提問：人靜止提著物體不做功，那為什么會(huì)感到累？

假設(shè)一個(gè)人靜止提著一個(gè)物體，人不對(duì)這個(gè)物體做功。但人卻無時(shí)無刻都在額外消耗自身的化學(xué)能去提供能量來維持這個(gè)狀態(tài)。但這個(gè)能量以什么樣的形式表現(xiàn)出來的？熱能？提著一個(gè)物體為什么需要一個(gè)熱能呢？

既然人對(duì)物體不做功，那么人為什么還要額外消耗自身能量去供能呢？

(資料圖片)

人雖然沒有對(duì)外做功，但你的肌肉一直都在做功。

肌肉如何做功？

先來看看肌肉的結(jié)構(gòu)：

肌細(xì)胞中存在很多肌原纖維，約1μm粗細(xì)，是骨骼肌的收縮單位。

肌原纖維又分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)：

兩種肌絲交叉排列，縱向視角分成「明、H、M、暗」各帶。

Z線之內(nèi)的整個(gè)結(jié)構(gòu)被稱為肌節(jié)：

不難發(fā)現(xiàn)，大量肌節(jié)串聯(lián)成肌原纖維，然后肌原纖維又并聯(lián)成整個(gè)肌肉組織

注意，這是平面圖，從剖面圖可以看出，1根粗肌絲周圍分布著6根細(xì)絲，又或者說是每3根粗肌絲就包裹著一根細(xì)肌絲：

通過粗肌絲+細(xì)肌絲的組成，整根肌原纖維形成了一種特殊的彈性收縮結(jié)構(gòu)：

雖然肌原纖維各個(gè)結(jié)構(gòu)都具有 彈性 ，但整根纖維的 收縮和舒張 主要通過，細(xì)肌絲在粗肌絲間滑行而完成。

細(xì)肌絲往中間的M線滑行，完成收縮動(dòng)作。

往外部滑行，則完成舒張動(dòng)作。

肌肉的收縮過程，本質(zhì)上就是一個(gè)生化反應(yīng)過程：

當(dāng)神經(jīng)信號(hào)傳達(dá)到肌細(xì)胞，肌細(xì)胞的肌質(zhì)網(wǎng)會(huì)釋放鈣離子到肌節(jié)中。

在鈣離子的作用下，細(xì)肌絲上的肌動(dòng)蛋白結(jié)合位點(diǎn)便會(huì)暴露出來。這時(shí)，粗肌絲上的肌球蛋白就會(huì)通過 橫橋 （肌球蛋白上突出的頭部）與肌動(dòng)蛋白結(jié)合。

隨后肌球蛋白就會(huì)利用ATP的能量，發(fā)生形變，然后拉動(dòng)細(xì)肌絲滑行。

粗肌絲拉著細(xì)肌絲滑行一段距離后，隨著ATP提供的能量耗盡，肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白會(huì)再次分開，然后再繼續(xù)結(jié)合，利用ATP中的能量，發(fā)生下一次形變。

在不斷 結(jié)合→形變→分開 的循環(huán)過程中，肌絲之間完成滑動(dòng)，整個(gè)肌肉系統(tǒng)完成舒張或收縮。

所以，活化橫橋的數(shù)目，決定了整個(gè)肌肉力量的大小。

整個(gè)肌節(jié)的收縮周期

我們知道，當(dāng)我們提著重物時(shí)，宏觀上來說，重物的重力和我們肌肉力量是相等的。

但是在的微觀上，這個(gè)力量卻是處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)：

每當(dāng)粗肌絲消耗ATP，拉著細(xì)肌絲往上發(fā)生細(xì)微的形變后，在橫橋斷開的瞬間，外部張力又會(huì)把細(xì)肌絲拉回原處。如果此時(shí)不再提供張力，肌絲就會(huì)繼續(xù)拉長。

