一个心脏如何跳动的重大方向可能被理解出来。
当提到像心跳一样是必要且普遍的事物时，你会认为科学家在它的背后已经有相当多的科学理解。
但几世纪以来，心脏如何运作背后的物理学困惑着研究人员。心脏的压缩是有意义的，但没有人能够完全解释心脏是如何填满血液。现在，一项研究终于以物理学定律之一，来揭露答案。
来做一点复习，心脏大约是一个块头大的人的拳头大小，它们由四个房室组成。上面两个是心房，下面两个是心室。
缺氧的血液离开心脏的右心室并且流到肺，然后以含氧的血液，经由左心房返回心脏。
接着含氧的血液被压出左心室，在再次进入心脏的右心房之前，提供氧气给身体其余的部分。
到目前为止复习还算顺利。但尽管科学家非常熟悉这个过程，不清楚的是心跳是如何和为什么发生。是什么物理过程造成心室填满血液？
现在，由瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)领导的研究人员使用名为心血管磁核共振影像(cardiovascular magnetic resonance imaging)，在心脏跳动时追踪房室的大小，然后指出水动力(hydraulic force)是这个过程发生的部分原因，和提供动力给汽车煞车和堆高机是同样的现象。
在我们身体其中一项最重要的过程中，它不只是吸引人的新洞察，这项发现也可能为心脏衰竭和心脏疾病的新治疗选择铺路。
首席研究员Martin Ugander说：“虽然这似乎很简单明了，但水动力对心脏填血模式的影响被忽略了。”
“我们的观察是令人兴奋的，因为它能够导致对心脏衰竭的新类型治疗，这类新治疗涉及试图缩小心房的大小。”
那么我们怎么过了这么长的时间都没有想出来呢？多年来，我们只了解谜团的一部分。
生物学家知道，在心肌细胞中一种名为肌联蛋白(titin)的蛋白质，扮演像弹簧一样释放弹性能量(elastic energy)，促使心室填满血液。但是这个弹簧行动本身无法解释科学家所看到的血液快速填充的量。
DrJanaOfficial/Wikimedia
在最近的研究中，这个团队反而转向物理学。他们利用心血管磁核共振影像，来测量心脏舒张期间这两个房室的大小；在健康的心脏，心脏舒张是心室填满血液的阶段。
这使得他们接着做出物理模型，几乎像是一个活塞的心脏房室，并且根据物理学定律，来解释心室填满血液是怎么一回事。
他们发现在舒张期间，填满左心室的驱动力峰值的10％到60％与心肌的松弛无关，它取决于水动力，水动力是液体施加在面积上的压力。
水动力与提供动力给汽车煞车是一样的，而且它的运作是由于巴斯卡原理(Pascal’s principle)。
在心脏，它是由心脏彼此有关的房室大小所驱动。在整个舒张期间，上方的心房小于心室。因为这样，所以这个团队指出，当两个房室之间的瓣膜打开时，血液涌入心室来平衡压力。
你可以在下面的影片中看到这个动作，而且是以一个手边的气球来示范：
来自大学的一份声明解释：“心脏的几何形状于是决定了力道的强度。”
“帮助心脏房室填满血液的水动力，是起源于心房小于心室的自然结果。”
每当提到心脏衰竭时，许多患者在这个舒张期或填血阶段有问题。这个团队解释，它经常被看见与心房肥大结合在一起。
由于这项新研究，现在很清楚，如果就心室的比例而言心房变得更大，那么它会降低水动力，因而减弱了心脏填满血液的能力。
团队的成员Elira Maksuti说：“对于心脏衰竭患者，很多的病灶是在心室功能。”
“我们认为，测量心房和心室来找出它们的相对大小，能够是诊断和治疗的一个重要部分。”
这只是一份论文，而且需要做更多的观察，然后才能够完全改变我们看待心脏功能和功能障碍的方式。但是，真的很高兴知道，关于身体的一些最基本作用，仍然有难以理解的地方要解决。
这项研究已经发表在科学报告期刊(Scientific Reports)。
