感谢快乐的汗水，给了我们生存的机会

同呼吸一样，保持凉爽对人类的生存至关重要。出汗是人类在进化过程中形成的特殊散热机制，是调节体温、蒸发散热的一种功能，同时也是情绪的一种反应。尽管如此，纵观历史，研究人员对汗水的关注却少得可怜。那么，人们对于汗水的认知，经历了哪些变化呢？

以下内容经出版方授权节选自《汗水的快乐：奇妙的汗水科学》一书，标题为摘编者所加。

原文作者 | [美]萨拉·埃弗茨

《汗水的快乐：奇妙的汗水科学》，[美]萨拉·埃弗茨 著，刘辉 等 译，中译出版社，2022年9月。

过去伟大的科学家们

并没有忽视对汗水的研究

尽管流汗是人类的基本生理过程，但纵观历史，研究人员对汗水的关注却少得可怜，至少与其他重要的身体功能相比是如此。例如，我们还不知道到底有多少基因参与了汗腺的产生。

然而，虽然针对汗水的研究相对较少，但这并不意味着过去伟大的科学家们完全忽视了对汗水的研究。公元2世纪时，希腊医生盖伦提出，蒸气在不知不觉中不断从身体排出，在某些情况下还会不断增加，从而形成一种液体，即汗液。盖伦还准确地得出汗液源于血液中的水分这一结论。

但是，盖伦对汗水的看法也是错误的，他的错误已经影响了现代人对汗水的认识。盖伦没有意识到出汗是一种控制体温的复杂方式，而认为出汗是另一种清除体内废物的方式，他把汗水看作类似粪便、尿液、经血和鼻涕的身体排泄物。盖伦认为出汗“清除了身体中的多余物质和潜在的有害、危险和污染物质”。医学历史学家斯托尔伯格这样解释道。

经过各种合情合理的观察，盖伦得出了一个错误的结论：可以让肥胖者定期快跑来减肥，这会让他们大量出汗。盖伦错误地推断，人们之所以能通过运动减肥，是因为体内多余的脂肪会溶解在液体中并通过汗孔排出体外，这与更复杂的卡路里和脂肪燃烧的事实相悖。然而，盖伦认为出汗可以清除体内废物，这一错误观点至今仍广为流传，许多人大肆吹捧流汗的排毒功效。但流汗能排毒这一观点，就和流汗能排出脂肪一样牵强。

电影《百元之恋》（2014）剧照。

当然，汗液中会出现各种化学物质。这些化学物质可能是毒素，也可能是营养素或激素，但是身体并不想清除这些有用的物质。化学物质出现在汗液中是因为它们恰好流经血液，而人体天生具有渗出功能，并非因为汗液是身体有意清除毒素的方式。如果身体要通过出汗来排毒，那么你就必须排出12品脱的血清，才能清除所有的有害物质。这样一来，你会完全脱水，衰竭而死。

相反，人类进化出肾脏，用于专门过滤血液中的毒素，然后将有问题的化学物质导入尿液并排出体外。肾脏才是人体专门的解毒器官，所以盖伦2000年前的理论是应该遭到反驳的伪科学，就让它留在坟墓里吧。

人们在身体各部位产生的汗量为什么不同？

在盖伦之后的15个世纪，关于汗水的科学研究一直停滞不前。但是，在16和17世纪之交，研究汗水的新曙光出现了，这一切归功于与伽利略同时代的意大利科学家桑托里奥·桑托里奥（Santorio Santorio）。如何进行个人测量这一问题一直困扰着桑托里奥。在伽利略早期工作的基础上，桑托里奥发明了第一个测量脉搏率的装置——他称之为脉搏计（pulsilogium）。

如果桑托里奥生活在今天，他绝对会喜欢“乐活”（Fitbit）记录器。然而，在17世纪，桑托里奥发明了一个精致的吊椅，用于测量自己因汗液和其他体液流失而引起的体重变化。这把椅子几乎就是一个花哨的秤。想象一下，一根厚厚的木制平衡杆，一边挂着一把精雕细刻的椅子，另一边挂着可以调整平衡的砝码，平衡砝码用来准确地测量椅子及其使用者的重量。桑托里奥会花一整天坐在他的吊椅上，测量自己吃喝拉撒后的体重变化，30年如一日。桑托里奥痴迷于计算体重的变化，他认为，进出身体的物质质量不一致。他的体重是通过一种叫作不感蒸发（又称不显汗）的神秘现象减轻的。桑托里奥声称，不感气体散失（汗液蒸发和呼吸）减轻的重量超过了其他排泄物的总和，他也因此名声大噪。

桑托里奥体重减轻了多少就会吃掉多重的食物，他对此着迷，因此改装了吊椅。这样一来，他吃食物时，体重逐渐上升，吊椅就会逐渐远离餐桌。当桑托里奥吃到想要的量时，坐在吊椅上的他就够不着食物了。

