Изменение массы тела

Зависимость свойств пространства и времени от движения системы отсчета приводит к тому, что сохраняющейся при любых взаимодействиях тел является величина

,

называемая релятивистским импульсом, а не классический импульс.

Классический закон сложения скоростей и классический закон сохранения импульса являются частными случаями универсальных релятивистских законов и выполняются только при значениях скоростей, значительно меньших скорости света в вакууме.

Релятивистский импульс тела можно рассматривать как произведение релятивистской массы т тела на скорость его движения. Релятивистская массат тела возрастает с увеличением скорости по закону

,

где — масса покоя тела,— скорость его движения.

Возрастание массы тела с увеличением скорости приводит к тому, что ни одно тело с массой покоя, не равной нулю, не может достигнуть скорости, равной скорости света в вакууме, или превысить эту скорость. Скорость, большая, приводит для обычных частиц к мнимой массе и мнимому импульсу, что физически бессмысленно. Зависимость массы от скорости начинает сказываться лишь при скоростях, весьма близких к(См рисунок №2). Приведённые в этом пункте формулы неприменимы к фотону, так как у него отсутствует масса покоя (). Фотон всегда движется со скоростью, равной скорости света в вакууме, и является ультрарелятивистской частицей. Тем не менее, отсюда не следует постоянство скорости света во всех веществах.

При выражение для импульса переходит в то, которое используется в механике Ньютона, где подпонимается масса покоя(), ибо приразличиеинесущественно.

Рисунок №2

Закон взаимосвязи массы и энергии

Полная энергия Е тела (или частицы) пропорциональна релятивистской массе(закон взаимосвязи массы и энергии):

,

где с — скорость света в вакууме. Релятивистская масса зависит от скорости , с которой тело (частица) движется в данной системе отсчета. Поэтому полная энергияразлична в разных системах отсчета.

Наименьшей энергиейтело (частица) обладает в системе отсчета, относительно которой оно покоится(). Энергияназываетсясобственной энергией илиэнергией покоя тела (частицы):

Энергия покоя тела является его внутренней энергией Она состоит из суммы энергий покоя всех частиц тела, кинетической энергии всех частицотносительно общего центра масс и потенциальной энергии их взаимодействия. Поэтому

и

где — масса покоя-й частицы.

В релятивистской механике несправедлив закон сохранения массы покоя. Например, масса покоя атомного ядра меньше, чем сумма собственных масс частиц,входящих в ядро. Наоборот массапокоя частицы, способной к самопроизвольному распаду, больше суммы собственных масс продуктов распадаи:

Несохранение массы покоя не означает нарушения закона сохранения массы вообще. В теории относительности справедлив закон сохранения релятивистской массы. Он вытекает из формулы закона взаимосвязи массы и энергии. В изолированнойсистеметел сохраняется полная энергия. Следовательно, сохраняется и релятивистская масса. Втеории относительности законы сохранения энергии и релятивистской массы взаимосвязаны и представляют собой единый закон сохранения массы и энергии. Однако изэтого закона отнюдь не следует возможность преобразования массы в энергию и обратно. Масса и энергия представляютсобой два качественно различных свойства материи, отнюдь не «эквивалентных” друг другу. Ни один из известных опытных фактов не дает оснований для вывода о «переходе массы в энергию”. Превращение энергии системы из одной формы в другую сопровождается превращением массы. Например, в явлении рождения и уничтожения пары электрон — позитрон, в полном соответствии с законом сохранения релятивистской массы и энергии, масса не переходит в энергию. Масса покоя частиц (электрона и позитрона)преобразуется в массу фотонов, то есть в массу электромагнитного поля.

Гипотеза Эйнштейна о существовании собственной энергии тела подтверждается многочисленными экспериментами. На основе использования закона взаимосвязи массы и энергии ведутся расчеты выхода энергии в различных ядерных энергетических установках.

Нельзя отрицать тот факт, что у подавляющего большинства взрослых людей вес тела практически не меняется на протяжении всей жизни. Также трудно поспорить и с тем, что от всех существующих диет результаты слишком краткосрочные. Конечно, с их помощью можно похудеть, но после остановки диеты потерянные килограммы быстро возвращаются.

