人那么大一个，为什么人体的持续输出功率才那么低，才一两百瓦？ 第1页

一两百W？

高了。

人在躺平状态下，功率也就70W左右。

当然，如果这个时候你身边突然出现两条恶狗，你瞬间处于应激状态，肾上腺素大量分泌， 你的功率可以瞬间提升10多倍，达到750W以上。

当然，如果你是运动员或者天赋异禀，甚至可以超过1000W。

• 人体不同状态下的功率，见表^[1]：

那为什么普通人的最大功率只有750W左右呢？

主要在于3点：

1、你的肌肉能力根本做不到超过1000W。

2、功率太高，对于人体来说太过于浪费，有效利用率很低。

3、热量太多，人体散热不了，直接热死。

接下来，我们详细探讨，肌肉的做功情况。

现实情况中，肌肉纤维状态相同的情况下，力量和肌肉横截面积呈正比。

虽然有个体差异，但你我都是智人嘛，差别不大。

理论上来说，对于肌肉快慢肌组成相同，且肌肉维度差不多的人来说，极限功率也是差不多的。

那是什么限制了这个极限功率的上限呢？

运动效率，也即肌肉功率。

就如同机械一样，一个人在全力运动的时候，肌肉功率是有一个上限的。

人体运动时，肌肉收缩的力-速关系，满足以下的规律^[2]：

A到B的曲线，是肌肉收缩速度和有效肌肉力量的关系。

当人在起跑的时候，有效力量最大，随着速度越来越快，肌肉收缩效率逐渐下滑。在不考虑其它外力的情况下，当肌肉达到速度极限，收缩的力量对外全部无效做功。

而最大值为D的抛物线，则是肌肉运动时的有效功。当肌肉速度为零，或者力量为零的时候，有效功都为零。而在中间力-速适当的位置，有效功率最大。

人进行不同的运动时，力-速关系，有着一定的差异：

从曲线我们可以看出，一个人在不同的运动状态下，肌肉效率是不同的。当速度达到最快的时候，虽然肌肉还在不断的收缩，但肌肉张力已经为零，速度无法增加。

人在极速奔跑状态下，人体对外做功，主要对抗摩擦力和阻力做功。

我们再来看看 阻力做功：

以普通运动员8m/s的速度来说，看看受到的风阻有多大。

风阻公式有：

• C为空气阻力系数，人介于球面和垂直面之间，不妨取0.8；ρ为空气密度1.293kg/m^3。
• S为迎风面积约0.3m^2；V为速度8m/s。

那么，计算得一个人急速跑的时候，受到的阻力为：

那么阻力的功率为：P=FV=80W。

在极速奔跑情况下， 人前进动力几乎为零，其实摩擦力做功也近乎为零，哪怕考虑有些对地面的磨磨蹭蹭，也只会有少量做功，我们预估20W。

加上阻力做功，那就是100W.

而对于极速8m/s的人来说，根据身体素质不同，功率可达500W~1000W。

也就是说，极速状态下，至少数百W的功率，人体都内耗了。

对外做功的功率仅仅10~20%，能够达到20%都是优质运动员了。

当然，由于此时对外做功都被阻力和摩擦力消耗了，对速度的功率是0。

根据上面的曲线关系，如果你还想要提升速度。

那就必须训练，提升肌肉的效率。

经过力量和速度训练之后，人体的极限速度和力量都明显提升。

但提升一点点的速度，肌肉的功率却需要大范围的提升。

从普通人到职业运动员，速度大约可以提升50%，那么肌肉功率需要提升多少呢？

很多人一看，可能会想，做功与速度平方呈正比，理论上只需要再加（1+50%）^2/1=2.25倍的做功就行了。如果原来60kg的人，6m/s，做功1080J，理论上功率提升的倍数是2.25倍，需要增加1350J就行了。如果加速时间慢一点，例如10s完成加速，那么需要135W的功率就可以了？

