01
拳头大小的肌肉里，藏着两台泵
握一下拳头。你的心脏差不多就这么大：长约12厘米，宽约8厘米，厚约6厘米，重约250到350克。它在胸腔正中，躲在胸骨后面，夹在左右两肺之间。它是斜着摆的，约三分之二偏在身体中线左侧。它的尖端叫心尖，指向左下方。静息时，健康的心脏每分钟约跳60到100次。一项研究追踪了9.2万名戴健身手环的成年人，他们的静息心率平均约为65次。
举个典型的例子：心脏每跳一次，约泵出70毫升血液。静息时，一分钟下来约5升，差不多就是你全身的血量。所以平均来说，你的血液大约每分钟就在全身绕完一圈。你的心脏一天约跳10万次。其实，心脏是并排的两台泵。右边这台把血液送进肺里，去取氧气。左边那台再把血液送往身体其他部位。
每台泵都有两个心腔。心房接收流进来的血液，心室再把它泵出去。四个单向瓣膜让血液只能朝前流。模型用慢镜头展示静息时的一次心跳，心率为每分钟75次。它也做了几处简化。和大多数解剖书一样，贫氧血画成了蓝色，但真实的血液是暗红色的。其实心房大多位于心室后方，而不是正上方。血管在离心脏约一掌宽的地方截断。拖动时间轴，可以在这次心跳里前后移动；拖动模型，可以转动它。
你也许听说过，心脏从不休息。其实它每跳一次都在休息。静息时，心室每次心跳只有约五分之二的时间在收缩。另外五分之三的时间，心肌放松，心脏重新充满血液。这段放松的时间叫舒张期，收缩的那段叫收缩期。正常脉搏也没有统一的标准。在那项手环研究中，静息心率从约40次到100多次不等。两个健康人各自的正常心率，最多可以相差每分钟70次。
02
四个心腔，两种压力
现在，我们从正面把模型一刀剖开。这是教科书里常见的剖面，四个心腔一眼就能看全。模型面朝着你，所以心脏的右侧在你的左手边。血液在全身交出氧气后，经上腔静脉和下腔静脉这两条大静脉流回心脏，汇入右心房。血液从这里进入右心室，再被推进旁边的肺里。这用不着多大力气：右心室的最高压力只有约25毫米汞柱。
从肺里回来的血液富含氧气，它经四条肺静脉流进左心房。接着，它进入左心室，也就是最有力的心腔。左心室得把血液推遍全身，从大脑一直推到脚趾。它的最高压力约为120毫米汞柱，约是右侧的五倍。所以它的心壁约是右心室的三倍厚，一般为6到9毫米。在剖面上，你能清楚看出这个差别。
一道肌肉墙把左右两侧隔开，这就是室间隔。有了它，富氧血和贫氧血就不会混在一起。两个心室泵出的血量相同，典型情况下每跳约70毫升。哪怕一侧只多泵一点点，时间一长，血液也会在另一侧堆积起来。心室的充盈大多是自动完成的：心室舒张时，血液穿过心房直接流进去。最后，心房收缩一下，再补上一小部分，静息时最多约五分之一，心跳加快时会更多。点一下某个心腔，看看它的血从哪里来，又流到哪里去。
每一侧怎么知道该泵多少血？根本不用谁来告诉它。心肌遵循一条简单的规律，叫弗兰克-斯塔林机制：心室充得越满，收缩就越有力。多出来的血液会拉长心肌细胞，被拉长的细胞收缩得更有力，心室就把多出来的血推出去。所以流进多少，就流出多少，每跳一次都是这样。这条规律是心肌与生俱来的。耐力运动员把它用得比普通人充分得多：他们的心脏充得更满，所以泵出的也更多。
03
四扇单向门