И вдобавок ко всему, как говорится, «вишенка» на торте безысходности: по мнению большинства экспертов и исследователей, физические упражнения для похудения малоэффективны.

Так что же нам тогда остается делать? Безропотно принять тот вес, который нам достался от природы? Неужели действительно не существует эффективного способа достижения и поддержания идеальной массы тела НА ДЛИТЕЛЬНЫЙ СРОК?

В этой статье мы обсудим почему вес нашего тела «фиксируются» на одном и том же уровне, почему так трудно уменьшить «запрограммированную» массу тела и что для этого нужно сделать.

Теория сет поинта (оптимального веса)

Теория сет поинта («запрограммированной» массы тела) довольно проста: она утверждает, что человеческий организм использует гормоны, чувство голода, изменения поведения и другие физиологические механизмы для поддержания массы тела на постоянном уровне (и в частности — процента жира в организме).

В переводе с английского set point означает «заданная величина».

Проще всего представить себе эту систему в виде «термостата» или «круиз контроля» для регулировки веса тела и количества жира в организме. Какая цифра установлена на приборе, такие значения организм и будет стремится удержать.

Есть множество исследований на животных, которые подтверждают эту теорию.

Когда крыса голодает ее метаболизм замедляется, аппетит повышается, и она начинает меньше двигаться для того, чтобы сохранить энергию. Как только вы предоставите ей свободный доступ к еде, она быстро вернется к исходному весу.

С другой стороны, если начать чрезмерно перекармливать крысу, то происходит обратное: уровень активности повышается, ускоряется обмен веществ и снижается аппетит — таким образом она быстро возвращается к своему изначальному весу.

У людей также есть похожие механизмы для поддержания веса и состава тела в «оптимальном диапазоне», но, к сожалению, они работают немножко по-другому.

В человеческом организме эта система работает непропорционально — она больше защищает нас от потери веса, чем от его набора.

Именно поэтому для большинства людей намного сложнее сбросить вес, чем набрать, и с возрастом люди склонны полнеть, а не худеть.

А как насчет той части населения, которая может «есть что угодно», но никогда не набирает вес? — подумаете вы.

Во-первых, согласно исследованиям, некоторые люди реагируют на переедание почти так же, как и большинство животных: неосознанно увеличивая уровень своей активности, сжигая при этом лишние калории. У немногих счастливчиков от природы наблюдается высокий уровень термогенеза (теплоотдачи) и они могут сжигать на 2000 калорий в день больше, чем индивидуумы с низким уровнем термогенеза.

Во-вторых, «съесть что угодно и сколько угодно и не полнеть» — это не совсем правда. Многие из них съедают огромные порции 1 или 2 раза в день, но потом не испытывают голода и не делают никаких перекусов. Если пересчитать калории, то получается не так уж много.

Такое отключение аппетита в комбинации с высоким уровнем термогенеза приводит к тому, что такие люди с большим трудом набирают вес и легко его удерживают на одном уровне. Это относится как жировой ткани, так и к мышечной массе. Таких людей иногда еще называют хардгейнерами.

В любом случае, вернемся к нашей теме.

Суть заключается в том, что человеческий организм действительно имеет сложную систему для регулирования веса тела.

В целом теория сет поинта — «запрограммированной» оптимальной массы тела — является вполне обоснованной, но как эта система работает?

И как мы можем изменить эту программу?

От чего зависит оптимальный вес тела?

Оптимальная (комфортная) масса тела определяется несколькими факторами. Основные из них:

  • Генетика.
  • Уровень физической активности.
  • Питание.
  • Гормональный фон (в частности: пол, аппетит и уровень стрессовых гормонов).

Давайте кратко рассмотрим каждый из них.

Генетика и масса тела

Когда речь заходит об ожирении, генетика становится основным козлом отпущения. Людям нравится идея, что это не их вина. Что они просто запрограммированы на избыточный вес и нечего с этим не поделаешь: гены такие!

К счастью для всех нас, это большое преувеличение.

Да, ученые доказали: существуют генетические варианты, которые предрасполагают к более высоким или более низким значения массы тела, но их влияние не является решающим. Кроме того, некоторые «гены ожирения» можно отключить только с помощью упражнений.

