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在爱因斯坦提出的狭义相对论中,时间不是一个绝对的概念,因为物体的速度越接近光速,时间会变慢。此前,科学家发现,在人们跑步的时候,跑步者无论跑得多快,在给定的距离内消耗的能量都是相同的,在能量消耗方面速度不是一个绝对的概念。

如果有光速飞船,坐在以99.%光速飞行的飞船上人,跟站在地球上的人对时间的感受完全不一样,同样是看着飞船前往一个30光年外的地方,地球上的观察者发现时间过去了30年,但是飞船上的人发现时间只过去几秒钟——原因是飞船上的时间变慢了!这是对狭义相对论的一个简单举例。

但是你相信,跑步也有“相对论”吗?

此前的科学家们从理论上推断,跑步者无论跑得多快,在给定的距离内燃烧的热量都是相同的,因为能量消耗主要取决于跑步者的体重和跑步时间。发表在《当代生物学》(CurrentBiology)上的一项新研究,根据多名跑步者总计多小时的跑步数据,对这种理论进项了接近实际的补充。

在这项调查中,来自斯坦福大学的研究人员还收集了26名跑步机跑步者的数据,并根据他们的耗氧量确定了能量最佳速度。他们将这一数据与此前数千名配备腰带跟踪器的休闲跑步者的数据进行了比较。

研究人员表示,通过可穿戴设备获得的信息量在实验室是无法获得的。可穿戴设备还可以在不受研究人员监督或实验室环境约束的情况下揭示我们在现实世界中所做的选择。通过两者的融合,一个新的窗口让我们能更好地研究跑步者的行为。

研究人员说:“人类是惊人的耐力猎手,因此,看到现代人类在野外如何奔跑,是一个非常有趣的窗口,可以了解我们的生理机能如何经过数千年的调整,使我们能够在如此长的距离上移动。”

从进化的角度来看,能量最小化被认为是最优的,在整个动物王国都是如此。研究论文的主要作者杰西卡·塞林格(JessicaSelinger)说:“减少能量消耗具有进化优势,它能让我们以更少的热量走得更远。我们与其他动物一样,有这种特点,无论是飞鸟还是游鱼。有证据表明,我们在野外都以最节约热量的方式移动。”

即使到了现代,很多跑步者没有食物匮乏,他们的行为仍然像是他们的进化史限制了他们。跑步比游泳、飞行或走路需要更多的能量,对人类来说,跑步需要的能量是其他同等大小哺乳动物的两倍。

总而言之,这项研究的理论是:不管是在生活水平更好的现代,还是在食物匮乏的古代,人类的身体总会将跑步过程中的能量消耗降到最低,以达到更远的行进距离,而要让能量消耗最低,需要一个最佳速度。这并不意味着不管快慢,能量消耗不变,也不能说明跑得慢,能量消耗就低,而是需要达到一个最佳速度。

但不管速度如何,跑步和其他体育活动都有很多好处,比如增强肌肉力量和骨密度,该研究的研究人员强调,跑步者更有可能在“最佳速度”或更高速度的情况下达到这些效果。鉴于这项研究表明,在这些速度下,跑步者将看到更多的体重减轻和耐力提高。

研究人员将可穿戴设备使用的算法称为“黑匣子”,并指出它们并不总能准确反映燃烧的卡路里。如果这些算法是基于这样一个假设,即此前科学家们认为单位距离的能量在不同的速度下消耗相同,那么他们希望这些算法能够将这项研究的发现结合起来。

通过应用可穿戴设备上的可用数据,或者根据研究结果调整算法来改进可穿戴设备,研究人员设想了基于自然的“自由生活”人类行为实现健康的广阔途径。

研究人员说:“我们刚刚开始从可穿戴数据中学到一些东西。作为一名跑步者和研究者,未来我有兴趣将这些数据与天气和建筑环境的信息进行分层,以更好地了解我们如何改进城市规划,帮助人们变得更加活跃。”

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