两个世纪之后，捷克生理学家杨·伊万杰利斯塔·普金内在皮肤中发现了汗液的出口，他于183年宣布人体存在小汗腺。几十年后，瑞士和德国的生理学家记录了大脑发向汗腺的电信号，这些电信号（即动作电位）沿着脊髓传递，是汗腺“开闸”的命令。

然后事情开始变得很奇怪。

1928年，莫斯科有一位名为维克多·米诺的临床医师，他想弄清楚人们在身体各部位产生的汗量为什么不同，因此他开发了一种可以检测全身汗液分泌的可视化技术。米诺用碘、蓖麻油和酒精制成了一种混合溶液，涂在106名实验对象的皮肤上。碘的颜色是紫棕色的，实验对象皮肤上的溶液干了之后，看起来就像用了美黑喷雾一样。随后，米诺又往碘上撒了淀粉，这样他们看起来就像涂了一层白色的粉末。如果实验对象出汗，汗水就能溶解他们身上干了的碘溶液，使汗水变成紫棕色。

紫棕色的汗水会从白色的淀粉中渗出，身上出汗的区域和不出汗的区域就形成了鲜明的对比。米诺还拍摄了出汗过程的延时照片。照片显示，不同的人最先出汗的部位不同（有些人是脸最先出汗，有些人是躯干最先出汗，有些人则在腿部和臀部最先出汗），最后他们的整个身体都被汗水浸透。

米诺很看好这项技术。随后，他在《德国神经医学杂志》（German Journal of Nerve Medicine）上发表了一篇文章，称赞该技术能检查身体各部位的出汗情况——比如，跟腱或男性的光头。他乐观地认为，这种汗液可视化技术，可以用于诊断和研究各种神经疾病和心理疾病。

米诺的技术传到了日本，日本的研究人员重新设计了淀粉加碘的实验。名古屋大学的久野宁和他的同事，还想出了将单个毛细管插入单个汗腺的方法，这样就能准确地测量汗水流出的速度。他们将电极插入指甲盖、前臂和手掌，测量不同皮肤层的电阻。这太可怕了，幸亏我不是他们的实验对象。

电影《百元之恋》（2014）剧照。

久野宁和他的同事还想办法算出了人体汗腺的数量，并报告了小汗腺的平均宽度：大约70微米，相当于一根发丝的直径。该组数据以及目前被广为接受的、教科书采纳的关于汗腺的信息（如人类有200万—500万汗腺孔）均源于这些20世纪早期的研究成果，以及久野宁 1934 年的专著《出汗生理学》（The Physiology of Human Perspiration）。

人类虽然不能适应脱水，

但能适应高温

当日本的久野宁从微观角度研究汗腺时，美国科学家爱德华·阿道夫以美国加入第二次世界大战为契机，开始研究汗液在全身层面发挥的作用。1941年，美国开始在北非实施军事行动，美军高层想知道在沙漠部署士兵，特别是要进行长途跋涉的话，到底需要多少饮水补给。因此他们请来了罗切斯特大学的生理学家阿道夫，帮忙计算维持步兵的生理机能和生命所需要的水量。乐观主义者可能认为，可以给士兵们一些精神上的鼓励，这样一来，沙漠行军时就不用带那么多水了。假设没人迷路（乐观主义者认为自己根本不可能迷路），士兵也可以抵达目的地后再补充水分。

电影《印度往事》（2001）剧照。

这种狂妄的乐观主义在当时的美国军队中非常流行。许多军队高层认为，只有懦夫才需要在沙漠中补充水分：士兵们只需振作起来，无视口渴的感觉，就能继续完成任务。阿道夫在《沙漠中人的生理学》（Physiology of Man in the Desert）中写道：“为了缓解口渴，人们尝试了各种方法，如咀嚼、口含小石子或服用药物。尽管这些方法让人们有事情可做，能转移注意力，但缓解口渴的效果并不好。”

为了解决口渴的问题，阿道夫让士兵们参与了一项残酷的实验。实验地点在加利福尼亚州的科罗拉多沙漠，这里天气炎热，岩石颇多，中午的温度通常在 43.3℃左右。要是放在今天，面对伦理委员会的审查，这种不人道的实验根本无法进行。士兵们被平均分成了两组，一组士兵在跋涉20英里（约8小时）后可以喝水，另一组士兵则没有水喝。

这项研究列出了许多中暑的预警信号，包括心率过快、直肠温度过高、血液黏稠、胃肠不适、肌肉运动困难等。除此之外，正如科学家所说的，人脱水时“情绪也会变得不稳定”。

一名士兵在约 37.8℃的高温下行进了8英里却没有水喝，他说：“我只想停下来休息。”