所謂要保持原位，橫橋又得再次活化，消耗ATP拉著細(xì)肌絲發(fā)生細(xì)微形變。

隨后又回到原位，如此循環(huán)往復(fù)。

利用高速透視攝像機(jī)，可以拍到肌肉微弱的高頻震動(dòng)。

為什么我們感受不到這個(gè)形變過程中呢？因?yàn)榧∏虻鞍仔≈?60nm，哪怕整個(gè)肌節(jié)的長度都只有2~3μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們感知的變化東西。

除此之外，由于肌原纖維是并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)某一根肌原纖維上的橫橋去活化時(shí)，還有其它的肌原纖維處于活化狀態(tài)，這也可以弱化震動(dòng)幅度，使得宏觀上看起來位置不變。

例如，在水柱頂球的小實(shí)驗(yàn)中，小球相對(duì)靜止在空中，便是通過水不斷產(chǎn)生的沖量維持的。水犧牲掉的動(dòng)能，其實(shí)是用在了小球細(xì)微的勢(shì)能變化上。

肌肉提物耗能，原理其實(shí)是相似的。微觀上的勢(shì)能反復(fù)變化，最終會(huì)完全轉(zhuǎn)化成熱能。

總之，為了持續(xù)提供提起重物的張力，橫橋在反復(fù)結(jié)合斷開的過程中，會(huì)不斷地消耗ATP。

肌肉中儲(chǔ)存的ATP是有限的，很快就會(huì)消耗干凈。不過肌肉中還儲(chǔ)存著另外一種高能高能磷酸化合物—— 磷酸肌酸，它提供的能量比ATP還稍多一些。

我們知道，ATP供能之后會(huì)脫掉一個(gè)磷酸基變成ADP。

而磷酸肌酸可以向ADP提供磷酸基，從而再次形成ATP，以繼續(xù)給肌肉供能。

肌肉中磷酸肌酸含量比較豐富，是ATP的3～4倍，所以可以讓肌肉張力維持足夠長的時(shí)間。

但隨著磷酸肌酸殆盡，ATP供應(yīng)不足，活化的橫橋越來越少，就會(huì)逐漸脫力，肌肉會(huì)發(fā)生不自主的顫抖。當(dāng)活化橫橋數(shù)目完全不足支撐時(shí)，自然就會(huì)徹底脫力，重物掉落在地。

肌肉里的磷酸肌酸和ATP都耗盡后，你自然會(huì)感到十分勞累。

當(dāng)處于休息狀態(tài)，肌肉中磷酸肌酸和ATP，會(huì)通過葡萄糖以及其它營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化然后恢復(fù)。磷酸肌酸的儲(chǔ)備，同樣由ATP來合成。實(shí)質(zhì)上，二者在肌肉中處于一個(gè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的狀態(tài)。

不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們拎著重物趕路時(shí)，期間稍微休息和完全不休息，雖然總消耗差異不大，但整個(gè)行程的勞累感的差異會(huì)十分巨大。

當(dāng)然，當(dāng)拎重物的總時(shí)間過長時(shí)，也會(huì)大量消耗人體的總能量?jī)?chǔ)備，從而讓整個(gè)人體處于重度疲勞狀態(tài)。

肌肉一用力就釋放大量熱量，其實(shí)反應(yīng)出來的是動(dòng)物肌肉系統(tǒng)的低效。

人體運(yùn)動(dòng)效率一般在10%~30%，也就是說運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉消耗100大卡的熱量，僅僅只有30大卡轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，多達(dá)70大卡的能量最終都轉(zhuǎn)化成了熱量。

當(dāng)人處在靜息受力的狀態(tài)時(shí)，動(dòng)能為零，則100%轉(zhuǎn)化成了熱量。

總之，并不是拎著重物 需要 人體釋放熱量，而是維持肌肉張力的狀態(tài)，不得不 浪費(fèi) 能量，然后這些能量最終會(huì)以熱量的形式釋放出去。

關(guān)鍵詞：