每个心房和它的心室之间，都有一个瓣膜，由几片薄薄的瓣叶组成。右边是三尖瓣，有三片瓣叶。左边是二尖瓣，有两片。心室收缩时，升高的压力会把瓣叶推到一起关上。细细的腱索把瓣叶的边缘拴在心室壁的小块肌肉上，这些肌肉叫乳头肌。收缩时乳头肌会绷紧，瓣叶就不会像被大风吹翻的雨伞那样，翻进心房里。
出口处是另一种瓣膜。肺动脉瓣通向肺部，主动脉瓣通向全身。这两个瓣膜叫半月瓣，各有三片瓣叶，形状像小口袋。血液冲出去时，这些口袋平贴在血管壁上。心室舒张时，血液开始往回流，灌满这些口袋，它们就啪地合上，在中间碰到一起。为了看得清楚，模型把四个瓣膜都画在同一个剖面里。在真实的心脏中，肺动脉瓣的位置更高，也更靠前。
瓣膜本身没有肌肉。只要后方的压力高于前方，它就打开；压力反过来，它就关上。瓣膜啪地关上时，就发出心音，也就是医生用听诊器听到的“扑通”声。“扑”是第一心音：收缩刚开始，二尖瓣和三尖瓣关闭。“通”是第二心音：收缩结束，主动脉瓣和肺动脉瓣关闭。所以心音来自瓣膜，而不是心肌。点一下某个瓣膜，镜头会跟着它走完这次心跳。
其实，每个心音都由两个声音组成。二尖瓣比三尖瓣早一瞬间关闭，这个间隔太短，用听诊器听不出来。在模型里，可以比较这两个瓣膜的关闭时刻。主动脉瓣也比肺动脉瓣稍早关闭。这个间隔叫作第二心音分裂，它会随着呼吸变化，你换个姿势，它也会变。健康成年人的心脏只发出这两种心音。第三心音在儿童身上很正常，但在成年人身上常常是疾病的信号。
04
一次心跳，一步一步看
这张图跟着左心走完一次心跳。一开始，心室处于舒张状态，已经装了大半的血。心房收缩，把它补到约120毫升。接着，心室开始收缩。二尖瓣关闭，有那么一瞬间，四个瓣膜全都关着。血液无处可去，所以容积不变，压力却一路飙升，从约10毫米汞柱升到约80毫米汞柱。这个阶段叫等容收缩期，意思是容积不变的收缩。
当压力升到约80毫米汞柱，心室压力就超过了主动脉压力，主动脉瓣随之打开。血液冲进主动脉，流速最快约每秒1米，压力最高达到约120毫米汞柱。大约四分之一秒内，心室推出约70毫升血液，还有约50毫升留在里面。所以每跳一次，心室只排空一半多一点，约55%到65%。这个比例叫射血分数。这些曲线是教科书里的典型形状，不是某一个人的实测数据。实际测量时，心脏里装的血往往更多。
收缩减弱时，血液开始往回流，主动脉瓣啪地关上。主动脉曲线上那个小小的切迹，就是这样来的。压力下降时，四个瓣膜又全部关闭，持续不超过0.07秒。心室压力一旦降到心房压力以下，二尖瓣就打开，血液涌进来，先快后慢。主动脉很有弹性，每次射血时被撑开，两次射血之间又弹回来，所以它的压力只降到约80毫米汞柱。这一高一低就是主动脉里的血压，也就是常说的高压120、低压80。
心肌有自己的供血管道，就是分布在心脏表面的冠状动脉。可是心肌收缩时会挤压自己的血管，所以这部分血液大多在两次心跳之间、心肌放松时流过。心跳加快时，缩短的主要是放松的那段。每分钟跳75次时，心脏每分钟约有33秒处于放松状态。跳到150次时，只剩约22秒。所以心率翻倍，心脏给自己供血的时间就少了约三分之一。对冠状动脉已经变窄的人来说，这一点最要紧。
05
心脏自己点火
