Текст книги "Энергетика жизнедеятельности. Алгоритмы цифровой вселенной"

Энергетика жизнедеятельности
Алгоритмы цифровой вселенной
Владимир Кучин

© Владимир Кучин, 2017

ISBN 978-5-4485-0505-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Энергетическая карта питания для среднего человека.

От автора

Человек – это живой организм, который в процессе эволюции сумел приспособиться и доказать свою способность к выживанию на Земле – и мы вправе ожидать, что его «параметры» как элемента Вселенной прокалиброваны числами естественного ряда Кучина. Это должно отразиться на длительности жизни человека, на его питании, на его режиме жизнедеятельности, на его среде обитания. Цель брошюры «Энергетика жизнедеятельности» – показать читателю, что автор близок к истине в сформулированном выше утверждении. В этой брошюре я использую материалы из своих книг, без прямых ссылок на них.

Т.к. я часто ссылаюсь на числа естественного математического ряда Кучина, напомню их:

3 2 5 7 12 19 31 50 81 131 212 343 555 898 1453 2351

3804 6155.

Читателю не составит труда приводимые мной параметры сопоставить с этим рядом.

Кроме того, я подхожу к излагаемому вопросу не с медицинской, а с энергетической – естественной – точки зрения. Поэтому мои авторские оценки того или иного явления могут быть непривычны для медика – профессионала.

1. Возрастные границы для человека. Пределы

Посмотрим как в годах, т.е. пропорционально числу оборотов Земли вокруг Солнца, можно обозначить разные возрастные границы для человека.

Предложим такое естественное деление, оно практически совпадает с традицией:

– 0—2 года – грудной возраст;

– 2—7 лет – детство;

– 7—12 лет – отрочество;

– 12—19 лет – юность;

– 19—31 лет – молодость;

– 31—50 лет – зрелость;

– 50—81 год – предстарческий возраст;

– более 81 года – старость.

Общеизвестны среднестатистические данные по продолжительности жизни человека, из которых следует, что продолжительность жизни человека непрерывно увеличивалась.

Как шел этот процесс:

– археологические данные свидетельствуют, что в бронзовом веке средняя продолжительность жизни составляла всего 18 лет;

– до 19 века она медленно росла и в 19 веке составила около 32 лет;

– в 20 веке средняя продолжительность жизни перешагнула рубеж 50 лет;

– в начале 21 века в странах, сочетающих техническое и промышленное с развитие с культурой здорового образа жизни (я называю это понятие – естественного), например, в Японии, Швейцарии, Норвегии средняя продолжительность жизни подошла к 81 году.

Таким образом, объективно мы имеем статистическую схему

18—32—50—81.

Что дальше? Русский физиолог И.И.Мечников считал физиологической границей для организма человека 150 лет. Знаменитый ученый и Нобелевский лауреат И.П.Павлов более осторожно называл 100 лет. Истина, конечно, посредине.

Я называю число естественного ряда —

максимальная граница физиологического возраста должна быть около 131 года.

Средний возраст человека на земле в 21 веке должен достигнуть 81 года.

Распределение возрастов около данной вероятностной медианы вполне очевидно будет неравномерным. Можно предположить, что оно близко к распределению Пуассона. Это означает, что людей со средней продолжительностью жизни «слева» от медианы пока существенно больше, чем справа от медианы.

В декабре 2003 года на Земле поменялся общий характер тренда развития, сейчас идет смена распределения возрастов человека. Процесс это не быстрый и он идет по волновому сценарию, я ожидаю через 40—45 лет, т.е. у рубежа 2050 года окончательный разворот распределения вероятностей средней продолжительности жизни по возрастам. Т.е. «справа» от медианы людей будет больше, чем «слева» от медианы.

Говоря более просто – средняя продолжительность естественной жизни человека на Земле может составить к 2050 году (81+10%) лет, т.е. 88—89 лет. Именно это я считаю естественным волновым пределом. Дальнейший рост этого показателя возможен только с помощью иных – неестественных, а технико-физиологических методов, например, путем замены различных органов, клонирования и т.д., а это уже предмет не этой книги.

