒時血液循環加速，免疫功能增強，有利于清除病原體和促進疾病的痊愈。要治療細菌感染導致的發燒有兩種方法，一是用抗菌素殺死刺激產生細胞因子的細菌。二是用阿司匹林或類似的藥物阻止前列腺素的合成。在過去的100年間，這兩種方法使得人類的平均壽命一下子增加了1倍。

調節溫度也可以治病。例如發燒時可以用冰袋降溫。在現代科技中，利用低溫治病有局部性低溫手術和全身低溫療法。局部性低溫手術是用液氮（-200℃）直接冷凍殺滅皮膚癌、皮膚腫瘤、皮膚疣、前列腺癌和其他類型的癌癥的一種微創手術治療方法。全身低溫療法有點兒像冰水浴（圖6）。全身泡在-120℃的低溫容器中，據稱能夠讓運動員緩解肌肉酸痛快速恢復體力。

利用高溫的療法就更多了。簡單的有熱水澡、溫泉浴、桑拿、蒸汽浴、熱水袋、熱敷、電熱貼、紅外線照射等等。最近研發出的腹腔熱灌注化療（Hyperthermic Intraoperative Chemotherapy, HIPEC）是用于治療腹部癌癥的一種新方法。

圖6，全身低溫療法

撰文：杜如虛（加拿大工程院院士）

排版&編輯 | Mosh魔時

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