擴散

在一間靜止的房間一角打開一瓶香水,稍等片刻,整個房間都能聞到香味——不需要風扇。分子天然地從擁擠處擴散到稀疏處。肺裡的擴散正是如此:氧和二氧化碳各自越過氣血屏障漂移,只因每種氣體都從濃度較高處移向濃度較低處。

對氣體而言,衡量「擁擠」程度的指標是分壓。氧在新鮮的肺泡空氣中分壓高,在到達的靜脈血中分壓較低,於是氧向內擴散;二氧化碳在血液中的濃度高於空氣中,於是它向外擴散。這種被動移動的速率隨壓差和可用表面積增大而升高,隨膜增厚而下降——這些關係由擴散的費克定律所概括。

整個過程不耗能量;肺並不泵送氣體,它只是布置一片廣闊而菲薄的表面和一個陡峭的壓力梯度,讓擴散自己去完成工作。一個誠實的前提:氧穿越的難度大於二氧化碳,因為它在組織中的溶解度較低,這正是為什麼使膜增厚或破壞的病變往往先降低血氧,之後才升高二氧化碳。