阿道夫将他说的话记录了下来。阿道夫还提到了另一名士兵，他写道：“他不合群，还掉队了，最后还是停了下来。”如果中途有士兵逃跑了，那么他们就只能独自行进，还会受人跟踪，可能还要在沙漠中走更久。要是那样的话，就和他们眼前的情况没什么两样了。

此外，就给前线士兵送多少水的问题，阿道夫向军方提出了建议。脱水率和补水率取决于多个变量，包括个体的生理水平、环境条件、衣服的类型和活动的情况。如今，美国军方将这些变量输入复杂的计算机算法中来估计士兵所需的水量。

但是，在20世纪40年代，阿道夫给了军方一份介绍平均出汗率的概要，这些凭经验测得的数据至今仍被广为引用。他在概要中写道：“气温为约37.8℃时，一名士兵以每小时3英里的速度在阳光下行走，平均每小时会损失1夸脱的水；在同样的条件下，士兵开车行进，平均每小时会损失3/4夸脱的水；但若是在树荫下休息，则只会损失1杯水。”阿道夫还确定，如果士兵在沙漠中行军时感到口渴，又恰好带了一些水，最好的做法是拿这些水来解渴而不是实行饮用水定量配给。他还指出：“把水喝了比带着走更好。”

阿道夫的研究表明，人类虽然不能适应脱水，但能适应高温。如果我们从一个凉爽的地方去到一个炎热的地方，身体就会通过增加血浆量来适应高温环境，实际上就是储存更多的体液，并将其作为汗液排出。我们的出汗率也会有所上升，这样我们出汗更快也更多，只要保证供水充足即可。

有人可能不信，男女身体中的热适应机制是类似的。新墨西哥大学的名誉教授苏珊娜·施耐德说，当时的人们普遍认为“只有男人才会出汗，女人顶多只会面色潮红”，在2世纪70年代早期，她在博士阶段所做的研究 证明了这一说法是错误的。证据表明，男性和女性在出汗方面差别不大：女性的汗腺更密集，而男性的出汗率更高，但这些差别大多是因为男性和女性在体形、有氧代谢能力和运动强度方面有差异。

与无人机、罐头食品和互联网等军事研究成果一样，阿道夫的研究成果彻底影响了人们的生活。他建议，在极度炎热和干燥的环境中，人们最好穿长裤和长袖T恤来盖住皮肤，这一建议至今仍被广为接受（当然，中东和其他沙漠地区的人可能在几百年前，甚至几千年前就懂得这样做了）。这样做完全是为了防晒和减少出汗，即尽量避免脱水。在炎热干燥的沙漠中，人体会大量出汗，但空气非常干燥，汗液会迅速离开皮肤跑到干燥的空气中。因此，汗腺会流出更多的汗液作为补偿。这时，宽松的长款衣服就起作用了，通过在皮肤周围营造一个更为潮湿的环境，降低汗液蒸发到空气中的速度，这种衣服让我们能在“滴水难求”的环境中保存水分，维持生命。

我们必须感激汗水

给了我们生存的机会

在炎热潮湿的环境中，情况却恰恰相反：你会不想穿衣服。因为你穿得越少，汗液就越容易从皮肤上蒸发，带走身体的热量。在极端潮湿的条件下，潮湿的空气中充满水分，阻碍汗液的蒸发，热量就无法通过皮肤散发出来。你可以尽情流汗，但你并不会感觉凉快。这可能会让人丧命，然而一个多世纪以来，南非的采矿工人每天都要面对这一情况。

电影《徒手攀岩》（2018）剧照。

1886年，人们在南非的威特沃特斯兰德盆地（Witwatersrand Basin）发现了一大片金矿，金矿的位置离今天的约翰内斯堡很近，约翰内斯堡是在后来的淘金热时期建立的。人们通过开采金矿取得了巨额的利润，还颁布了限制金矿开采的法律，这些都加速了南非种族隔离制度的形成。金矿工人，主要是收入极低的黑人，他们在20世纪最为恶劣和危险的湿热环境中，日复一日地工作。

黄金矿藏只有一小部分位于地表，大部分位于地下。在后来的几十年里，矿工要到地下半英里处开采金矿。到20世纪60年代，他们甚至要到地下两英里处进行开采。矿井里不仅炎热，而且极度潮湿，还有致命的危险。一位茨瓦纳（Tswana）矿工将采矿形容为“在坟墓里工作”。

光是要下到这些矿井里就很可怕了。轮班开始时，大部分矿工要进入一部能承载100多人的升降机，通常将其称为“罐笼”。然后操作员会放开制动器，让罐笼全速下降0.5英里。罐笼快到达矿井底部时，操作员会重新拉下制动器。矿工们有时需要连着乘坐好几次罐笼，才能到达当天的目的地。

