引语：
在马航MH370失踪事故的一系列信息中，有一个特别引人注意的情况：该机曾经突然爬升到大幅度超过巡航高度的13000米。很多新闻将其解读为飞行员试图让飞机上其他人短时间内失去意识，阻止他们向地面报警；但从高空生理学和飞机环控设计的角度来看，这种说法很难站得住脚。
一．制约高空飞行的魔鬼：高空缺氧
在人类的飞行史中，“如何呼吸到足够的氧气”一直是个不太为人所关注、但在各种意义上却极其要命的问题。飞机出现之前，空中缺氧就夺去了很多飞行探索者的生命；而直到今天，这个问题甚至还在困扰着在人类飞行性能极限区域活动的第四代战斗机飞行员——F-22就出现过多次供氧事故，甚至因此机毁人亡。
1590年，耶稣会神父Acosta提出高空会引起人体不适，因为人体需要呼吸大量的空气，而高空的空气“非常稀薄和软弱”。1643年意大利科学家托里切利发明气压表时进一步提出，从生物学上看人能适应的气压范围很狭窄，低气压会对人造成不良影响。由于这些观点过于模糊和孱弱，缺乏了两个关键支柱——氧气的发现与高空飞行（或者低压环境）的实际验证；因此它们虽然远比中医“阴阳五行”式的臆造理论更符合事实、更具有指导价值，但仍然算不上一种科学技术门类的开端。
1774年拉瓦锡发现氧气、1783年人类首次乘坐气球升空等事件的发生，为高空生理学的建立提供了基础。1804年俄国科学家Charophy YD乘坐热气球飞行，对呼吸、脉搏、自觉症状等进行了较为详细的测试记录；开创了人类开始主动、明确探索高空环境对人体生理影响的历史。在不断挑战飞行高度极限的过程中，人们发现高空的影响绝不仅仅止于“不适”，缺氧环境会直接导致人体的伤残和死亡。
早期的高空探索飞行依靠气球完成
既然问题源于大气中氧气不足，那么提出“依靠额外氧气装置进行补充”的解决思路也就是顺理成章的事情。直到今天，供氧装置都是绝大多数飞机所必不可少的设备。尤其是战斗机，即使是在不再过于追求最大飞行高度和速度的第三代战斗机上，18000米以上的实用升限仍然是相当主流的指标；这使飞机在高空供氧的性能向着高度、强度两个方向的要求不断变化着。
二．高度的背后：呼吸不仅需要氧气，还需要压力
高空供氧的最初应用并不顺利。比如1875年，法国飞行家Tissandier决心挑战9450米以上的高度，为此专门携带了氧气袋。他从6949米开始吸氧，到8000米时出现了呼吸困难，眩晕，无力和意识模糊；当他稍微恢复清醒时，发现两个同伴已经死亡，面色青紫，口鼻出血。
这次事故一方面是由于氧气装置性能过于简陋，提供的气体最高含氧浓度只有70%，储量也很有限；另一方面当时又缺乏有效的理论来解释、指导在高空应该如何供氧——例如此次飞行中Tissandier开始吸氧的时间就已经太晚了。按照现代标准，飞行员进行夜间飞行从1500米（直升机是1200米）就要开始供氧——此时人体夜视能力开始下降；昼间也不能高于3000米——此时人体的智力功能已经明显降低，肢体协调能力也大幅下降，比如手抖几乎无法避免。
1878年，高空生理学之父——法国的Pual Bert发表了《大气压力》和《大气压——实验生理学研究》。他在首先阐明了高空低压环境带来的缺氧和肢体疼痛症状的同时，提出了一个非常重要的结论：不论大气压力是多少，当氧分压低于45毫米汞柱压力（健康人心脏收缩时，动脉内的压力在120毫米汞柱左右）时，空气就无法维持生命。
随后Pual Bert建立了世界上第一套模拟高空环境的低压舱，用于从事高空生理训练。系统的理论指引和相应的实验设施验证，为氧气得以有效应用在高空飞行中奠定了基础；今天每一个享受过航空事业所带来便利的人，都直接或间接的受惠于此。
世界上第一个低压舱
在高空生理学建立后的初期阶段，人们开始掌握人体缺氧症状和缺氧耐力锻炼的基本规律。通过让飞行人员从更低的高度就开始呼吸更高浓度的含氧气体——直至纯氧作为主要措施，基本保证了8000-10000米高度的飞行安全。然而由于缺乏对低压环境中人体生理反应的深入掌握，在更高的高度上由于低压缺氧、各种减压病带来的飞行事故仍然层出不穷。
比如1927年，美国陆军上尉Gerry先后两次冲击13000米高度失败。第一次他上升到12800米，感到胸闷难受后下降高度到2440米跳伞逃生；第二次他上升到11895米时失去了意识，然后由于携带的氧气用尽死亡。在付出了大量惨痛的代价以后，人们开始认识到随着高度的继续增加，即使是呼吸纯氧也并不足以防止缺氧事故的发生。
人类在维持生命活动的过程中，需要氧气弥漫到身体各处。在这个氧气从肺泡进入血液，再从血液中进入各处组织的弥漫过程中，动力是依靠压力提供的。但是随着高度的不断增加，外界压力和体内压力此消彼长，人体运输氧气的能力就会被不断削弱，直至被彻底逆转——此时血液中的氧气会大量向肺泡中弥散，继而通过空气排出体外。
实际上7000米高度就足以让绝大多数人在很短时间内丧失从空气中获得氧气的能力，维持意识的时间仅有4~5分钟；但是这个高度范围内气压降低还不是特别剧烈，人体只要能呼吸到高浓度氧气仍然可以使肺泡获得足够的氧气。但即使是始终呼吸纯氧，在12000米以上人体也会出现显著的缺氧症状。
出现严重低压损伤的兔肺
在高度达到19000米以后，大气压力已经无法再维持水（37度）的液态存在了；此时人体中的一部分体液——比如血液，会首先开始沸腾，产生大量的气泡，导致血管被气泡堵住形成栓塞，而器官和组织——尤其是皮肤会形成明显的气肿。
从20世纪30年代起，在发现人类的呼吸不仅需要氧气，而且还需要保证一定外界压力以后；人们开始采用给飞机座舱增加压力、采用加压的供氧装置强行将氧气压入飞行员的肺部、研制向体表加压的防护服装等手段。正是这些加压供氧技术和装备的成熟、普及，使飞机的高空性能实现获得了基础。