但其实，这样计算是不正确的，因为完全没有考虑到肌肉效率。

先前我们已经通过风阻公式探讨了，阻力是是速度的平方。那么，速度提升0.5倍，阻力就变成2.25倍（提升1.25倍）。

由于速度也提升到了1.5倍。

那么，阻力的功率是以前的：2.25×1.5=3.375倍。

也即提升了2~3倍。

如果肌肉效率不变的话，职业运动员比起普通人的能耗需要提升2~3倍，这是符合实际数据的。当然，对于有健身习惯的，差距可小于1倍。

从这个公式关系，我们也可以看出。

不说增加50%，哪怕仅仅增加25%，人体做功都需要翻倍，增加90%多。

而做的功，绝大部分都在人体内部消耗。这些能量会转变成热量，给人体持续加热。

人在奔跑的状态下，对外主要是通过出汗来和水分蒸发散热。

然而人体汗液的排出有限，骨骼肌能升高的极限温度也只有40℃出头。

所以，人体增加不了多少速度，也就达到极限了。

以上就是人体功率只有50~500W之间的主要原因。

◆至于电脑，其实电脑各个部分的功耗是分开的。

一般主板、显卡、CPU的功耗差不多都是几十W，其它杂七杂八的配件还会消耗一些。

如果我们把显卡和人体的腿部肌肉来对比。

你显卡的功率极限也就上百了，而人类腿部肌肉功率可达几百。

当然你也可以对比一下CPU（大脑）：人类大脑的精细结构和神经元的复杂程度，比电脑牛逼多了吧？而一些抽象宏观的处理也是电脑做不到的（至于人脑没有电脑精准和计算力，那是另外一回事了，以前我一篇回答讨论过，这里就不讨论了。想看的，可以留个：门）。

然而人脑消耗的功率也就差不多10~20W左右，功耗仅仅只有电脑CPU的1/5。

这就显示了大脑非凡的节能能力了。

至于电磁炉，人家本家就是为了加热食物的，温度轻轻松松两三百度。

而人类的体温必须恒定在37℃作用，无论你想要上天也罢，入地也好，你必须要保证你身体能产生的热量能及时散掉，你才不会被热死。

我们单从斯特藩-玻尔兹曼定律的角度来考虑的话。

辐射度j*=εσΤ4，ε为辐射系数，σ 为斯特藩常量。

金属的辐射系数大约0.7左右，人体辐射系数0.9左右。

可得，如果外界温度32℃，电磁炉300℃高温状态下，单位面积的散热速度大约是人体37℃时的：（573.15^4-305.15^4）/（310.15^4-305.15^4）×7/9≈133倍。

也就是说电磁率单位面积的辐射效率是人体的133倍。

如果人体单位面积能有这么高的辐射功率，人体的总功率可达到10万W。

当然，如果能承受两三千度的高温时，就可以化身钢铁侠了。

◆至于鸟，没有什么可讨论的。

绝大多数鸟类都会借助上升气流，除了燕类这种飞翔大师，连续煽翅都能长久不落地的，其它的鸟类不借助上升气流的时候，在地面扑腾都十分困难。

我们就简单粗暴的计算一下，由于扑腾困难，实际扑腾的时候，力量勉强和体重相当。

一般来说，全力起步的时候，功率会迅速增加，然后缓慢减小。

哪怕我们对它高估一点，一开始出现最大功率的时候，速度达到1m/s。

那么对于这些鸟类来说，功率最高也就10W，哪怕考虑到20%~30%左右的肌肉效率，总功率也不过30W左右，这还是奋力的情况下。

哪怕大鸟在静息状态下，也就几瓦的功率，能达到人类功率1/10都很厉害了。

至于完全靠自身能力飞行的燕类，由于体型太小，极限功率能有几瓦就不错了。

当然，鸟类单位体积的功率是可以比人类高的。

主要在于两点：

1、人家的体温可以比人类高5℃，如果外界是20℃的话，单位面积的散热速度可超过人类30%。如果外界是28℃，人家散热速度超过人体的60%。如果是接近37℃的环境，如果不考虑其它条件，鸟类单位面积的散热速度就远远超过人体了。当然，人体开了汗液蒸发的挂，高温干燥的环境下，人类可以弥补劣势。

2、鸟类体积比人类小得多，单位体重与单位表面积的百分比也更小，这让鸟类在体温环境温差，与人类相当的情况下，单位体积的散热速度也会比人类快5~20倍（倍数与尺度成正比）

除了隼和鸮等，题主觉得鸟类力量厉害，其实是错觉。因为体型小，就显得力气大的样子。

如果体型缩得更小，那力量看着还更厉害呢。

你看，昆虫轻轻松松就是几十倍体重的力量，跳起来又是几十倍身高的高度。

总的来说，人的功率其实并不算低，不能提升是因为肌肉效率、体温等极限卡死。

至于题主对电器和鸟类的判断，认知有一定的偏差。

参考

1. ^ [1]魏润柏. 人体与环境热交换计算方法[J]. 人类工效学, 1995, 001(002):39-42.
2. ^ 骆建, 谭宏. 田径运动项目的动力性力量训练效果转化为专项能力的原理探讨[J]. 成都体育学院学报, 2003, 29(001):43-46.