在矿井的深处，矿石爆破会产生很多含金的碎片，爆破的声音通过矿石的反射又回到耳中，非常刺耳。爆破后，矿井内的温度可能超过50℃。矿石中不仅含有金，还有二氧化硅，因此，矿石炸开产生的粉尘会对肺部造成严重的损伤。为了减少粉尘的危害，矿工们用水来冲洗矿井。水打湿了粉尘，空气的温度由50℃降至35℃，从酷热变成了极热，但也让矿井内的湿度急剧上升。在如此高的温度和湿度下，矿工在地表下数英里的封闭空间中从事极其剧烈的体力劳动，许多人因为无法降温，中暑而死。20世纪40年代，祖鲁诗人本尼迪克特·沃利特·维拉卡泽写了一首名为《金矿之内》（Ezinkomponi）的抗议诗，抨击了金矿开采的种种风险。他在诗中写道：“地球将吞噬我们这些挖掘者……我每天都看到周围有人步履蹒跚，随即跌倒，失去生命。”

20世纪中期，全世界金矿工人的工作环境普遍不够安全，但南非的种族隔离制度让黑人矿工的安全更加得不到保障。当时，黑人矿工面临着很多致命的危险，如矿石爆炸、地道坍塌、呼吸道疾病等。最近，50万名患有致命性肺部疾病的金矿工人，向南非金矿产业提起集体诉讼。金矿工人面临众多的健康风险，尽管中暑只是其中一种风险（过去是，现在也是），但它依然具有致命性：20世纪，威特沃特斯兰德有成千上万的金矿工人死于中暑。

金矿行业的高管不想关闭这些利润极高的金矿，因此，从20世纪20年代开始，该行业就开始聘请或者引进医疗研究人员，想要弄清楚矿工为什么容易出现致命性身体过热的情况，也想为新矿工制订热适应训练方案，以避免这一情况的出现。热适应（heat acclimatization）和热适应训练（heat acclimation）是有区别的。热适应是在高温环境中待一段时间后自然适应，而热适应训练则是一种方法，帮助我们更快地适应高温环境。尽管部分研究成果避免了矿工因中暑而死亡，但其本质上还是为了满足经济发展的需要，即通过延长黑人矿工的生命来保证可以持续开采金矿。后来，死于中暑的工人少了，但也还是有的。该研究成果源源不断地为金矿公司带来了生产力和利润。显然，是金矿工人的激进行为最终推翻了种族隔离制度。

我们现在知道：在极端炎热和潮湿的金矿矿井中，人类的生存是一场激烈的数字游戏。在这种环境下，虽然人体所产生的大部分汗水都没法从皮肤上蒸发，但仍有一小部分汗水能蒸发，正是这些少量的、从湿热的身体蒸发的汗水决定了人的生死。块头大的人往往更有机会在这种环境中生存下来。这是因为块头大的人通常有更大的皮肤总面积。因此，他们的汗腺更多，用于散热的皮肤面积也更大。实际上，块头大的人皮肤表面积与核心体积的比率较高，有助于排出体内的热量。

《阿拉斯加大淘金》第一季（2010）剧照。

为了让矿工快速排出大量汗水，研究人员制订了多种热适应训练方案。最初，热适应训练方案为矿工指定了工作区域，区域内的温湿度会不断上升。到了20世纪60年代中期，训练方案有所变化：训练时间为8天。大批新矿工每天都要在一个炎热潮湿的帐篷里待上4个小时，在石头上完成踏步登阶训练，同时会定期检查他们的直肠温度，防止他们中暑。显然，矿工们普遍不喜欢这种训练方案。到了20世纪80年代，一些矿井采用了其他方法，例如，让矿工穿上带有干冰的背心来降温。

半个世纪以后，运动员在酷热的环境中备战比赛时，也要进行热适应训练（与金矿工人的训练方式类似，但训练强度小一些）。也就是让运动员在炎热潮湿的环境中锻炼数日，以此来适应环境，同时记录他们的生命体征。通常根据运动项目、运动员的生理水平、比赛地点等标准来制订热适应训练方案，训练的目的是让运动员轻松高效地适应环境。举个例子，现行的训练方案建议，运动员每次在高温下应进行60—90分钟高强度锻炼，这可比金矿工人的 240分钟短多了。

随着全球气候变暖，适应极热的环境变得越来越重要。在1956年，汗液科学家久野宁预见性地指出：“天气炎热时，只有出汗能让人感到舒适，这样人类才有机会在热带地区生存下来。”当世界上的很多地方因气候变暖不再宜居时，我们必须感激汗水给了我们生存的机会，并且欣然接受排汗的过程。

本文经出版方授权节选自《汗水的快乐：奇妙的汗水科学》，标题为摘编者所加。原文作者：[美]萨拉·埃弗茨；摘编：安也；编辑：张进、西西；导语校对：王心。欢迎转发至朋友圈。

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