Генетическая предрасположенность бесспорно играет значительную роль в предопределении массы тела и количества жира, но становится практически незаметной при правильном поведении.

Уровень физической активности и масса тела

Поддержание оптимальной массы тела также зависит и от баланса энергии.

То есть потребление энергии (съеденные калории) должно более или менее соответствовать расходу (сжигаемые калории).

Независимо от вашего оптимального веса — сет поинта — если вы каждый день слегка переедаете или недоедаете, то вы соответственно будете набирать или терять массу тела. Поэтому неудивительно, что уровень физической активности играет такую важную роль. Люди, которые очень активны физически сжигают намного больше энергии и, как правило, имеют более низкий комфортный вес, чем те которые ведут сидячий образ жизни.

Питание и масса тела

Раз мы заговорили об энергетическом балансе, давайте посмотрим на то, как энергия поступает в организм — питание. Основываясь на том, что вы узнали в предыдущем разделе можно смело предположить, что потребление энергии (пищи) само по себе ничего не значит.

Другими словами, потребление большого количества пищи не обязательно увеличивает значение оптимального (комфортного) веса или поддерживает его на высоком уровне, а потребление небольшого количества пищи не обязательно уменьшает его.

Например, атлеты в видах спорта на выносливость едят намного больше, чем средне статистический человек, но и процент жира в организме у них как правило ниже среднего. Много еды, но низкий оптимальный вес.

С другой стороны, при ожирении не требуется слишком много энергии, и для поддержания веса стабильным необходимо относительно небольшое количество пищи. Миллионы людей с избыточным весом попадают в эту категорию: они не могут понять — откуда у них такой большой вес — учитывая то, что, как им кажется, едят они «совсем немного». Кроме того, вы можете тренироваться каждый день, до тех пор пока не отвалятся руки и ноги и при этом не потерять ни одного килограмма лишнего веса. Потому что организм тут же отреагирует увеличением потребления энергии (усиление аппетита).

Итак, как вы уже поняли оптимальный (комфортный) вес — сет поинт — зависит от постоянного взаимоотношения между потреблением энергии и ее сжиганием.

Если постоянно потребляете больше калорий чем расходуете, даже если всего лишь на 100 калорий больше (на 1 банан больше) вы будете медленно, но верно набирать вес. При этом наше тело пытается избавиться от избытка энергии и предотвратить дальнейшее прибавление в весе, но эти врожденные «механизмы против ожирения» практически бессильны при современном образе жизни.

Наша недостаточная биологическая «защита» против ожирения становится вполне понятной, если посмотреть на нее с точки зрения эволюции. Возможность закормить себя до смерти — это очень новое явление, в то время как с угрозой смерти от голода люди сталкивались ежедневно на протяжении миллионов лет.

И чем больше вы полнеете, тем больший вес организм воспринимает, как «оптимальный».

Чем дольше вы останетесь в каком-либо определенном весе, тем больше тело к нему «привыкает» и начинает защищать его, как от повышения (слабенько), так и от понижения (сильно). По мнению ученых именно увеличенное потребление калорий является основной причиной ожирения.

Лучшая диета для снижения оптимального (комфортного) веса.

Принято считать, что наиболее эффективны ограничительные диеты, вроде Палео диеты и очень популярно резкое ограничение углеводов — вроде кето диеты.

У всех этих диет есть один недостаток — ОНИ СПОСОБСТВУЮТ ПЕРЕЕДАНИЮ. Если не хотите строго контролировать свои калории, то диеты с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов вам точно не подойдут.

Зато рацион питания с большим содержанием белка и углеводов (продуктов с низким и средним гликемическим индексом) при относительно небольшом количестве жиров, легче всего переносится большинством людей. Именно на практике такое питание работает лучше всего. Углеводы служат источником энергии и лучше удовлетворяют аппетит при меньшем количестве калорий.

Гормональный фон и оптимальный вес

Как и в случае с генетикой, естественные уровни гормонов влияют, но не играют решающее значение в проценте жира в организме и массе тела.