每一次心跳都由心脏自己发起，而不是大脑。在右心房壁的上部，有一小片特殊的细胞，叫窦房结。如果没有外界影响，它每分钟约放电100次。但迷走神经一直在给它踩刹车，把静息心率压到每分钟60到80次。神经和肾上腺素之类的激素并不发起心跳，只负责把心率调快或调慢。连呼吸也会影响它：吸气时，迷走神经的作用会短暂减弱，所以健康人的脉搏在吸气时稍快一点，呼气时又慢下来。
窦房结每放电一次，电波就在约90毫秒内传遍两个心房，心房随之收缩。这就是心电图上那个小小的凸起，叫P波。随后，电波遇到一圈坚韧的组织，怎么也穿不过去，只有一个关口能通过：房室结。这是整个系统里最慢的一段，速度约每秒0.05米。信号在这里要停留约十分之一秒，让心房先把血排空，心室再开始收缩。
过了房室结，信号沿着希氏束和它的两条分支往下跑，一条在室间隔左侧，一条在右侧，速度约每秒2米。然后，一张细密的网，也就是浦肯野纤维，以约每秒4米的速度把信号送遍心室内壁，速度约是房室结里的80倍。整个心室壁在不到十分之一秒内全部被激活，这就是心电图上那个高高的尖峰，叫QRS波群。随后心室壁逐渐恢复，在心电图上画出T波。点一下某个波，就能跳到那个时刻。
移植的心脏最能说明心脏有多自主。它没有连接任何神经，却照样跳动。没有迷走神经踩刹车，它的静息心率比常人快。运动时它照样会加速，只是加速得慢一些，因为它要等肾上腺素之类的激素随血液送来。在40%到70%的病人身上，几个月到几年后，部分神经会重新长回来。心脏还有备用的起搏点。如果窦房结罢工，房室结会接手，让心脏每分钟跳约40到60次。
06
两条环路，跑步时有什么变化
跟着一滴血走一趟。右心室把它经肺动脉送进肺里，它在那里取得氧气。它经肺静脉回到左心，左心再把它经主动脉送往全身。然后，它经上、下腔静脉回到右心。所以这是首尾相接的两条环路，也就是肺循环和体循环，心脏同时推动着它们。动脉指的是把血液带离心脏的血管，和含不含氧无关：肺动脉里流的就是贫氧血。静息时，一滴血平均约一分钟就能绕全身一圈。
现在把运动强度往上调。对一个25岁的人来说，心率会从每分钟约75次一路升到约190次，每跳泵出的血也更多。心率乘以每跳泵出的血量，就是心输出量，也就是每分钟泵出的血量。它从静息时的约5升，升到剧烈运动时的约20升。收缩的时间会稍稍变短，但充盈的时间缩短得多得多。心率翻倍时，收缩时间减少不到三分之一，充盈时间却减少约三分之二。看看图里蓝色的部分怎样缩短。
这些工作都有代价。心脏靠自己的冠状动脉供血，静息时每分钟约250毫升，约占它泵出血量的5%。它消耗的氧气约占全身的十分之一。不过，它的泵血功率并不大：左心约为1瓦。人的一生中，心脏约跳30亿次。这在哺乳动物里算很多的。各种哺乳动物一生的心跳大约都在10亿次左右，上下相差不超过十倍。一头正在潜水的蓝鲸，心脏每分钟只跳2到8次。
耐力训练会重塑心脏。左心室腔会变大：男性运动员的内径约55毫米，没受过训练的人约48毫米。心壁也会稍稍增厚。这种运动员心脏属于健康的适应。每跳一次泵出的血更多，静息心率也降到每分钟约50次，顶尖自行车手接近30次。全力运动时，它每分钟能泵出约28升血。目前的纪录是每分钟约42升，单次心跳约210毫升。但它的最高心率并不比别人高。另外，“220减年龄”只是个粗略的估算，误差约为上下10次。点一下“耐力运动员”对比看看。