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你可以想象自己接受邀请来到我的实验室参加一项测试。你一进来就会发现房间正中放着一台巨大的跑步机，这台跑步机上并没有那种常见的控制装置。你可能还会注意到各种各样的摄像机和仪器，但是你此时最应该关注的是一个浅蓝色的硅胶面罩，上面连着一根从天花板上垂下来的可移动的长管子。这根管子连着一个巨大的金属盒子，盒子上有仪表盘、开关和显示器。这个实验的标准操作是，我们将面罩贴合地戴在你的口鼻上，一个泵会将你呼进面罩的所有气体通过管子吸到盒子里，这样就可以测量出你呼出的氧气和二氧化碳的量。面罩会让你感觉很烦，也很难受，尤其是跑起来的时候，但是这次测量会采集到一些宝贵的信息。就像炉子燃烧煤气或者木材一样，你的身体吸入氧气燃烧脂肪和糖，然后释放二氧化碳。通过测量你身体消耗的氧气和释放的二氧化碳，我们就可以精确地计算出你的身体在每个时刻消耗的能量。 5
虽然我在实验室中做的大多数实验是为了测量步行或者跑步时的能量消耗，但是这一次我们给你戴上面具之后让你做的第一件事情，是安静地站上或者坐上至少10分钟，目的是测量你在平静时的氧气消耗量和二氧化碳释放量。这是非常重要的一个步骤，因为在计算你步行或者跑步时的能量消耗时，我们需要减去你的身体在不活动时消耗的能量。我们使用的能量单位是大卡
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如果你是一个体重处于均值的美国成年男性，也就是82千克，那么你安安静静地坐在椅子上时的能量消耗为每小时70大卡。这就是你的静息代谢率（resting metabolic rate），当你处于完全静止的状态时，静息代谢包含了你体内发生的所有化学反应。以静息代谢率为基础，可以计算出如果你24小时都保持不活动的静止状态，你的身体将消耗大约1 700大卡。
1 700大卡其实相当可观了。这说明，即使你坐着，你也不是完全处于休息状态。这些能量一部分用来消化你吃的前一餐，一部分用来维持你的体温，还有一部分用于保持身体的稳定，以免倒在地上。为了完善数据，我们是在你卧床的状态下测量你的能量消耗，测量条件是：黑暗环境、室温21℃，此时你刚刚从8小时的睡眠中醒来，而且距离前一餐的时间为12小时。这一测量得到的数据是你的基础代谢率（basal metabolic rate），应该比你的静息代谢率低大约10%，在我举的这个例子中，基础代谢率为1 530大卡。基础代谢率是你为了维持生命、满足最基本的身体需求所需要的能量，可以说你此时接近昏迷状态。
那么你在静息时消耗的能量与你正常情况下消耗的总能量之间是什么关系呢？为了计算这一比例，我们接下来需要测量你的每日能量消耗（daily energy expenditure），也就是在24小时内你消耗在身体活动、阅读、打喷嚏、谈话和消化等一切行为上的总能量。之前的做法是，我们通过测量你在完成静坐、吃饭、走路和跑步等任务时的氧气消耗量，对你的每日能量消耗进行估算。我们在知道你做上面这些事情和其他事情所消耗的能量，以及每天花在这些事情上的时间之后，把它们加在一起，就可以估算你的每日能量消耗。你可以想象，那些对人体能量系统感兴趣的、充满好奇的科学家，会形影不离地跟着那些戴着氧气面罩的被试，从而获得后者进行几乎任何活动时所消耗的能量。你能想到的活动都在其中，比如挖掘、缝纫、铺床、在汽车组装线上工作等。 7 有几项研究甚至尝试测量人类的思考活动会消耗多少能量。 8 但是，这些测量方法麻烦、不准确，有时不好操作，尤其是需要在遥远之地进行测量的时候，情况更是如此。
