Гари Таубес
Термодинамика для чайников. Часть первая
Управление по контролю за продуктами и лекарствами заявило, что хочет начать потребительскую обучающую кампанию, сфокусированную на теме необходимости «подсчета калорий». После стольких лет продвижения диеты с низким потреблением жира оно уже готово выдвинуть новую, которая на самом деле является старой научной концепцией, идею: те, кто потребляет больше калорий, чем расходует в виде энергии, будут набирать лишний вес. Невозможно обойти законы термодинамики.
Нью-Йорк Таймс, 1 декабря 2004 года.
Невозможно обойти законы термодинамики. Эта идея определенно не является новой. С начала двадцатого века, когда немецкий специалист по диабету Карл вон Нурден предположил, что люди толстеют из-за того, что потребляют больше калорий, чем тратят, и по сей день ученые и неученые не переставая твердили, что подобная идея полностью согласуется с законами термодинамики.
Когда кто-то пытался утверждать, что причины, по которым люди толстеют, могут заключаться не в двойном грехе переедания и малоподвижности и что для потери веса не обязательно постоянно меньше есть и/или больше заниматься спортом, то это воспринималось не иначе как шарлатанство, «эмоциональное и беспочвенное», как в 1950-х годах настаивал в своей вступительной речи на конференции по ожирению Джон Таггарт, врач из Колумбийского Университета. «Никто не станет спорить о верности первого закона термодинамики», – добавил он.
С ним действительно не будет спорить никакой здравомыслящий человек. Однако это не означает, что законы термодинамики могут нам сказать что-то большее о том, почему люди толстеют, чем остальные законы физики. Ньютоновская механика, теория относительности Эйнштейна, законы электростатики, квантовая механика – все они описывают свойства вселенной, с которыми никто не станет спорить. Однако они не объясняют, почему мы толстеем. Они ничем не могут нам помочь в выяснении этого вопроса, и термодинамика здесь не является исключением.
Удивительно, насколько неправильная научная теория – так же, как и неправильные советы врачей и растущая проблема ожирения – обязана своим появлением тому, что специалисты не смогли понять этого простейшего факта. Сама идея о том, что мы становимся толстыми только из-за того, что потребляем больше калорий, чем расходуем, не получила бы никогда такого повсеместного распространения, если бы люди не стали неправильно использовать веру в правильность законов термодинамики. Когда специалисты пишут, что «ожирение является болезнью, вызванной нарушением энергетического баланса» – заявление, которое в той или иной форме можно найти практически во всех существующих научных работах, посвященных этому вопросу, – то тем самым они хотят сказать, что оно определено законами термодинамики. Что на самом деле не так.
Ожирение не вызвано нарушением энергетического баланса или перееданием, и термодинамика тут совсем ни при чем.
Пока мы этого не поймем, мы так и будем возвращаться к общепринятой теории о том, почему мы становимся толстыми, а ведь именно этой существующей на протяжении вот уже столетия ловушки мы и пытаемся избежать.
Существует три закона термодинамики, однако нас интересует первый из них – именно он, по мнению специалистов, определяет, почему мы толстеем. Он так же известен как закон сохранения энергии: он утверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена, она лишь переходит из одного вида в другой. При взрыве динамитной шашки, например, потенциальная энергия химических связей нитроглицерина преобразуется в тепло и кинетическую энергию взрыва. А так как любое вещество – будь то наш жир, наши мышцы, наши органы, планеты или звезды – состоит из энергии, то, переформулируя этот закон, можно сказать, что нельзя сделать что-нибудь из ничего или ничего из чего бы то ни было.
Получается, что человек не может увеличиться в массе – стать толще и тяжелее – без того, чтобы получать больше энергии, чем он расходует, потому что более толстый и тяжелый человек содержит больше потенциальной энергии, чем более стройный и легкий[19]. Ему нужно потреблять больше энергии, чем он тратит, чтобы обеспечить ею свою увеличивающуюся массу. Точно так же он не может стать стройнее и легче без того, чтобы расходовать больше энергии, чем он потребляет. Энергия сохраняется. Вот в чем состоит первый закон термодинамики.
Это настолько просто, что проблема неправильного восприятия этого закона специалистами становится очевидной. Единственное, о чем утверждается в первом законе термодинамики, – это о том, что если масса чего-нибудь увеличивается или уменьшается, то количество поступающей энергии должно быть соответственно больше или меньше, чем расходуемой. В нем не говорится абсолютно ничего о том, почему это происходит. Ни о какой причинно-следственной связи в нем нет ни слова. Он не объясняет, почему что-то происходит, он лишь говорит, что будет после того, как что-то произошло. Специалист по логике заявил бы, что в этом утверждении нет никакой причинно-следственной информации.
