200年前英国科学家曾经吸入氢气，目的是治病

1772年英国化学家氧气的发现者Joseph Priestley首次发现氧化亚氮。普里斯特利对氧化亚氮描述为无色，带甜味，但没有进行更多研究，接下来的几十年里，这个问题被搁置了下来。后来研究笑气的重要人物是英国医生贝多斯和他雇佣的业余化学家戴维。我们重点了解这段历史，主要是因为他们是最早研究氢气人体效应的科学家。不过具有操作者是他的学生戴维。

英国医生贝多斯非常传奇，他医学毕业后先在牛津大学做了几天化学讲师，不太成功，然后致力于吸气治疗结核，之前曾经把这个想法给达尔文的爷爷，著名博物学家伊拉斯谟斯·达尔文写了一封信。经过老达尔文的牵线，儿子有结核病的蒸汽机之父瓦特和贝多斯医生合作，两人开发了多种气体治疗设备。贝多斯创立气体治疗研究所，为了研究气体找来自学成才的业务化学家戴维做实验室负责人。戴维后来通过电解技术发现了许多金属元素如钠钾钙镁和碘，成为当时最伟大的化学家。戴维成名后周游欧洲国家，期间带了一个小学没毕业的助手叫法拉第，这个人后来发明了电动机和发电机，成了电学之父。

一、贝多斯医生研究气体疗法的缘由

1799年，英国化学家医生Thomas beddos建立了气体疗法机构，才对这种气体的人体作用产生了兴趣。贝多斯想知道是否可以用一些气体来治疗呼吸系统疾病，特别是肺结核，当时肺结核是一种致命的疾病，在英国大流行。

贝多斯为什么要研究气体治疗疾病？主要是因为他继承了两位科学家的观点。John Brown(1736−1788)提出人类疾病就是失去平衡，要么是过度兴奋，要么是过度抑制。Brown的理论可得出的推论是，针对上述两种状态，适当的刺激药物或抑制药物将身体调节到平衡状态。（Brown的理论类似美国生理学家坎农的稳态观点。）1787年他医学院毕业后到法国访学，拜见过著名化学家拉瓦锡。使他接触到法国化学方面的最新研究。贝多斯意识到刚发现的氧气是生命所必需的元素，并认为它为气动化学和John Brown的理论之间提供了重要的联系，在这个理论中，氧气充当了兴奋因子。这种联系暗示了化学和医学之间尚未开发的潜力，这也成为了贝多斯的热情所在。

我们推测，贝多斯后来热衷于吸入气体疗法，其实就在寻找更多具有抑制效应的气体，氧气是兴奋剂，那么和氧气对抗的就应该是抑制剂。所以他研究了氢气、二氧化碳和一氧化碳的人体效应，就成了必然的选择了。因为这些气体从某种意义上都是和氧气对抗或反应的结果。虽然笑气是他们研究最重要的发现，但起点并不是这样的。

贝多斯曾经在牛津大学担任化学讲师，据说贝多斯在牛津大学的化学演讲开始很受欢迎，很快他就以具有杰出才能而闻名。然而牛津的学生学习化学的兴趣很低，他的课学生出勤率低，导致了收入不高。贝多斯对化学的热情也很快下降。他对法国革命理想的支持受到牛津保守领导层的忌讳，1793年贝多斯离开了牛津大学。

贝多斯离开牛津大学后，想测试吸入气体治疗肺结核的有效性，于是他去了伦敦，看看是否有合适的场所和病人。搜寻没有成功，贝多斯决定在布里斯托尔附近定居。在布里斯托尔他开始了医疗实践，并从事结核病的研究工作。根据布朗的平衡紊乱理论框架，他认为肺结核是因为病人吸入了过多氧气，从而导致过度兴奋。因此，贝多斯提出通过患者吸入低氧空气来治疗结核病。1793年，他在写给伊拉斯谟·达尔文(Erasmus Darwin)的一封公开信中，发表了用气体治疗肺结核的观点，这封信标题是“治疗肺结核等无法治愈疾病的一种新方法”。随后，他又在1794年出版了一本小册子，标题是“对医学改进的建议”