好消息是，在测量你的每日能量消耗时，我们不会再让你戴着面具，并一天到晚地跟着你了。我们的做法是测量你的尿液。更准确的说法是，我们会让你喝下一些非常昂贵但是无害的水，这些水含有已知数量的稀有的（相对原子量更重的）氢原子和氧原子，然后在接下来几天收集你的尿液样本。这个古怪的办法听上去令人不寒而栗，但是通过测量这些重原子在尿液中减少的量，我们可以计算出氢原子和氧原子是以何种方式离开人体的，是通过汗液、尿液还是呼吸？由于氢原子只能以水的形式离开人体，而氧原子既能以水的形式离开，也能以二氧化碳的形式离开，所以我们可以根据尿液中这两种元素的浓度差异，准确地计算出被试以呼吸的形式排出了多少二氧化碳，也就知道了他们消耗了多少能量。 9 已经有数千人通过这种方法测量了新陈代谢，由此也建立起一个数据量相当可观的有关人类能量消耗的数据库。如果你的体重是82千克，那么你的每日能量消耗大约是2 700大卡。由于我们已经测出了你的静息代谢率每天约为1 700大卡，这意味着你每天消耗近2/3（63%）的能量用于静息状态下的新陈代谢。谁能想得到，做一个沙发土豆居然需要这么多能量！
哈扎人那样的狩猎采集者在“无所事事”时的静息代谢率，会与美国等工业化社会人群的静息代谢率一样多吗？幸好，赫尔曼·庞泽（Herman Pontzer）和他的同事使用上述方法对哈扎部落的男性和女性进行了测量。考虑到哈扎人身材矮小且瘦弱这一因素对最终结果的准确性会产生影响，实验团队对测量数据进行了修正，还进行了一些估算，然后发布了他们的分析结论——哈扎人的基础代谢率与你我相比，没有什么不同。一些基本数据如下：哈扎男性的平均体重为53.1千克，基础代谢率为1 300大卡；哈扎女性的平均体重为46.7千克，基础代谢率为1 060大卡。 10 由于脂肪是一种相对惰性的组织，对新陈代谢影响不大，这也就解释了为什么哈扎人的脂肪含量比西方人少40%，但与后者的基础代谢率大致相同。 11 在对哈扎人的体重进行修正之后，我们得到了一个明确的数据，为了保持身体功能正常，成年人每千克非脂肪体重每天消耗的能量为30大卡，无论他这一天是在纽约盯着电脑屏幕，还是在墨西哥的农村种玉米，还是在坦桑尼亚狩猎和采集，结果都是如此。地球上的人类每天要消耗超过20万亿大卡的能量，这些能量中的绝大部分消耗在了休息状态下的身体基本需求上。
总而言之，即使你是一个超级好动之人，你消耗在其他事情上的能量可能也没有消耗在维持生命上的能量多。我知道，这一事实与你的直觉相悖。当我坐在这里写下这些文字的时候，除了每分钟轻微地呼吸15～20次，似乎没有清晰可见的迹象表明我身体的任何一个系统正在努力地运行以支撑我的生命。但实际上，我的心脏正在以每分钟60次的频率收缩，把血液泵到我身体的每一个角落；我的肠胃正在消化我吃的上一顿饭；我的肝脏和肾脏正在调控和过滤我的血液；我的指甲正在生长；我的大脑正在处理现在这些字句；我身体每一个组织里的不可胜数的细胞正在繁忙地自我复制、修复损伤、对抗感染，监视着体内发生的事情。
这些功能如此消耗能量吗，难道身体不动都要消耗这么多能量吗？
为了回答这两个问题，我们可以进行一次“压力测试”，观察身体在缺乏足够的能量时如何应对挑战。其实，当你处于节食状态，摄入的热量日复一日、周复一周、月复一月地少于消耗的能量时，你就是在对身体施加压力。有效的节食通常是循序渐进的，通过每天多燃烧一点脂肪帮助你缓慢地减轻体重。如果你要对新陈代谢系统进行更苛刻、效果也更显著的压力测试，那么你应该采取更极端的能量摄入控制手段——饥饿。要知道即使为了科学研究而在实验室对被试实施饥饿实验，也是非人道且非法的。但是，为了研究饥饿效应对于人类新陈代谢的影响，在“二战”即将结束的那几个月里，研究人员还是在明尼苏达州进行了一项精心设计、严格控制的真人实验。