Специалисты по вопросам здоровья думают, что первый закон термодинамики имеет какое-то отношение к тому, почему мы толстеем, потому что они непрерывно повторяют нам и себе самим, подобно тому, как это делалось в «Нью-Йорк Таймс», что «те, кто потребляют больше калорий, чем тратят в виде энергии, будут набирать вес». Это правда. Это не может быть не так. Чтобы стать толще и тяжелее, нам нужно переедать. Нам нужно потреблять больше калорий, чем тратить. Так это устроено. Однако термодинамика не объясняет, почему так происходит, почему мы потребляем больше калорий, чем тратим. Она лишь утверждает, что если это происходит, то мы становимся толще, а если мы толстеем, то этот процесс имеет место.
Давайте представим, что мы говорим не о том, почему люди толстеют, а о том, почему в комнате становится тесно. Теперь энергия, которая нас интересует, сосредоточена не только в жировой ткани, а в людях целиком. В десяти людях содержится столько-то энергии, в одиннадцати – больше, и так далее. Все, что мы хотим узнать – это почему в комнате так тесно, почему она переполнена энергией, то есть людьми.
Если вы зададите мне этот вопрос, а я вам отвечу, что это происходит потому, что в комнату зашло больше людей, чем из нее вышло, то вы, вероятно, подумаете, что я либо умничаю, либо идиот. Разумеется, больше людей зашло, чем вышло, – скажете вы. Это же очевидно. Но почему это произошло? Да, когда вы утверждаете, что комната переполнена потому, что в нее зашло больше людей, чем вышло, то это тавтология – повторение одного и того же утверждения двумя разными способами, – в этом нет никакого смысла.
Теперь, используя логику общепринятого мнения о причинах ожирения, мне хотелось бы дать вам понять, что я хочу сказать. Итак, я утверждаю, что комнаты, в которые входит больше людей, чем их покидает, становятся переполненными. Обойти законы термодинамики невозможно. Но вы все равно скажете: Да, ну и что с того? Ну или, по крайней мере, я надеюсь, что вы бы так сказали, потому что я так и не дал вам никакой причинно-следственной информации. Я лишь повторяю очевидные факты.
Вот что происходит, когда термодинамику пытаются использовать для объяснения того, почему мы толстеем.
Это означает то же самое, только другими словами. На вопрос «почему?» ответа по-прежнему нет. Почему мы потребляем больше энергии, чем тратим? Почему мы переедаем? Почему мы становимся толще?[20]
Ответ на вопрос «почему» и будет являться настоящей причиной. На сайте Национального института здравоохранения США написано: «Ожирение развивается, когда человек потребляет вместе с пищей больше калорий, чем сжигается в его организме».
Используя слово «развивается», эксперты из Национального института здравоохранения как бы говорят нам, что переедание является не причиной, а лишь необходимым условием. Технически они правы, однако нам теперь остается только спросить: Хорошо, и что дальше? Разве вы не собираетесь объяснить нам, почему вообще возникает ожирение, вместо того, чтобы рассказывать, какие еще процессы протекают, когда оно случается?
Специалисты, которые утверждают, что мы толстеем, потому что мы переедаем, или что мы толстеем в результате переедания – а таковых абсолютное большинство, – за подобное рассуждение получили бы (ну или хотя бы должны были бы получить) на уроке в школе двойку.
Они берут закон природы, который абсолютно ничего не говорит о том, почему мы толстеем, а также явление, сопутствующее этому процессу – переедание, – и утверждают, что этого будет полностью достаточно.
Подобная ошибка была распространена в первой половине двадцатого века. С тех пор она стала повсеместной. Ответы придется поискать где-нибудь в другом месте.
Хорошим местом для начала поисков может стать отчет Национального института здравоохранения США, опубликованный в 1998 году. В этот раз его специалисты были более откровенными и, таким образом, действовали более научно, когда говорили о факторах, способствующих ожирению: «Ожирение является сложным, полифакториальным хроническим заболеванием, которое развивается в результате взаимодействия генотипа и окружающей среды, – объяснили они. – Наше понимание того, как и почему происходит развитие ожирения, является неполным, однако достоверно известно, что оно включает в себя социальные, поведенческие, культурные, психологические, метаболические и генетические факторы».
