現代醫學的發展，是西方社會在文藝復興之後才開始的，至今不過五百多年。在那之前長達一千五百多年，西方醫學一直籠罩在二世紀的羅馬醫生蓋倫（Galen）的陰影之下。蓋倫綜合了西元前五世紀希臘希波克拉底（Hippocrates）學派的體液理論與病理觀察，加上他自己從解剖動物得來的知識，建立了一整套傳統醫學的理論。蓋倫醫學的強大威力，除了來自他等身的著作外（約二千五百萬字，二十二巨冊），也與他的理論同基督教教義有某種程度的契合有關：蓋倫認為人體內所有器官都有其特定功能，這一點與造物主的智慧若合符節，而得到天主教會的支持。蓋倫的追隨者（許多是中古世紀享有識字及接觸手抄典籍特權的天主教修士）都以記誦他的著作為主，少有人進行實際的解剖與實驗做驗證。因此，直到十七世紀，蓋倫的醫學理論仍被視為真理，如有人膽敢提出不同於蓋倫的說法，輕則罰款，重則下獄。
最早對蓋倫的權威提出挑戰的人當中，有一位是十六世紀任教義大利帕度亞（Padua）大學的解剖學家維薩流斯（Andreas Vesalius）。維薩流斯是當時少數走下講臺，親自在解剖臺前動手解剖屍體、進行教學的人。他發現蓋倫書中所描述的人體解剖，許多都不是來自真正的人體，而來自動物；譬如蓋倫描繪的子宮是狗的、腎臟是豬的、腦則屬於牛或是羊。據說維薩流斯在蓋倫的人體解剖圖中，一共找到了兩百處屬於動物的解剖構造。一五四三年，維薩流斯在瑞士出版了一套七本、繪製印刷皆精美的解剖圖譜《人體的構造》（On the Structure of the Human Body），是有史以來第一本高品質且忠於實體的人體解剖構造圖。
由於維薩流斯及其繼任者的努力，帕度亞大學醫學院成為十七世紀歐洲最進步的醫學院之一，與波隆納（Bologna）、巴黎、蒙彼利埃（Montpellier）等醫學院齊名。歐洲第一座室內解剖講堂，就建於帕度亞大學，時為一五八四年；十年後，這座圓形劇院式講堂更擴大改建成永久性建築，好讓教授在解剖人體時，更方便醫學生圍觀。有時甚至還收門票，供社會名流觀賞，地位愈高者可以坐在愈靠近解剖臺的位置。這座新建講堂，是維薩流斯的第三代繼任者法布里秋斯（Hieronymus Fabricius）設計的，現代生理學的奠基者哈維（William Harvey）則是他的學生。
哈維是英國人，他於一五九九年不辭舟車勞頓，遠赴帕度亞醫學院接受親自動手解剖的「新」醫學教育，而不像歐洲多數其他的醫學院，只是閱讀蓋倫流傳下來的解剖圖譜，以及後人的注疏演繹而已，但缺乏實際動手及觀察的經驗。一六二八年，哈維根據推理與實驗，寫了《論心臟與血液之運動》（On the Motion of the Heart and Blood）一書，駁斥了蓋倫醫學中氣血在體內運行的講法，並建立血液從心臟經血管流至全身、再回到心臟的循環理論，是為現代生理學研究之濫觴（哈維的生平與研究詳見第三章〈心血管生理簡史〉）。
在二十世紀之前，基礎與臨床醫學的界線也不那麼涇渭分明，那是因為當時的醫學研究多數是由所謂的「紳士醫生科學家」在行醫之餘所為（自然科學的其他分支也一樣），真正由政府或私人機構支助、不具醫生身分的專職醫學研究人員，還是進入二十世紀以後才成為普遍的行業。再來，由於二次世界大戰期間許多實用的發明，好比雷達、抗生素、原子彈等，都源自基礎研究，因此，戰後各國政府開始大力支援基礎研究；自此，但憑興趣所至、不以應用為目的的研究成為主流，基礎與臨床也漸行漸遠。
基礎醫學研究以探討生物運作的原理與致病機制為主，並不見得把如何治病放在心上；臨床醫學則只把病人與治病放在第一位，而不一定在乎或曉得疾病的來龍去脈。基礎研究者經常拿動物或微生物做實驗，鮮少接觸人體；但臨床醫生如要動手做實驗或研習手術技巧，則免不了也要使用動物。當然，醫學的進展有賴兩者的相輔相成，缺一不可。從事基礎研究者或可不在乎即時的臨床應用，但臨床醫療若無基礎研究做後盾，則不可能有所突破，這點在新藥開發以及複雜疾病（如遺傳疾病、癌症、免疫失調等）的診斷治療上，尤其重要。
拜科學進展之賜，現代醫學的分支變得愈來愈繁複，幾乎每個器官或系統都自成一門學問，三不五時還又可能跑出一門新學問來，讓人眼花撩亂。單是以-ology為字尾的學門名稱，就不下二、三十個，像是因應老年社會而流行起來的老人學（gerontology）及老人醫學（geriatrics）等。事實上，有不少學門原本系屬同源，分家後也還藕斷絲連，像婦科學（gynecology）與產科學（obstetrics）、神經學（neurology）與精神病學（psychiatry）等都是。