2. Естественное энергопотребление человека. Расчеты

Средний человек потребляет пищу ежедневно. Сложилась система оценки объема потребляемой пищи человеком в сутки – и эта система энергетическая. Имеются общепринятые нормы потребления пищи в килокалориях для разных категорий людей.

Посмотрим на эти нормы в виде таблицы (табл. 1).

Табл. 1.

Медицинские общепринятые нормы питания в калориях практически точно равны числам естественного ряда!

Для категории обычных людей это совпадение буквально до одной килокалории: 2350 килокалорий общепринятая норма и 2351 килокалорий, если следовать в норме числам естественного ряда.

Попробуем осмыслить данные результаты. Нам необходимо понять – откуда получаются табличные цифры. Проведем цепь предварительных рассуждений:

1. Энергия, поступающая с пищей в организм человека, расходуется в трех основных направлениях – основной обмен, физическая деятельность, рост организма. Затраты на рост весьма трудно оценить, поэтому будем считать, что мы ведем подсчеты для человека в стадии молодость – 19—31 лет, когда рост в основном завершен.

2. Основной обмен требует (это общепринятая норма) на каждый грамм веса одну калорию энергии в час. Средний вес современного человека находится в зоне (81—10%) кг, следовательно, на основной обмен будет потрачено в сутки (81—10%) х12х2 килокалорий.

Это 1944…1749 килокалорий.

3. Физическая деятельность требует приблизительно таких энергетических затрат:

легкая категория: работа в офисе, инженерный труд, бухгалтерия, торговля – нормальные условия – на каждый грамм веса 1..2 калории энергии в час.

средняя категория: работа у станка, вождение машины, строительные специальности, – тяжелые условия труда – на каждый грамм веса 3…5 калории энергии в час.

тяжелая категория: ручной крестьянский труд, например, пилка дров, копание огорода, покос, тяжелые виды строительных работ, работа в энергозатратной промышленности (шахтер, металлург и т.д.), а также спортивные средние нагрузки, на каждый грамм веса требуют 6…8 калорий энергии в час.

4. Все мы понимаем, что организм человека не может непрерывно находиться в состоянии работы, и в законодательстве закреплена более – менее разумная норма на длительность работы на рабочем месте. Это 41 час в неделю. С учетом труда человека дома и в дни отдыха в таком же объеме, т.е. 41 час, получается, что человек трудится около 82 часов из 168 часов в неделю. Это дает 11,7 часа в сутки.

5. Важным энергетическим фактором является средний коэффициент полезного действия (КПД) человеческого организма, способность к перегрузкам и восстановлению работоспособности и диапазоны эффективных действий человеческого организма. Предположим, что человек делает легкую пробежку – его скорость при этом всего 130…150 метров в минуту, при ходьбе человек развивает скорость 70…80 метров в минуту. Можно сказать, что человек идет со скоростью (81—10%) метров в минуту, а бежит со скоростью (131+10%) метров в минуту. Эти скорости являются диапазоном эффективных действий для человека – если вы будете идти медленнее или быстрее, то на одинаковой дистанции, т.е. при одинаковой выполненной работе, вы затратите больше энергии.

В этом смысле бег трусцой, при достаточной продолжительности именно «сжигает» калории – т.е. уменьшает вес организма эффективнее обычного бега.

6. Человек способен к эффективной беговой работе именно с квантованными скоростями. Легкоатлеты прекрасно это понимают, например, бег на 100 м, 200 м для организма любого человека вполне доступен. Бег на 400 м, 800 м, 1.000 м, 1.500 м считается трудной дисциплиной – необходимо развивать скорости, которые не являются естественными, они находятся в диапазоне неэффективных. Дистанции 5.000 м и 10.000 м по скоростям находятся в эффективном диапазоне работы для подготовленного человека, а полумарафон, т.е. около 21.000 м и марафон около 42.000 м требуют запредельных усилий, для работы на соревновательных скоростях. Спортсмен может выполнить в сезон 20 стартов по 5.000 метров, т.е. пробежать на соревнованиях 100,0 км, а 2 марафона в сезон выполняют только подготовленные спортсмены, а это 84,0 км, т.е. меньше. Причина именно в КПД.

