время чтения: 12 минут
1474 просмотра
4 ноября 2019

Математика похудения

Математика похудения

Рубен Мирман (Ruben Meerman) доступно, на опытах и с формулами в руках рассказывает, куда уходят килограммы при похудении.

Видео тут

Если вам по каким-то причинам удобнее не смотреть, а читать, то вот изложение с небольшими сокращениями этого видео, которое отвечает на многие вопросы, связанные с темой похудения.

Начну с такого вступления: в прошлом году я серфил на Фиджи, и местный фотограф все время нас снимал. Я заметил, что каким-то образом набрал лишних килограммов пять. Глазам своим не верил. Стал меньше есть, больше двигаться, и всего за три месяца удалось сбросить целых шесть кило.

Я сделал график сброса веса. С помощью линейной регрессии мне удалось вычислить, что в среднем терял восемьдесят пять граммов в день. Возникает главный вопрос: когда человек сбрасывает килограммы, то куда они исчезают? Куда улетают из нашего тела?

Всех озадачил этот вопрос, поглядите. Задаем вопрос людям на пляже: «Куда вес уходит? Куда уходят килограммы?».

Ответы такие:

  • Я не знаю. Это какие-то тайны науки.
  • Вселенная как-то забирает.
  • Перемещается в другое измерение.
  • Просто перестает существовать.
  • ….
  • Прямо в унитаз, дружище.
  • Пот. Влага. Смываем в море на пляже.
  • Вообще мы его сжигаем как энергию…

Так что же происходит?

У нас эпидемия ожирения, о которой вы и без меня в курсе. Так почему все эти люди не знают ответ на главный вопрос? Ведь никто не ответил правильно. А это же не тайна какая-то.

Сначала напомню то, что все уже знают. Какова химическая формула воды? ‎H2O. А углекислого газа? CO2. Вы все знаете это.

А из чего состоит человеческий жир? Химическая формула какова? Верите или нет, ее узнали лишь в шестидесятых: C55H104O6. Вот такова формула средней молекулы жира нашего тела. Иногда чуть больше атомов углерода или чуть больше водорода, а иногда меньше. И всегда только шесть атомов кислорода. Это очень важно запомнить, пригодится. Но в среднем так: C55H104O6, запомните.

Разница между этим

1.jpg

и этим

2.jpg

заключается в C55H104O6. Я не шучу.

И разница между этим

3.jpg

и этим

4.jpg

та же самая - C55H104O6.

Так как оно покидает наше тело?

Вот общее уравнение, выглядит сложновато, но понять можно, если вы не прогуливали химию в десятом классе:)

5.jpg

Короче, жир плюс кислород, получается углекислый газ и вода. Вот во что превращается. Все биохимики это знают: вдыхаете кислород, выдыхаете углекислый газ.

Вот что происходит.

Но вот эта маленькая стрелочка слегка упрощает всю биохимию, которой отводится три года университета!

6.jpg

В реальности все сложнее: жир не улетучивается просто так. Надо постараться есть меньше, двигаться больше. Если вы собрались похудеть, надо избавляться от килограммов.

Все это – килограммы.

7.jpg

А люди там говорили: сжигается как топливо, энергия, потому что им так всегда объясняли. А это запутывает, поскольку энергия измеряется в килоджоулях или в калориях. И да, это тепло, это движение, это мышление (мозгу нужна энергия) и это рост.

8.jpg

Но не на это идет жир. Я покажу, что имею в виду.

Пока еще пара моментов. Здесь у меня немного углекислоты в замороженной форме – сухой лед. Замороженный газ обладает массой. Куски сухого льда тяжелы, если бросить в воду, они делают крутые пузыри. Все, наверное, видали.

9.jpg

Итак, это углекислый газ в воде, из этого состоит жир, но это не жир. Я не создал жир. Это еще не жир.

Так как же это становится жиром?

