为什么人拎着很重的东西站着不动还会觉得很累？事实上几乎没有做任何功？
这确实是一个让人有些费解的现象：明明只是站着，没有大范围的移动，为什么拎着重物一会儿就累得不行？这背后其实涉及到咱们身体里一系列精密的生物学和生理学机制，远非你想象的那么“无功”。
首先，要明白“功”在物理学上的定义是力和位移的乘积。你站着不动，理论上，相对于地面，你的位置没有发生变化，所以“位移”是零，按照这个定义，你好像就没有做功。但咱们的身体可不是一个简单的刚性杠杆，它是一个复杂的生物机器，需要持续的能量输入来维持各种状态，即使是看起来静止的动作。
你拎着重物站着不动，这叫做“等长收缩”。当你举起重物时，你的肌肉收缩了，即使你保持静止，肌肉内部的肌纤维仍然在发生着非常微小的、持续的收缩和舒张，来对抗重力的拉扯。你可以想象一下，你的手臂肌肉就像是被不断绷紧的橡皮筋，虽然整体没有位移，但内部的纤维在努力地拉伸、回缩，以维持这个张力。
这种等长收缩，虽然没有明显的外部位移，但在肌肉内部，却消耗了大量的能量。这个能量主要来自于ATP（三磷酸腺苷），它是细胞的“能量货币”。肌肉收缩的过程需要ATP分解提供能量。即使是维持一个固定的姿势，肌肉也需要不断的ATP来驱动肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用，来维持肌肉纤维的张力。
更具体地说，肌纤维的收缩是靠肌动蛋白丝和肌球蛋白丝的“滑行”实现的。在你举重物时，肌球蛋白头会与肌动蛋白结合，然后发生“功率冲程”，拉动肌动蛋白丝，产生力量。这个过程消耗ATP。即便你站着不动，只要还在对抗重力，肌球蛋白头就会不断地结合、释放、再结合，就像一个微型的“马达”，不断地在努力工作，维持肌肉的收缩状态。
所以，虽然你看起来只是“站着”，但你的肌肉实际上是在进行着高强度的“静止工作”。这种持续的、微观的活动，会迅速消耗你身体里的能量储备，并产生代谢废物，比如乳酸。当这些代谢废物积累到一定程度，你就会感到疲劳，甚至酸痛。
另外，你的身体为了维持平衡，不仅仅是手臂肌肉在用力。你的核心肌群、背部肌群、甚至腿部和脚部的肌肉，都在不断地微调，来稳定身体重心，防止你因为重物的倾斜而跌倒。这就像你在走钢丝一样，需要全身协调，才能保持住一个稳定的姿态。所有这些肌肉群的持续发力，也都在消耗着能量。
举个例子，你如果握着一个东西站着，即使这个东西不重，你也会因为握紧它而感到疲劳。这是因为你的手部和前臂的肌肉需要持续收缩来维持抓握的力度。拎重物时，这种效应会成倍放大。
总结一下，你拎重物站着不动感到累，不是因为你没有“做功”，而是因为你的肌肉在进行着高强度的“等长收缩”，这个过程需要持续的能量消耗，并且身体为了维持稳定和平衡，动用了更多的肌群，共同对抗重力。这种微观的能量消耗和代谢产物的积累，最终导致了你感受到的疲劳。所以，下次再觉得“站着不动没做什么”，不妨想想你身体里那些默默无私奉献的肌肉们，它们可是一刻没闲着呢！
首先，要明白“功”在物理学上的定义是力和位移的乘积。你站着不动，理论上，相对于地面，你的位置没有发生变化，所以“位移”是零，按照这个定义，你好像就没有做功。但咱们的身体可不是一个简单的刚性杠杆，它是一个复杂的生物机器，需要持续的能量输入来维持各种状态，即使是看起来静止的动作。
你拎着重物站着不动，这叫做“等长收缩”。当你举起重物时，你的肌肉收缩了，即使你保持静止，肌肉内部的肌纤维仍然在发生着非常微小的、持续的收缩和舒张，来对抗重力的拉扯。你可以想象一下，你的手臂肌肉就像是被不断绷紧的橡皮筋，虽然整体没有位移，但内部的纤维在努力地拉伸、回缩，以维持这个张力。
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更具体地说，肌纤维的收缩是靠肌动蛋白丝和肌球蛋白丝的“滑行”实现的。在你举重物时，肌球蛋白头会与肌动蛋白结合，然后发生“功率冲程”，拉动肌动蛋白丝，产生力量。这个过程消耗ATP。即便你站着不动，只要还在对抗重力，肌球蛋白头就会不断地结合、释放、再结合，就像一个微型的“马达”，不断地在努力工作，维持肌肉的收缩状态。
所以，虽然你看起来只是“站着”，但你的肌肉实际上是在进行着高强度的“静止工作”。这种持续的、微观的活动，会迅速消耗你身体里的能量储备，并产生代谢废物，比如乳酸。当这些代谢废物积累到一定程度，你就会感到疲劳，甚至酸痛。
另外，你的身体为了维持平衡，不仅仅是手臂肌肉在用力。你的核心肌群、背部肌群、甚至腿部和脚部的肌肉，都在不断地微调，来稳定身体重心，防止你因为重物的倾斜而跌倒。这就像你在走钢丝一样，需要全身协调，才能保持住一个稳定的姿态。所有这些肌肉群的持续发力，也都在消耗着能量。
举个例子，你如果握着一个东西站着，即使这个东西不重，你也会因为握紧它而感到疲劳。这是因为你的手部和前臂的肌肉需要持续收缩来维持抓握的力度。拎重物时，这种效应会成倍放大。
总结一下，你拎重物站着不动感到累，不是因为你没有“做功”，而是因为你的肌肉在进行着高强度的“等长收缩”，这个过程需要持续的能量消耗，并且身体为了维持稳定和平衡，动用了更多的肌群，共同对抗重力。这种微观的能量消耗和代谢产物的积累，最终导致了你感受到的疲劳。所以，下次再觉得“站着不动没做什么”，不妨想想你身体里那些默默无私奉献的肌肉们，它们可是一刻没闲着呢！
网友意见
很有趣的问题，我在中学刚学物理时也有类似的疑惑。
如果把肌肉看成一个点，那确实没做功；可肌肉不是质点呀，它是一个复杂的、具有内部结构的质点系呢，其内部相互作用也会做功。实际上，要能提起水桶，肌肉就需要绷紧。而肌肉本身是由许多纤维蛋白交错排列组成的，包括粗肌丝、细肌丝、横桥等，具体结构请自行搜图。大脑命令肌肉绷紧时，纤维之间不断地相对滑动以保持绷紧状态，这一过程是要消耗ATP的，即消耗了人体内物质的化学能，转化为机械能和内能。
当然，手腕上戴着手表自然下垂，不引起肌肉绷紧，也就不会额外做功。
一个有趣的现象是，很多鸟类是抓着树枝睡觉的，为了不把宝贵的能量消耗在无聊的抓树枝事业上，它们的腿脚拥有一套特殊的由肌腱和骨骼组成的锁扣机关，肌肉放松时脚部自然抓紧，而放开树枝时才需要用力，这与我们正好相反。
本回答原载中科院物理所微信公众号 周五问答专栏第59期 第2题 链接： http://mp.weixin.qq.com/s/6IMRT9Vy5PhQGJbVrbWjvg 我们是一个几十人组成的校园科普社团。欢迎关注，谢谢支持！
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