7. Поиски физиологических пределов для спортсмена, так или иначе, приведут к цифрам естественного ряда. Для бега максимальная скорость, как я считаю, имеет предел в (555+10%) метров в минуту, или около (31,0+10%) км в час. Дистанция, на которой человек может эффективно сохранять эту скорость, равна (131+10%) метров.

Попробуем это доказать. Для этого рассмотрим бег рекордсменов на 200 м.

В свое время рекорд в беге на 200 м у мужчин был установлен на Олимпийских играх в Атланте 1 августа 1996 год, когда Майкл Джонсон показал результат 19,32 сек, т.е. он развил скорость 621,1 м/мин.

Рекорд в беге на 200 м у женщин на Олимпиаде в Сеуле 29 сентября 1988 года установила Флоренс Гриффит-Джойнер, она показала результат 21,34 сек, ее средняя скорость составила 562,3 м/мин.

Интересно то, что если бы Джонсон и Гриффит-Джойнер бежали в одном виртуальном забеге, то Флоренс отстала бы на финише от Майкла на 18,94 т.е. около 19 м.

Итак, средняя скорость рекордсменов на 200 м (среднеарифметическое от результата Майкла и Флоренс) составляет 591,7 м/мин, т.е. до физиологического предела в (555+10%= 610,5 м/мин) еще есть запас в 18,8 м/мин – быстрее обычный естественный человек побежать не сможет.

8. Как же оценить КПД средней работы среднего человека, и его активное трудовое время? Я склонен думать, что КПД наиболее подготовленного человека расположено в районе 81%, а его активное трудовое время составляет не более 31%, что дает общий оценочный энергетический коэффициент Кт = (0,31/0,81) =0,38.

Кт показывает – как поступающие в организм человека калории соотносятся с его трудозатратами. В некотором смысле это постоянная величина. КПД в организме закреплен чисто физиологически, его исправить у среднего человека невозможно. Если КПД менее 81%, то человек расходует энергию неэффективно, у спортсмена он может быть выше 81% – такая способность обозначается терминами «специальная выносливость» и т. п. Коэффициент активного трудового времени 0,31 можно повышать, но при этом объем эффективной работы сократится – это мы наблюдаем у марафонцев.

Вернемся к теме главы, и произведем подсчеты естественных энергозатрат человека при выполнении работы с учетом следующих исходных данных:

– вес – (81—10%) кг (п.2);

– время – 11,7 ч (п.4);

– энергетический коэффициент Кт=0,38 (п.8).

С учетом п.3 имеем энергетические затраты на физическую деятельность:

– легкая категория (1…2) х (81—10%) х 11,7 х 0,38 = 324…720 ккал/сутки

– средняя категория (3…5) х (81—10%) х 11,7 х 0,38 = 971…1802 ккал/сутки

– тяжелая категория (6…8) х (81—10%) х 11,7 х 0,38 = 1943…2883 ккал/сутки.

Вспомним про основной обмен человека в (1944…1749) ккал/сутки (п.2), и приведем общие цифры естественных энергозатрат человека, в случае если он работает:

– легкая категория (324…720) + (1749…1944) = (2073…2664) ккал/сутки

– средняя категория (971…1803) + (1749…1944) = (2720…3747) ккал/сутки

– тяжелая категория (1943…2883) + (1749…1944) = (3692…4827) ккал/сутки

Полученные результаты позволяют сформулировать следующее правило.

2.1 Естественная формула калорийности питания человека в сутки

Для естественного питания среднему человеку с весом (81—10%) кг необходимо при легкой работе потреблять от (2351—10%) до (2351+10%) ккал/сутки, при работе средней тяжести от (2351+10%) ккал/сутки до 3804 ккал/сутки, при тяжелой работе выше 3804 ккал/сутки, но не более (3804+31%) ккал/сутки

Расчеты мной произведены для среднего человека, но, как правило, работу средней тяжести выполняют более габаритные люди, не говоря уже о тяжелой работе. В этом случае цифры необходимых калорий еще более правильно соответствуют калибровке по числам естественного ряда и занимают схему (2351) – (3804) – (6155).

