提問：人靜止提著物體不做功，那為什么會感到累？

假設一個人靜止提著一個物體，人不對這個物體做功。但人卻無時無刻都在額外消耗自身的化學能去提供能量來維持這個狀態。但這個能量以什么樣的形式表現出來的？熱能？提著一個物體為什么需要一個熱能呢？

既然人對物體不做功，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？

先來看看肌肉的結構：

肌細胞中存在很多肌原纖維，約1μm粗細，是骨骼肌的收縮單位。

肌原纖維又分成兩個結構：

兩種肌絲交叉排列，縱向視角分成「明、H、M、暗」各帶。

Z線之內的整個結構被稱為肌節：

不難發現，大量肌節串聯成肌原纖維，然后肌原纖維又并聯成整個肌肉組織

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根細絲，又或者說是每3根粗肌絲就包裹著一根細肌絲：

通過粗肌絲+細肌絲的組成，整根肌原纖維形成了一種特殊的彈性收縮結構：

雖然肌原纖維各個結構都具有 彈性 ，但整根纖維的 收縮和舒張 主要通過，細肌絲在粗肌絲間滑行而完成。

細肌絲往中間的M線滑行，完成收縮動作。

往外部滑行，則完成舒張動作。

肌肉的收縮過程，本質上就是一個生化反應過程：

當神經信號傳達到肌細胞，肌細胞的肌質網會釋放鈣離子到肌節中。

在鈣離子的作用下，細肌絲上的肌動蛋白結合位點便會暴露出來。這時，粗肌絲上的肌球蛋白就會通過 橫橋 （肌球蛋白上突出的頭部）與肌動蛋白結合。

隨后肌球蛋白就會利用ATP的能量，發生形變，然后拉動細肌絲滑行。

粗肌絲拉著細肌絲滑行一段距離后，隨著ATP提供的能量耗盡，肌球蛋白和肌動蛋白會再次分開，然后再繼續結合，利用ATP中的能量，發生下一次形變。

在不斷 結合→形變→分開 的循環過程中，肌絲之間完成滑動，整個肌肉系統完成舒張或收縮。

所以，活化橫橋的數目，決定了整個肌肉力量的大小。

整個肌節的收縮周期

我們知道，當我們提著重物時，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，這個力量卻是處在一個動態平衡的狀態：

每當粗肌絲消耗ATP，拉著細肌絲往上發生細微的形變后，在橫橋斷開的瞬間，外部張力又會把細肌絲拉回原處。如果此時不再提供張力，肌絲就會繼續拉長。

所謂要保持原位，橫橋又得再次活化，消耗ATP拉著細肌絲發生細微形變。

隨后又回到原位，如此循環往復。

利用高速透視攝像機，可以拍到肌肉微弱的高頻震動。

為什么我們感受不到這個形變過程中呢？因為肌球蛋白小至160nm，哪怕整個肌節的長度都只有2~3μm，遠遠小于我們感知的變化東西。

除此之外，由于肌原纖維是并聯關系，當某一根肌原纖維上的橫橋去活化時，還有其它的肌原纖維處于活化狀態，這也可以弱化震動幅度，使得宏觀上看起來位置不變。

例如，在水柱頂球的小實驗中，小球相對靜止在空中，便是通過水不斷產生的沖量維持的。水犧牲掉的動能，其實是用在了小球細微的勢能變化上。

肌肉提物耗能，原理其實是相似的。微觀上的勢能反復變化，最終會完全轉化成熱能。

總之，為了持續提供提起重物的張力，橫橋在反復結合斷開的過程中，會不斷地消耗ATP。

肌肉中儲存的ATP是有限的，很快就會消耗干凈。不過肌肉中還儲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供能之后會脫掉一個磷酸基變成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間。

但隨著磷酸肌酸殆盡，ATP供應不足，活化的橫橋越來越少，就會逐漸脫力，肌肉會發生不自主的顫抖。當活化橫橋數目完全不足支撐時，自然就會徹底脫力，重物掉落在地。

肌肉里的磷酸肌酸和ATP都耗盡后，你自然會感到十分勞累。

當處于休息狀態，肌肉中磷酸肌酸和ATP，會通過葡萄糖以及其它營養物質的轉化然后恢復。磷酸肌酸的儲備，同樣由ATP來合成。實質上，二者在肌肉中處于一個動態轉化的狀態。

不難發現，當我們拎著重物趕路時，期間稍微休息和完全不休息，雖然總消耗差異不大，但整個行程的勞累感的差異會十分巨大。

當然，當拎重物的總時間過長時，也會大量消耗人體的總能量儲備，從而讓整個人體處于重度疲勞狀態。

肌肉一用力就釋放大量熱量，其實反應出來的是動物肌肉系統的低效。

人體運動效率一般在10%~30%，也就是說運動時肌肉消耗100大卡的熱量，僅僅只有30大卡轉化成了動能，多達70大卡的能量最終都轉化成了熱量。

當人處在靜息受力的狀態時，動能為零，則100%轉化成了熱量。

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，不得不 浪費 能量，然后這些能量最終會以熱量的形式釋放出去。

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