血液在體內不停繞圈，是怎麼發現的？
― 關鍵只是紙上的一次乘法
血液會在體內循環，現在是小學就會教的常識。但這個發現，其實只是400年前的事。而且，決定性的證據既不是新的解剖發現，也不是顯微鏡，只是把心臟送出的血量拿來做乘法而已，就推翻了流傳1400年的定論。
請用另一隻手的手指，輕輕按在手腕內側。你會感覺到「咚、咚」規律的脈動傳來。
這個脈動，就算你睡著了也一直持續著。一天大約跳動10萬次。
那麼，送出去的血液究竟去了哪裡？很久以前的人認為「血液會被身體各處用光、消失掉」。
被相信了1400年的錯誤
古羅馬醫師蓋倫（Galen）主張，血液是在肝臟製造，送到身體末端後就當作養分被消耗殆盡。也就是說，血液只會單向流動、有去無回。這個說法此後整整1400年，一直是歐洲醫學的根基。
推翻這個說法的人，是英國醫師威廉·哈維（William Harvey）。他在1628年出版的一本薄薄的書中，證明了兩件事。
把心臟送出的血量算一算，一小時竟然是體內血量的好幾十倍。肝臟不可能每小時都製造出這麼多血。
手臂的血管裡，有只朝著心臟方向打開的小門。如果血液只是一路流走不回頭，這扇門就毫無意義。
把這兩點合起來看，答案只有一個：血液並非消失了，而是同一批血液不斷繞圈、流回原處。
理由一：多到不合理的量，說出了答案
一般認為，心臟每跳動一次，大約會擠出70毫升的血液，差不多是小紙杯的一半。而這個動作，一分鐘大約重複70次。
乘起來算算看，一分鐘大約是4.9公升。一小時則是294公升。但體內全部的血液加起來，也只有大約5公升。請看圖1。把一小時的量拿5公升的水桶來數，竟然要59桶。
要說每小時都新製造出這麼多血、又同樣消耗掉這麼多血，實在說不通。哈維在書中提出了這個估算，並得出結論：「所以血液一定是在循環的」。他並沒有使用任何特殊的工具。
理由二：手臂裡的單向門
哈維還展示了另一個任誰都能做的實驗。輕輕綁住手臂讓血管浮現後，用手指從靠近心臟的那端往遠離心臟的方向撫過血管。血管會整段扁塌下去，而且血液不會馬上流回來。
但如果用手指沿著同一條血管往靠近心臟的方向撫過，血液就會順暢地流動。這是因為血管裡排列著只朝單一方向打開的小門。現在稱之為靜脈瓣。圖2畫出了這個結構。
這些門全都朝著通往心臟的方向開。如果血液只是流到身體末端就消失，那麼在通往心臟的路上排列這些門就沒有道理。這個結構本身，就已經說明了血液流動的方向。
連接去程與回程血管的細小血管，當時的工具根本看不見。哈維在書中寫下「雖看不見，但應該存在」，並就此往下推論。實際觀察到微血管，據說是在他過世4年後的事。
總結
證明血液會循環的，不是什麼新的觀測，而是任何人都能自行驗證的量的估算。一數才發現，如果血液是有去無回，數量根本對不上。
數量對不上這個事實，
比任何權威都更有說服力。
腳部的血液如何流回心臟，在為什麼久站會讓腳浮腫？中有詳細說明。心臟本身持續跳動的機制，請參考心臟為什麼能自己一直跳動？。
- 手背或前臂朝下放著，輕輕握拳、張開，讓藍色的血管浮現出來。不需要綁住手臂。
- 用指腹輕壓浮現血管上的一點不放，再用另一隻手的手指，緩緩朝手肘方向（靠近心臟那端）撫過去。撫過的區段顏色會變淡。
- 就算壓著手指不放繼續等，那個區段也不會馬上回血。放開壓著的手指後，血液會從手指那端一下子重新充滿。
請不要用力按壓或長時間壓迫。皮膚較薄的人血管會比較容易看見，身體發冷時則較不明顯。在手腕內側數15秒的脈搏再乘以4，就能算出每分鐘的心跳次數。
想知道更多 ― 用語・算式・與教科書的連結從國中理科到大學專業科目，會明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「生物基礎・物理基礎」課程範圍
- 高中＋高中進階內容，或教科書專欄程度的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（流體力學・生理學）的內容
- 研究中連大學也還不當作「定論」來教、研究者目前仍在調查中的內容
國中用語：這個現象是有名稱的
- 一次搏出量：心臟一次跳動所擠出的血液體積。成人靜止時約為70毫升。