Итак, возможно, вопросы стоит искать в совокупности всех этих факторов – начать с психологических, метаболических и генетических и позволить им привести нас к инициирующим факторам окружающей среды.
Термодинамика для чайников. Часть вторая
Перед тем как оставить термодинамику в покое, давайте прольем свет на еще одно неправильное применение ее законов в мире диетического питания и борьбы с лишним весом. Утверждение, что при расходовании большего количества энергии, чем ее потреблении – то есть если есть меньше и больше заниматься спортом, – можно избавиться от проблем с лишним весом и навсегда сделать свое тело стройным, основано на еще одном предположении о законах термодинамики, которое оказывается также неверным.
На предположении о том, что энергия, которую мы потребляем, и та, которую мы расходуем, мало влияют друг на друга, что мы можем бесконечно изменять одну из них, и это никак не скажется на другой, и наоборот. На мнении о том, что мы можем заставить себя есть меньше, морить себя голодом (уменьшить количество поступающих в организм калорий), и это никак не скажется на количестве израсходованной после этого энергии, или, если на то пошло, на том, насколько голодными мы станем. Что мы будем чувствовать себя одинаково бодрыми при поедании как двух с половиной тысяч калорий в день, так и только половины этого количества. Точно так же мы предполагаем, что при увеличении энергетических затрат это никак не отразится на нашем чувстве голода (мы не «нагуляем» аппетит) или на количестве расходуемой энергии в промежутках между занятиями спортом.
Интуитивно мы осознаем, что это не так, и исследования на животных и людях, берущие свое начало сто лет назад, подтверждают нашу догадку. Люди, которые морят себя голодом или которые вынуждены были голодать во время войн, экономических бедствий или научных экспериментов, были не только постоянно голодны (не говоря уже о раздражительности и депрессии), но и становились вялыми, а также расходовали меньше энергии. Температура их тела падала, им постоянно было холодно. А увеличение физической активности на самом деле увеличивает чувство голода; упражнения на самом деле развивают аппетит; работники лесоповалов на самом деле едят больше, чем портные. Физическая активность также делает людей уставшими; она нас изнуряет. По окончании этой деятельности мы расходуем меньше энергии, чем до ее начала.
Короче говоря, потребленная и потраченная энергии находятся в зависимости друг от друга. Математики бы сказали, что они являются зависимыми переменными, а не независимыми, как к ним обычно относятся. Измените одну из них, и вторая тоже изменится, чтобы компенсировать изменение первой.
Эти энергии очень тесно друг с другом связаны. Любой, кто думает иначе, рассматривает сложнейший живой организм так, словно это простенькое механическое устройство.
В 2007 году Джефри Флиер, декан Гарвардской медицинской школы, вместе со своей женой и коллегой по исследованиям проблемы ожирения, Терри Маратос-Флиер, опубликовал в журнале «Scientific American» статью под названием «Что питает жир». В этой статье авторы описали тесную связь между аппетитом и энергетическими затратами, разъясняя, что они не являются простыми переменными, которые человек по собственному желанию может изменить с единственным результатом в виде увеличения или уменьшения количества жировой ткани.
Животные, питание которых было резко ограничено в ходе эксперимента, как правило, снижали свои энергетические затраты путем одновременно и снижения уровня физической активности, и замедления обмена веществ на клеточном уровне, что, таким образом, значительно ограничивало потерю в весе.
Также наблюдалось увеличение чувства голода, приводящее к тому, что по окончании ограничения корма животное начинало есть больше, чтобы восстановить прежнее значение своего веса.
Таким образом, Флиеры смогли в двух предложениях объяснить, почему на протяжении сотни лет очевидный на интуитивном уровне совет по питанию – кушать меньше – не показал никаких результатов у животных.
Если мы ограничиваем количество потребляемой животным пищи (мы же не можем просто попросить его есть меньше, нам приходиться его к этому принуждать), то оно не только становится голоднее, но и в конечном счете расходует меньше энергии (потому что у него оказывается меньше энергии, доступной для сжигания). А когда у него снова появляется возможность нормально питаться, то оно снова набирает потерянные килограммы.
То же самое происходит и с людьми. Я понятия не имею, почему Флиеры сказали «животное», а не «человек», ведь этот наблюдаемый изначально в экспериментах над животными эффект был позже неоднократно продемонстрирован и на людях. Одним из правдоподобных ответов является то, что супруги Флиеры (или издатели журнала) просто не хотели, чтобы вывод звучал слишком уж очевидным: чтобы из статьи не было понятно, что советы по питанию, постоянно даваемые нам врачами и органами здравоохранения, являются ошибочными.