（伊拉斯谟斯·达尔文（Erasmus Darwin）是英国著名博物学家查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin）的祖父，是一位诗人、医生，也是早期提出类似演化观念的学者之一。）

特别重要的是，贝多斯医生1798年雇佣了年轻化学家汉弗里·戴维作为研究所的第一位负责人。戴维是发现化学元素最多的科学家。当他因为做实验伤害了眼睛，他雇佣了一个叫法拉第的书店订书员为助手，这个助手后来成为电学之父，我们能走走进电气化时代，主要是受法拉第等科学家所赐，他提出的电场概念也是后来者麦克斯韦建立电磁方程的基础，而后者是把光和电统一成电磁波的最重要贡献，当然后来量子力学又把光具有波和粒子两种特性进行了量子描述，就有点远了。

当贝多斯在诊所接受病人的时候，病人们可以呆在诊所里，戴维对包括氧化亚氮在内的各种气体进行了实验。

蒸汽机发明者苏格兰发明家詹姆斯瓦特也参与了他们的工作，主要是因为瓦特的儿子患有结核病，他帮助贝多斯开发了很多给人吸气的设备，其中一个就是吸气舱（图）。

二、戴维主要研究了笑气

当时科学界认为一氧化二氮它是致命气体，戴维还是去尝试呼吸。呼吸过程中，他先是感到“狂喜”、“梦幻”，身体发热、脸颊变红，忍不住笑、想跺脚。他急忙记录下感觉之后，便渐渐失去了知觉，后来完全无法回忆起过程，唯一的见证就是过程中的笔录。后来，他又吸了很多次，反复观察气体量和身体反应的关系。他后来给病人和一些朋友进行试验，进一步验证了这种气体的作用。考虑到氧化亚氮对人体的影响，戴维称之为“笑气”。

戴维为他的朋友们组织笑气派对，并请他们记录下他们的经历。在戴维追求其他科学兴趣的同时，笑气派对和展览不仅在英国流行，在美国也很流行。在美国的一次表演中，实现了氧化亚氮的医学意义。1844年12月10日，康涅狄格州哈特福德的牙医霍勒斯·威尔斯参加了学医出身的江湖艺人加德纳·库尔顿一次笑气滑稽表演。演出中演员腿部受伤，由于他被注射了小剂量笑气，似乎没有疼痛的迹象。威尔斯根据这个推测，当氧化亚氮较高剂量会引起痛觉不敏感。牙医有一颗智齿一直希望拔出，这是检验他的假设的最佳时机。在服用了高剂量氧化亚氮后，牙医将科尔顿的牙齿拔除而不感到疼痛，从而他证明了自己的推测。

尽管有了这一发现，威尔斯的职业生涯却陷入了衰退。1845年1月20日，威尔斯在麻省总医院的外科手术厅展示镇痛技术，他用笑气成功地麻醉了一名医学生，拔下一颗牙。不幸的是，拔下牙一刻，病人喊了一声。虽然事后病人说自己完全不记得喊了一声，应该是无意识的，但当时围观的医学生们瞬间鼓噪起来，大喊“把戏（Humbug）。他第一次公开展示笑气麻醉失败了，但他没有放弃，去欧洲为他的发现寻找支持。他在那里也不成功，当他回到美国时，发现乙醚的麻醉地位已经在学术界牢固确立。氧化亚氮失去了知名度，威尔斯开始研究氯仿麻醉。不幸的是，试验麻醉气体导致自己上瘾，有一天，在麻醉气影响下，他冲进街上，把硫酸泼在两个青楼女子的衣服上，并因此被捕。3天后，清醒过来的威尔斯在狱中用氯仿麻醉后，割开自己的股动脉自杀而亡。