Ну, не так просто. Сначала превращается в сахар. Растения делают жир. Это они всё начинают. Растение берет шесть молекул двуокиси углерода и шесть молекул воды, использует хлорофилл, чтобы удержать их вместе, затем вступает солнечный свет, связывающий молекулы, и получается сахар С6H12O6, глюкоза. Фруктоза - та же формула: С6H12O6.

А сахароза – это глюкоза плюс фруктоза минус молекула воды, посчитаем: С12H22O5 - вот так.

Вот сахароза, ее растения делают. Когда всё объединяется, тут уже химическая энергия, удерживающая молекулы вместе, чтоб не разлетались, как эти пузыри.

Кстати, если выдуть вот эти шестьсот миллилитров лимонада, проглотите семнадцать чайных ложек сахарозы. Покажу наглядно, сколько это: раз, два… семнадцать, вот. Если выпьете эту бутылку, проглотите вот столько сахарозы за один присест. Никакой разницы.

10.jpg

Объясню еще кое-что.

Продукты, которые мы съедаем, не сразу становятся частью тела, как и сахар. Возьмем эту поролоновую трубку и орешек – если опустить его в трубку с одного конца, то он выпадет из другого.

11.jpg

Фокус-покус!

Повторим эксперимент: еще один орешек кладем сюда. Где он? Вы, конечно, скажете, что в трубе.

12.jpg

Но стал ли он частью поролона, из которого сделана трубка? Нет, конечно, он просто попал в отверстие.

Точно так же и с едой – она пока не часть нас. Мы просто приняли ее в одно свое отверстие и ждем выхода через другое. Процесс прохождения через нас называется пищеварением. Он разрывает связи, удерживающие фруктозу и глюкозу вместе. После чего питательные вещества проникают через барьер в наши ткани, разносятся по всему организму с помощью крови.

Это пищеварение, но пока еще не метаболизм, когда все попадает в клетки, чтобы сгореть.

А если не сгорает все то, что съели, весь этот сахар после трех приемов пищи в день, то тело вовсе не выводит его через выходное отверстие. Там выходят всякие отходы, например, клетчатка, которую мы не можем переварить. Плюс бактерии, которые живут в животе. За один поход в туалет мы теряем триллионы бактерий. Больше, чем людей на Земле. Каждый раз, смывая воду. Невероятно.

Но не съеденный сахар. Если он не используется в обмене веществ, то превращается в жир.

Теперь поговорим о том, что мы выдыхаем. При метаболизме сахара он распадается обратно на двуокись углерода и воду, так что при каждом выдохе выходит немного углекислого газа.

13.jpg

Дело в том, что он невидимый, вот почему люди не знают, куда уходит вес. В этом шарике около пяти процентов углекислого газа, который вышел из моих легких.

Тут у меня есть жидкий азот, с его помощью я заморожу воздух. Температура – минус 196 градусов. Я просто полью сверху… Будьте аккуратны с азотом, как с кастрюлей кипящей воды.

Теперь поливаем шарик, он не лопается, что удивительно, почти минус двести градусов.

14.jpg

Кислород сжижается при минус ста восьмидесяти трех. Так что кислород в шарике переходит в жидкую форму, а двуокись углерода – в твердую.

15.jpg

Теперь у меня большой пакет твердой углекислоты, достаточно, кстати, всего минус семидесяти восьми. Итак, тут сжиженный кислород и замороженная двуокись углерода. Вытащу, чтобы показать вам. Подождем немного, пока испаряется азот.

16.jpg

В воздухе семьдесят девять процентов азота, он пока остается сверху шарика, а внизу уже видите жидкость, это кислород, который я выдохнул, не успев использовать. И вот еще белый порошок.

17.jpg

Это мой завтрак. Атомы углерода, которые я ел последние 24 часа. И когда дую, они нагреваются и переходят в форму газа. И исчезают - вот почему люди думают, что в шарике ничего нет.

Хотя у шара есть масса, у атомов есть масса, у углекислого газа есть масса, когда переводим в твердую форму, но, когда выдыхаем – ничего не видим.