醫學分支變得更多更細的後果，是造成許多專科醫生見樹而不見林。一百年前，哈佛醫學院的生理學教授波特（William T. Porter）曾說過一番話，值得在此重述：「醫學各部門的知識，已經累積到讓教授及學生都難以掌控的地步；唯一的解救之道，在於對科學方法有徹底的掌握。醫學生必須取得這份能力，而不是單純的資訊；只有如此，在穿越知識大海的橫風逆浪之時，才能維持穩定的航道。」至於想要對科學方法有所掌握，就必須對基礎研究有所認識，這也是醫學院學生必須接受前期基礎醫學教育的理由。
但人世間的事大多在兩極之間擺盪，很少長期定於一尊。時至二十世紀末、二十一世紀初，以目標或疾病為導向的整合型研究又開始流行，好比已完成的「人類基因組計畫」（Human Genome Project）以及進行中的好幾個「人腦計畫」（BRAIN Initiative、Human Brain Project、Brain Activity Map、Human Connectome Project）等都是。不管怎麼說，研究光有目標、口號或經費是不夠的，還要有技術與方法為後盾；像美國在一九七○年代就發起「向癌症宣戰」（The War on Cancer）運動，到現在仍未竟全功，理由就在於此。
從諾貝爾獎得獎研究看生理學研究進展
如前所述，諾貝爾獎是根據諾貝爾的遺囑設立的，諾貝爾於一八九六年過世，當時的生理學猶如一世紀後的分子生物學，正是當紅的學問，被視為解開生命奧祕的鑰匙；晚年為心臟病所苦的諾貝爾自然也對生理學寄予厚望，因此有生理或醫學獎的設立。
第一屆諾貝爾獎於一九○一年頒發，正是二十世紀開始的第一年，而人類社會的科技發展，在二十世紀有飛躍式的進步；因此，諾貝爾獎的得獎研究，也部分記錄了自二十世紀以來，人類在科學上的成就。
根據諾貝爾的遺囑原意，該獎項是頒給「前一年中為人類謀取最大福利的人」；但遴選單位很快就發現這個想法執行起來有其困難，因為在自然科學，任何發現的重要性都有待驗證，而一年的時間通常是不夠的。在諾貝爾科學獎項的獲獎歷史中，不乏日後發現有錯或價值不高的成果；因此之故，遴選委員會也變得愈來愈謹慎。以生理或醫學獎為例，獲獎人從發表獲獎研究到獲獎的期間，從一九二○年以前平均不到十年時間，如今已超過二十年以上。其中等待時間最長的，是發現可誘發腫瘤病毒的勞斯（Peyton Rous）：從發現該病毒（一九一一）到得獎（一九六六）長達五十五年之久，得獎時勞斯已是八十七歲的老人了。此外，二○一○年獲獎人是高齡八十五歲的愛德華茲（Robert G. Edwards），得獎成果為一九七八年誕生的全球第一位「試管嬰兒」，足足讓他等了三十二年之久。還有二○一二年獲獎者戈登（John B. Gurdon）的獲獎成果也是五十年前（一九六二）完成的：將成年青蛙細胞的細胞核植入去核的受精卵中，讓受精卵發育成完整的青蛙。
由於諾貝爾獎看重的是做出重大貢獻的人，而非終身成就，因此，許多著作等身的生理學者都無緣獲獎，其中尤以提名共二十五次的美國生理學者坎能（Walter B. Cannon）最出名。反之，有好些在學界原屬藉藉無名之輩，卻因一項重要發現而獲獎，像一九二三年因發現及分離胰島素而獲獎的班廷（Frederick G. Banting） 、一九六二年因發現DNA雙螺旋結構而獲獎的華生（James D. Watson）與克里克（Francis H. C. Crick），以及二○○五年因發現幽門螺旋桿菌而獲獎的華倫（J. Robin Warren）與馬歇爾（Barry J. Marshall）等都是。
再者，傳統的系統生理學研究早於十九世紀就已蓬勃開展，因此，除了神經系統（包括感覺系統）、內分泌系統與細胞生理學等領域的獲獎次數較多以外，其他生理系統的得獎次數都相當低，像心血管系統有三次、消化系統有兩次，餘如呼吸系統、肌肉系統，以及生殖系統都各只有一次，而且這些獎大部分是在二十世紀前半葉取得。這並不是說這些生理學分支百餘年來都停滯不前、沒有突破，而只是沒有「諾貝爾獎等級」的發現罷了。因此，要想瞭解生理學研究的全貌，光看諾貝爾獎得主的成果是不夠的。本書在介紹生理學各分支的發展歷史時，除了不會遺漏得獎的生理學者外，更多的篇幅還是留給許多未曾得獎的學者所得出的成果。