因为能量守恒啊，持续输出300瓦，你算算一天得吃多少。

菲尔普斯当年号称一天吃12000大卡，普通人得吃将近一周了。

首先是人驱动机器的方式是比较低效率的。比如我们一般通过自行车功率计估算运动消耗时，大概换算方式是 运动消耗==功率计测得功*（4~5），所以人类驱动的飞行器，能输出到设备上的功率要大打折扣。

至于为什么人驱动机器的方式比较低效呢？其实这和造机器是一个道理：你如果需要功能多，那必然效率低。你拿一台G63和一台普通轿车，在常规的铺装路面行驶100公里，G63的油耗肯定会高得多。不仅如此，而且G63还死贵死贵的。而普通轿车为什么油耗低呢？因为它是专门加强了相关设计的，比如风阻系数。

看起来我这里在说效率转化的问题，其实和输出的功率也一个道理。如果人的进化，是依靠肉搏进行生存的，那么在某些方面，能输出的功率就会比较大。就好像我之前一个答案讲的，你非要和大型猫科动物比肉搏，那不是自讨没趣吗？如果不考虑体型的话，大象之类的生物，能输出的功率更大。这只是进化的路线不同罢了。智人进化的是脑子，所以即使自身不能输出很大的功率，但是能依靠其它方式做功，比如制造出内燃机、发电站这样的东西。

至于你说的鸟类的飞行能力什么的，这不是功率的问题，而是功率体重比的问题。不过它还是会回到我说的，就是设计理念就不同，或者说进化方向不一样。

生物体大多具有力量大功率小的特点，一匹马的功率通常是1马力左右，约等于735瓦，但一匹马的拉力明显大于一辆10马力的二轮摩托车，甚至未必比一辆100马力的轿车小，很奇怪吧？

首先，马力（horse power）不是力，而是功率的单位之一，功率是力与速度的标量乘积。理论上某一物体在某一功率下运动足够慢力量就可以非常大，在力量足够小的情况下运动可以非常快，但是受限于很多原因，上述情况很难实现。

对于机器来说，擅长速度而不擅长力量。内燃机必须不低于一定转速才能维持正常运转，称为怠速，而怠速状态下，内燃机的扭矩也很小，稍微加大负载就会熄火停转，想要驱动负载，需要进一步拉高转速。电动机确实具有零起特性，但起转瞬间也不能达到最大扭矩，外界较大阻力，就会将转子卡死，称为堵转，堵转会产生很大热量，容易烧毁电机。为了弥补机器力量的不足，人们发明了变速箱、减速机、液力变矩器等结构，帮助机器在速度和力量上有更大的延伸空间。

对于生物体来说，擅长力量而不擅长速度。植物的根系枝干生长足以将坚固的钢筋混凝土穿透胀裂，但这需要几年的时间，植物生长的功率怎么算？动物和机器相比，实现同样的力量，动物的功率只有机器的几十分之一。这大概是由于肌肉本身不需要运转，就可以持续出力。另外，肢体发力相对于旋转的机械结构，有更加灵活的发力方式。一辆汽车的驱动轮只能借助接触面的摩擦力产生与接触面平行的牵引力，而一个劳动经验丰富的人（比如纤夫）在需要更大拉力时可以调整动作，把部分力量用在压紧脚下的接触面，产生类似于顶门杠的效果。

然而，肌肉的运动需要大量耗氧，而心肺的供氧速率明显慢于剧烈运动的耗氧速率，因此剧烈运动也称为无氧运动。无氧运动的等效功率较大，但只能持续较短时间，就会导致身体的严重疲劳而无法继续进行。如果生物体希望长时间出力，就要降低功率，改为有氧运动。除此之外，运动过程中，生物体需要克服重力维持可以让其运动的基础姿态，机器通常不需要。一个人想跑步，首先要保持自己能站得住，晕倒的状态下是不可能跑步的。正常情况下，一辆汽车停车拉手刹熄火以后也不会原地翻车，更不会散架，因为维持车辆四轮着地状态是本身的结构使然，不需要什么额外的力量。正因为此，在较好的天气和路况条件下，以同样的速度完成同样的距离，骑自行车要明显比跑步轻松。

相对于体型来说，生物体的功率确实较小，这也许是因为生物体必须要持续维持生命。一台机器，不用的时候就熄火断电，用的时候再启动，一匹马就算睡觉的时候也要呼吸，也要消化，也要持续消耗能量，这本身也是功率。为了维持基本的生命活动，生物体需要丰富的营养储备以便在一定程度上应对饥饿、寒冷和疾病等情况，因此糖原、脂肪、蛋白质等物质，占据了生物体较大部分的质量（当然占比最多的还是水）。

以上只是一些情况的简单分析。生物体和机器不容易直接比较速度和力量。总体上，在功率差不多的情况下，机器更擅长速度，生物体更擅长力量。

高耗能在动物进化过程中，未必是优势，很可能是劣势。

功率提高一倍，需要消耗的食物就要提高一倍。

在出现化肥农业以前，你能确保大大多数人活过冬天吗？

一群骗子半夜按手印，没有化肥一样没得吃。

能耗尽量低，和积累皮下脂肪一样，都是一种进化出来的优势。