Так и запутываем народ, говоря о килоджоулях и калориях. Они, разумеется, важны, но люди не понимают, как все происходит. Теряя килограммы, мы теряем атомы, они не могут просто исчезать. Учителям надо более лучше преподавать химию. А то люди на видео и вообще многие думают, что атомы превращаются в энергию.

Это ж один из базовых принципов современной химии: нельзя просто взять и конвертировать атом в чистую энергию. Закон сохранения массы: до реакции и после реакции, учим мы детей, число атомов одинаковое. Это называется стехиометрия.

Учим, как видите, плоховато, потому что народ в итоге думает, что жир просто исчезает, превращается в килоджоули. Так не бывает.

Вспомним мой «жирный» вопрос, я физик и все это знал. Вопрос: если у меня десять кило жира, то сколько углекислого газа и воды из них выйдет?

18.jpg

Оказалось, что это тоже просто химия и математика десятого класса. Берем периодическую таблицу, находим водород, углерод, кислород. В этой таблице содержится важная информация – вес одного атома каждого из этих элементов.

Атом углерода весит двенадцать целых, одиннадцать тысячных атомной единицы массы. Это пока еще не килограммы, к ним перейдем чуть позже.

В средней молекуле жира пятьдесят пять атомов углерода, всего получается 660,59. Водорода сто четыре атома, так что в одной молекуле жира 104 атомные единицы массы.

19.jpg

Пока все отлично, но вот с кислородом немного хитрее. Честно говоря, в этом месте я застрял и не мог найти четкий ответ. Почему-то биохимики не рассчитали всё вот так -просто вообще не задумывались об этом. Что меня просто изумило, так как это самая интересная и самая мотивирующая часть моего приключения с потерей семнадцати килограммов за шесть месяцев. Всё улетело с выдыхаемым воздухом. Потрясающе. И так может каждый, это не очень трудно. Так сколько же углекислого газа и воды? Вернемся к кислороду – шесть атомов в молекуле, но что с ними происходит?

Вылетают, как углекислый газ, или выводятся, как вода, или происходит и то, и другое? Мне понадобилось много времени, чтоб наконец найти ответ в работе сороковых годов прошлого века, где они взяли воду, пометили атомы кислорода, изотопы кислорода, кислород восемнадцать, и дали мышкам.

Мыши пили воду, а потом выдыхали. Так что кислород из воды выходил с дыханием. Этот опыт демонстрировал, что атомы кислорода из молекул воды переходили в молекулы углекислого газа.

И этому есть объяснение. Вот у меня вода с фенолфталеином. Немного помутнел, потому что давно стоит.

20.jpg

Но если вздуть как следует, то меняет цвет. Что это показывает?

21.jpg

Что углекислый газ взаимодействует с водой, образуя раствор углекислоты. Молекулы меняются атомами кислорода.

Таким образом шесть атомов кислорода покидают наше тело. То же соотношение, которое было в молекуле: два к одному, то есть четыре атома выходят с углекислым газом, а оставшиеся два – с водой.

Теперь мы знаем ответ. И можем считать дальше. Добавляем к углероду вес четырех атомов кислорода, котoрые вылетают с углекислым газом. Остается еще пара, которую добавляем к водороду. Так как это выходит с водой.

И теперь я могу полностью рассчитать, сколько углекислого газа и воды получится из моего жира. Делим на общую массу, чтобы получить доли, и вот – восемьдесят четыре процента выходят как углекислый газ, а остальные шестнадцать выводятся как вода.

Вот ответ на главный «жировой» вопрос: восемьдесят четыре процента жира выдыхаем, а шестнадцать выводятся в жидкой форме всеми способами: моча, пот и т.д.

Так что из десяти килограммов жира аж восемь и четыре десятых килограмма вылетают невидимым газом при выдохе. Обалдеть. Каждый раз, когда вы тренируетесь, дыхание учащается, и вы теряете больше жира, чем в малоподвижном состоянии, когда дышите спокойнее. И еще один и шесть десятых килограмма выводится с водой. Не будем разбираться, пот ли это, фекалии или, может, слезы, если вы много плачете о лишнем весе.