Например…

  1. Тестостерон является мощным жиросжигателем.
  2. Высокий уровень лептина усложняет процесс избавления от лишнего веса.
  3. Высокий уровень стрессового гормона — кортизола, приводит к накоплению жира, в частности, в области живота.

И хотя у некоторых людей гормональный фон может быть чуть лучше — более высокий уровень тестостерона, большая чувствительность к лептину и низкий уровень кортизола, — хорошая новость заключается в том, что лучший способ отрегулировать работу гормонов — это здоровый образ жизни.

Все довольно просто:

  • Богатая питательными веществами пища.
  • Потребление достаточного количества белка.
  • Регулярные физические нагрузки (упражнения и тренировки).
  • Полноценный сон.
  • Управление уровнем стресса.

И тогда гормоны будут работать слаженно для снижения и поддержания низкого оптимального веса — сет поинта.

Как изменить сет поинт — оптимальный (комфортный) вес

Теперь перейдем от теории к практике.

Наверняка вы сами знаете, как можно увеличить «запрограммированную массу тела» — хроническое переедание — это все, что для этого нужно. Но, скорее всего, не поэтому вы читаете эту статью. Вы хотите узнать, как можно снизить комфортную массу тела, что значительно сложнее.

Сложно, но выполнимо.

И все же — ускоренного решения не существует. И нет никаких секретных «биохаков» с помощью которых это можно сделать.

Снижение оптимального веса тела требует терпения, дисциплины и последовательности, но в целом не особенно тяжело.

К тому же — результат того стоит!

Это даст возможность развить «устойчивость» к накоплению жира, не смотря на эпизодическое переедание и поддерживать низкий процент жира в организме с относительной легкостью.

Вот как это сделать:

Уменьшите жировые отложения до желаемого уровня

Первым шагом будет достижение низкого уровня, который затем мы научимся поддерживать.

Этого можно достигнуть с помощью:

  1. Ограничения потребления калорий.
  2. Сочетания кардио и силовых тренировок.
  3. Высокоинтенсивных интервальных тренировок (ВИИТ).

Добавьте мышц к своему телосложению

Ничто так не помогает удерживать вес от повышения, как наличие значительного количества мышц. Дело в том, что мышцы — это «метаболически активная» ткань, и наличие ее увеличивает интенсивность основного обмена веществ. Чем больше у вас мышц, тем больше калорий сжигает ваше тело в состоянии покоя. И тем больше еды можете съесть каждый день, не набирая жира. Кроме того, исследования показывают, что чем больше мышц, тем меньше жира вы набираете даже в результате переедания.

А это означает, что чем больше мышечная масса, тем меньше вы «будете наказаны», когда съедаете слишком много. Это «пространство для маневра» творит чудеса в долгосрочной перспективе, потому что большое количество мышц позволяет регулярно баловать себя калорийными излишествами с минимальными последствиями.

Проще говоря, чем больше у вас мышц, тем легче оставаться стройным.

Используйте упражнения и питание для поддержания здоровья и состава тела

Как обсуждалось ранее в этой статье, чем дольше сохраняете определенную массу тела, тем легче все это делать. И чем здоровее образ жизни, тем больше гормоны помогают вам не набрать лишний вес.

Ключевым моментом здесь является то, что сначала должны СОЗНАТЕЛЬНО управлять своим энергетическим балансом, потому что инстинкты обычно приводят к перееданию. Все сводится к аккуратному планированию питания и запланированных нарушений диеты (читмилов) — один раз в неделю. Вы позволяете себе съесть все, чего очень хочется без ограничений, но только один раз.

Придерживайтесь плана и с течением времени все просто «встанет на свои места» с вашими привычками питания, аппетитом и расходом энергии, и вы создадите новую программу — сет поинт — оптимальный (комфортный) вес тела, который ваш организм будет оберегать и поддерживать.

Успехов

Общая характеристика

Периодические изменения массы на 2-3 кг без явной причины наблюдаются у здоровых людей и не являются симптомом патологических состояний. В большинстве случаев вес несколько увеличивается в осенне-зимний период, а затем к началу теплого сезона показатели возвращаются к привычной для человека норме. Такие изменения не сопровождаются неприятными ощущениями, диспепсическими расстройствами. При значительном увеличении веса пациент не «влезает» в одежду, появляются множественные жировые складки, отвисает живот. На коже возникают белые или багровые растяжки.

