图3，胡克的狗呼吸实验
到了18世纪中，肺脏的结构已经清楚（图4），氧气也被发现了（参见）。但还是没人能够破解呼吸的秘密。
图4，气管与肺的结构
直到1904年，丹麦科学家克里斯蒂安•波尔（Christian Bohr，1855—1911）和他的博士导师一起研究鱼的生理学。他们发现鱼鳔中的氧气含量比鱼血管中的氧气含量要高得多。
那么氧气到哪里去了呢？
波尔深入研究，提出了波尔效应：氧的分解与二氧化碳浓度及环境酸碱度有关。这一重要的发现把动物吸入氧气与呼出二氧化碳联系在一起。波尔一门英俊，他的儿子尼尔斯•玻尔（Niels Bohr，1885—1962）是量子力学的奠基人，1922年获得诺贝尔奖。
孙子奥格•玻尔（Aage Bohr，1922—2009）发现了粒子运动的规律，1975年获得诺贝尔奖。
1908年，克里斯蒂安•波尔回到丹麦哥本哈根大学任教。他聘用了丹麦科学家奥古斯特•克罗（August Krogh，1874—1949）。克罗是一个造船工人的儿子，他在哥本哈根大学学习医学和生理学。克罗的妻子玛丽（Marie Jorgensen Krogh，1874—1945）是他的同班同学。玛丽有9个兄弟姐妹，但只有4个活到成年。所以她决定学医。克罗和妻子志同道合，琴瑟和鸣，做出了许多杰出的贡献（图5）。
在波尔的指导下，克罗开始研究人体中的气*换及氧气在全身的流动。他发现氧流量是由毛细血管调节的。当身体处于休息状态时，许多毛细血管关闭；在运动时，毛细血管扩张开，让更多的氧气被输送到肌肉。这一发现完整了氧气和二氧化碳在人体中的周期循环。
1914年，玛丽进一步证明克罗发现的氧气传输机制足以在各种各样的条件下维持身体的新陈代谢。
1920年克罗荣获诺贝尔奖。
1922年，克罗夫妇访问加拿大时注意到了刚刚发现的胰岛素，玛丽患有II型糖尿病，于是两人立即买下胰岛素在欧洲生产与销售的专利。回到丹麦后，克罗与朋友一起建立公司。这个公司至今还在成功地营运，使玛丽和无数糖尿病患者受益终身。
图5，丹麦科学家家奥古斯特•克罗和妻子玛丽•克罗夫妇
今天，我们已经清楚地了解呼吸的原理。如图6所示，人的呼吸由大脑皮层的自动控制系统主导（voluntary control），同时也受其它感受器（receptor）的影响，包括：
·呼吸神经系统（通过延髓、脑桥和脊柱作用）；
·肺部伸张感受器；
·肺部及气管刺激感受器；
·肌肉及关节感受器；
·中枢生化感受器（在二氧化碳增加（CO₂ ↑）、氢离子（H⁺ ↑）增加时做出响应）；
·外周生化感受器（在氧气减少（O₂ ↓）、二氧化碳增加（CO₂ ↑）、氢离子（H⁺ ↑）增加时做出响应）；
·其它感知及感情感受器，其它感知包括疼痛、冷热等等，感情包括喜怒、惊吓、激动、主观意念等等。这些感受器均通过下丘脑起作用。
图6，呼吸的控制系统，其中，“ ”表示呼吸加快，“-”表示呼吸减慢
呼吸系统包括气管、肺及胸腔（图7）。肺包裹在胸腔的胸膜和膈膜里。胸腔包括胸廓，胸骨，胸椎，肋骨和肋间肌。胸膜连接着肋间肌，中间有胸膜腔和胸膜囊。
图8所示，呼吸过程分三步：
第一步，神经系统驱动肋间肌使胸腔扩张，肺随之扩张，产生负压吸入新鲜空气。
第二步，新鲜空气在肺泡中与血液混合，将氧气送入血液中，然后通过心脏将饱含氧气的血液经动脉血输送到全身，再通过毛细血管析出氧气，供给各个组织器官。各个组织器官新陈代谢产生的二氧化碳由毛细血管吸收，形成二氧化碳含量高的血液，经静脉回流到心肺，最后由肺泡将血液中的二氧化碳吸析出。
第三步，神经系统驱动肋间肌使肺部恢复原状，挤出空气，把肺泡中二氧化碳含量高的气体排出体外。
人大约每分钟会呼吸12~20次左右。这个频率与海浪的频率相似。所以，当我们漫步在海滩上倾听海浪的声音时，就会引起心灵的共鸣，感到特别的舒畅。