Я отвечу на вопросы, которые мне задают чаще всего.

Их вообще много, это топ-три:

1. Можно ли просто сидеть на попе и чаще дышать?

Все спрашивают первым делом. Да, конечно, можете часто дышать, называется «гипервентиляция». Но вам надо выманить C55H104O6 из жировых клеток, адипоцитов.

Тут сложная и интересная биохимия, но, если коротко – чтоб выманить, надо больше двигаться или меньше есть. Так телу не хватает энергии, и оно берет эти толстые молекулы жира, триглицериды, и разбирает их на три жирные кислоты.

Их необходимо разделить, чтобы вытянуть из клетки, чтобы они наконец вылезли из «комка нервов» в животе или второго подбородка. Они там будут сидеть до последнего. Пока определенный гормон не разломит их на жирные кислоты, чтоб они попали в кровоток и окислились. Тут своя история с бета-окислением, но нет времени объяснять, вопрос два.

2. Приводит ли похудение к изменению климата?

Тоже многих беспокоит. Потому что ничего не понимают в изменениях климата. Если б разбирались, то даже вопроса такого не возникало бы. Не приводит, конечно, так как нашу еду производят растения, в течение пары лет они получают солнечный свет и склеивают молекулы воды и двуокиси углерода.

Когда мы едим, то просто получаем энергию от солнца. Оно все посылает. Это потрясающе: мы питаемся солнечным светом. Вот откуда наша энергия. Хотя не вся: когда мы сжигаем ископаемое топливо - это законсервированный солнечный свет. Он упрятан в уголь, в окаменелое дерево, в нефть, в окаменелые останки живых существ, которые когда-то населяли океан, жили, фотосинтезировали, умирали, разлагались.

И все это не вызывает изменения климата. Народ просто не в курсе. Значит, нам надо лучше учить детей. А то теперь все озабочены изменением климата и прочими мифами. Включая мифы о похудении.

У нас сейчас столько «диет-гуру», но если они не понимают даже это, то как можно верить всему остальному, что они говорят? Никак. Надеюсь, не верите. Не покупайте их книги, таблетки и прочий мусор. Почему вы всего этого не знали до сегодняшней лекции?

Я не знаю, но теперь со скепсисом отношусь к любым заявлениям этих ваших гуру.

Третий вопрос, который вы не задаете, а следовало бы. Только биохимик мог бы спросить такое, если б случайно оказался тут

3. А учитываете ли вы кетоз?

Нет, я не учитываю.

Состояние кетоза – это когда вы отказываетесь от углеводов, в крови не остается глюкозы, и запускается кетогенез. Печень конвертирует молекулы жира в кетоновые тела. И в ацетон, кстати. Вот когда вы делаете ноготочки, то лак смываете таким же ацетоном. И теперь он производится внутри вас. Понятно, что много производить не хочется. А то начнется ацидоз.

Я не собираюсь рассуждать о пользе или вреде низкопротеиновых диет, я в этом не эксперт. Скажу лишь одно: будьте осторожны, исследования выявляют связь с депрессией. Не знаю, не буду ничего утверждать о малобелковом питании.

Я хочу сказать, что все это – очень просто, и вы можете похудеть точно так же, как я и многие другие люди.

Я хочу всех распутать: чтобы похудеть, надо просто превратить лишние кило в двуокись углерода и воду. А для этого ешьте меньше, двигайтесь больше и продолжайте дышать, спасибо!

связаться с редакцией
У вас есть пожелания и вопросы по блогу, напишите их нам, мы постараемся учесть.
стать автором
Вам интересна тема, умеете работать с текстом — у нас есть для вас предложение.
предложить тему
Поделитесь с нами, о чем бы вы хотели почитать в нашем блоге.
Спасибо за подписку!
Мы рады, что вы с нами
Подпишитесь на новости!
Отправляя форму, я даю согласие на обработку персональных данных