三、戴维研究过氢气吸入

关于笑气的历史有许多记载。其实在气体治疗研究所，戴维不仅仅研究了笑气，也研究了更多气体用于治疗疾病，其中氢气也是其中之一。从文献角度，氢气疗法最早研究者，正是戴维和贝蒂斯医生。

1799年，戴维开始研究氢气和笑气的关系。在研究笑气对动物作用的过程中，戴维发现动物在笑气环境下比空气和氧气情况下更快速死亡，但是动物在氢气环境下死亡速度更快，或者说动物在笑气环境下存活时间是在氢气环境下的2-3倍。站在笑气角度，可以认为氢气没有作用，而笑气能延长动物生存时间。那么从氢气角度，动物死亡加速了代谢，导致氢气加重了动物缺氧导致的损伤？

随后戴维进行了亲身吸氢试验。他用锌和稀盐酸反应制造了4夸脱氢气。戴维只吸入了1分钟氢气，就因为窒息导致剧烈疼痛，被迫停下来了。他自己报告说，在实验期间或之后，他都没有感到头晕，唯一可测量到的效果是脸颊发紫，脉搏微弱而加快。

然后他尝试了氮气吸入，氮气可能是从空气中分离的。和氢一样，尝试吸入氮气20秒后也会导致一种痛苦的感觉。然后他的窒息加剧迫使他在第一分钟结束。

随后戴维进行了更疯狂的试验。这次他选择了水煤气，水煤气是水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成分是氢气和一氧化碳，这种方式产生的气体混合物通常还含有大量的二氧化碳和残留的水蒸气。以前关于人类吸入这种气体的报道，贝多斯医生也进行过动物吸入实验，都证明这种气体毒性相当强。戴维第一次尝试中使用了3夸脱水煤气和2夸脱空气的混合气。戴维吸入了大约1分钟，就开始感到轻微的头晕和头疼，并一度丧失了自主能力。他的脉搏也加快，变得微弱。然而，这些影响在呼吸正常空气5分钟内就消失了。

戴维认为，与他第一次吸入笑气时的效果相比，这些效果很好，因此他决定呼吸纯水煤气。于是准备了一个装有4夸脱水煤气的丝袋，从肺里呼出空气，闭上鼻子，深深用口吸了3次。第一次呼吸使胸部麻木和失去感觉。第二次呼吸后，戴维对周围的一切都失去了知觉，除了“胸部有一种可怕的压迫”外，没有任何明显的感觉。最后一口气让戴维觉得自己正在“陷入毁灭”，但他有足够的力量把咬嘴从嘴里吐出来。

他呼吸了一会儿普通的空气，头脑开始清晰了起来，他能够隐隐约约地说:“我想我不会死的。”不到一分钟，他就能站起来，跌跌撞撞地走到外面的花园里。这时，他报告说，他的胸部疼痛加剧，他觉得自己快要窒息了，他向助手要了一些笑气。吸入笑气和氧气的混合物1分钟后，他感觉好多了，5分钟后，疼痛开始减轻。1小时后，疼痛几乎消失，但他仍然感到极度虚弱。然而，后来头晕又来了，他被迫躺在床上，随后出现了恶心、失忆和感觉不足的症状。接着，头晕被剧烈的头痛和短暂的胸部和四肢疼痛所取代。戴维报告说，他有充分的理由相信，如果他再吸入一次或多次水煤气，他就会立即死亡，不会产生任何痛苦的感觉。

此后戴维又尝试吸入了各种浓度的二氧化碳和亚硝酸。不过在他的文章中戴维写到:“我再也不打算做这样轻率的实验了”。

总之，戴维确实亲自吸入了氢气，是吸入的含有氢气的水煤气，因为这种气体中含有很高比例的一氧化碳，首先会出现中毒的表现，导致他没有体验到氢气的作用，这样看是非常遗憾的。