При резком похудении без видимой причины человек замечает, что привычная одежда становится широкой и болтается на теле, ребра и ключицы очень выражены, западают скулы, глаза кажутся непропорционально большими. Кожа теряет тургор и эластичность, формируются дряблые свисающие кожные складки. Потеря веса сопровождается общими симптомами: снижением аппетита, тошнотой и рвотой, диспепсическими расстройствами. Снижение или набор массы на 5% и более от исходных значений без причины свидетельствует о развитии заболевания и является поводом для визита к врачу.

Механизм развития

Естественные причины изменения веса — колебания калорийности и качественного состава поступающей в организм пищи. Похудение развивается при длительном выборе рациона, калорийность которого ниже уровня основного обмена. Ожирение наблюдается при злоупотреблении простыми углеводами и жирами в сочетании с недостаточной физической активностью. Набор массы провоцируется метаболическим синдромом, при котором в крови повышается уровень триглицеридов и ЛПНП, усиливается липогенез (образование жира). Состояние усугубляется инсулинорезистентностью.

При гипотиреозе изменения веса в сторону увеличения связаны с угнетением расщепления и избыточным отложением жиров. Снижение массы тела вплоть до истощения возникает при болезнях кишечника с синдромом мальабсорбции, при котором большая часть питательных веществ не всасывается в тонкой кишке и выводится с калом. Состояние сопровождается сильными болями и диспепсией, из-за чего больные теряют аппетит. При злокачественных новообразованиях развивается кахексия, связанная с массивной интоксикацией организма продуктами жизнедеятельности опухолевых клеток.

Классификация

В зависимости от ведущей причины различают естественные изменения веса, которые возникают при занятиях спортом и соблюдении диеты с целью похудения или при специальном высококалорийном питании у спортсменов в период роста мышц, а также патологические изменения, обусловленные развитием болезненных состояний и метаболическими сдвигами. В клинической практике наиболее распространена классификация весовых колебаний по абсолютным числовым показателям, согласно которой выделяют:

  • Истощение. Является крайней степенью похудения, когда за короткое время человек теряет 15-20% и больше от начальной массы тела. Состояние сопровождается резкой слабостью и снижением трудоспособности, непереносимостью физических нагрузок, иногда психическими расстройствами. Истощение выявляется при злокачественных опухолях, тяжелых заболеваниях ЖКТ с невозможностью приема пищи, психогенной анорексии у женщин.
  • Потеря веса. Характеризуется уменьшением массы тела на 5-15%. Возникает при сознательном ограничении калорийности рациона и тяжелых спортивных занятиях для похудения. Наиболее распространенные патологические причины снижения веса — сахарный диабет 1 типа, гиперфункция щитовидной железы, воспалительные или язвенные заболевания кишечника, хронические аутоиммунные и инфекционные процессы в организме.
  • Колебания веса. Происходит чередование периодов уменьшения и набора килограммов при неизменном питании и привычной физической активности. Иногда сопровождается астеновегетативными проявлениями, эмоциональной лабильностью. Частые причины колебаний массы: стрессовые ситуации (переезд, проблемы на работе, влюбленность), гормональные изменения в подростковом возрасте и у женщин на протяжении менструального цикла.
  • Увеличение веса. Возрастание показателей более чем на 5% за несколько месяцев указывает на болезненные состояния, изменения метаболизма. При сильном ожирении возникает одышка, постоянная усталость. Увеличение веса развивается при эндокринных заболеваниях, тяжелой сердечно-сосудистой патологии, у женщин в период менопаузы. При недосыпе расстройство связано с недостатком лептина.

Набор лишних килограммов или похудение может быть равномерным, когда пропорции тела не нарушаются, и дисгармоничным, с характерным чрезмерным истощением или ожирением определенных участков тела (например, скопление жира на животе при относительном похудении рук и ног — патогномоничный симптом болезни Иценко-Кушинга). Причины, вызвавшие изменения веса, делятся на органические, связанные с заболеваниями внутренних органов, и психогенные, обусловленные навязчивыми идеями несовершенства тела и обезофобией — боязнью поправиться.