- 心輸出量：心臟一分鐘送出的血液體積。由一次搏出量乘以心跳次數決定。
- 靜脈瓣：位於靜脈內側、只朝單一方向打開的薄膜。可防止血液逆流。
- 體循環與肺循環：繞行全身的路徑，與繞行肺部的路徑。血液依序通過這兩個循環。
國中高中用算式驗證：一小時送出的量，是體內血量的幾倍？
讓我們用現在的數值，重現哈維在書中所做的估算。
| 用符號表示 | Q ＝ V × f |
| 用文字表示 | 一分鐘送出的量 ＝ 一次擠出的量 × 一分鐘的心跳次數 |
| 算式從何而來 | 來自體積守恆。幫浦每次擠出的量，重複相同的次數，只要途中血液沒有消失也沒有增加，這個關係就會成立。 |
| 一次搏出量（符號為 V，單位為毫升） | 約 70 毫升（成人靜止時） |
| 一分鐘心跳次數（符號為 f，單位為次/分） | 約 70 次（成人靜止時） |
| 體內血液總量（單位為公升） | 約 5 公升（約為體重的13分之1） |
| 一分鐘送出的量（毫升） | 70 × 70 ＝ 4900 |
| 換算成公升 | 4900 ÷ 1000 ＝ 4.9 |
| 一小時送出的量（公升） | 4.9 × 60 ＝ 294 |
| 是體內血量的幾倍 | 294 ÷ 5 ＝ 58.8 |
換算下來，一小時竟送出約體內血量59倍的血液。一天則約7000公升，超過30個家用浴缸的水量。要說每天都製造這麼多、又每天都丟掉，無論怎麼看都說不通。
高中高中＋血壓，是由什麼與什麼的關係決定的？
高中血液的流動，可以用和電流很類似的方式來理解。有推動流動的壓力差，有妨礙流動的難度（阻力），兩者共同決定了流量的大小。
高中＋正式來說，可用「平均血壓差 ＝ 心輸出量 × 全身周邊血管阻力」這個關係式表示。血管一旦變細，阻力就會上升，要送出同樣的量就需要更高的壓力。許多降血壓藥物，作用的就是這個公式裡的某個環節。
大學液體流過細管時的難易程度
黏稠的液體緩慢流過細管時，會符合哈根－帕松公式（哈根－帕松流動）所描述的關係。流量與管半徑的4次方成正比。半徑若減半，流量就會變成16分之1。血管只要稍微變細，循環就會產生劇烈變化，原因就在於這個4次方的關係。順帶一提，帕松本人也是醫師，正是在研究血液流動的過程中，發現了這個關係式。
研究中目前還沒有完全弄清楚的事
- 最細通道的流動 紅血球會彎折自己的身體，通過比自己還細的血管。這裡的流動無法用單純的管道公式來描述，至今仍靠計算與實驗雙管齊下研究中。
- 決定血液分配的機制 運動時血液流向肌肉，用餐後流向消化道，血液的去向時刻在變化。哪個訊號會以什麼順序發揮作用，至今尚未完全弄清楚。
- 血管重新生長的機制 身體會朝需要的地方延伸血管。理解這個調控機制，也與傷口癒合、疾病研究息息相關。
也就是說，這篇文章的內容，也只是「目前已知範圍內的說明」。數值是靜止時的參考值，會因體格與年齡而有所不同。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科／動物身體的構造與功能 | 體循環與肺循環、靜脈瓣的方向 |
| 高中 | 生物基礎／體內環境的維持 | 一次搏出量與心輸出量的乘法 |
| 高中＋ | 生物／循環系統的調節 | 血壓與阻力的關係 |
| 大學 | 流體力學・生理學 | 哈根－帕松公式與半徑的4次方 |
| 研究中 | 微循環・血液動力學 | 細小通道的流動、血液分配的調控 |
| ― | 與生活的連結 | 數脈搏、判讀血壓數值 |
- 威廉·哈維（William Harvey）《Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus》1628年（日文譯本『心臓と血液の運動について』，森林総合研究所非相關，此處為日文譯本書名）
- 《ギャノング生理学》（Ganong's生理學）丸善出版 ― 循環系統章節（一次搏出量・心輸出量・周邊血管阻力）
- 心輸出量（日文版維基百科）
- 哈根－帕松流動（日文版維基百科）
※本文為大眾科學解說文章。文中數值為理解原理所用的參考概算值。關於身體狀況或檢查數值的判斷，請諮詢醫師等專業人士。