Цель проведенных расчетов – показать читателю, что сложившиеся энергетические нормы питания человека имеют именно энергетическое обоснование и при этом они прокалиброваны числами естественного ряда.

3. Распределение энергии по группам питания. Нормы

Общеизвестно, что соблюдать только энергетические параметры при естественном физиологическом питании недостаточно. Требуется в самом простом приближении соблюдать распределение «потребляемой энергии» по трем группам питания – белкам, жирам, углеводам. В таблице 2 указаны рекомендуемые нормы в %.

Табл. 2.

Как мы видим, числа естественного ряда 12—19—31—50 соответствуют рекомендуемому уровню энергетики отдельных групп питания с некоторым допуском. Это позволяет написать естественную формулу энергетики питания по группам питания.

3.1 Естественная формула калорийности питания человека по группам питания

Для групп питания наилучшим представляется деление энергетической составляющей по числам естественного ряда в пропорции:

– белки от 12% до 19%,

– жиры – около (31+10%) %,

– углеводы – около (50+10%) %

Обычно в диетологии применяют энергетическую единицу калория или килокалория (1000 калорий), для понимания этих понятий автор делает пояснение.

3.2 Важное пояснение. Калория, джоуль, электрон-вольт

Понятие калория (от латинского calor – тепло) в физиологию пришло из тепловой физики. Первоначально в СССР (в 1934—57 гг.) применялась 20-градусная килокалория – она определялась как количество тепла, необходимого для нагревания 1 г чистой воды от 19,5^оС до 20,5^оС при нормальном давлении, т.е. при 760 мм. рт. ст. Соответственно килокалория – это количество тепла необходимого для нагрева на 1 градус 1 кг воды.

В 1956 году на Международной конференции по свойствам воды и пара было принято решение о переходе в теплотехнике от калории к джоулю, единице СИ, при этом установили что:

– 1 кал = 4,1868 Джоуль (Дж),

– в термохимии 1 кал = 4,1840 Дж.

Оказалось, что для природы и связанных с ней дисциплин, калория более естественна, т.к. она определена через воду! В физиологии и диетологии введенная искусственная единица – джоуль – не привилась. Собственно не привился и «градус Кельвина». Формально производители обязаны соблюдать систему единиц Си, поэтому, например, они пишут на бутылке молока «Энергетическая ценность (калорийность) в расчете на 100 г продукта от 61 ккал/255 кДж до 71 ккал/296 кДж.». Цифры в кДж в данном случае написаны для чиновников, а цифры в ккал для простого потребителя – т.е. для людей.

Джоуль как единица измерения, кроме того, оказался неудобен в ряде разделов химии и физики. В ядерной физике исторически применяют единицу энергии эв – электрон-вольт, который основан на уравнении Эйнштейна Е = mС² и точно привязан к массе электрона и квадрату скорости света, что абсолютно естественно для микромира.

Оказывается, что если измерять энергетику питания в электрон-вольтах – мы опять получим калибровку значений по числам естественного ряда!

Покажем это.

Пересчитаем килокалории в электрон-вольты.

1 эв = 1,60219х10^—19Дж, 1 кал = 4,1840 Дж, отсюда 1 ккал = 2,61х10²² эв

Применим эту формулу:

– как известно, в сутки средний человек должны освоить в виде питания 2351 ккал энергии (п.2.1), что составит 6136х10²² эв, (число ряда 6155), следовательно, в электрон-вольтах человек потребляем в сутки энергию, отображаемую числом естественного ряда.

– другой пример – предположим, вы съели 100 г отварного картофеля в мундире – энергетически это 82 ккал, пересчет в электрон-вольты дает – 214х10²² эв, (число ряда 212), т.е. в электрон-вольтах вы, съедая картофель, получаете энергию отображаемую, числом естественного ряда!

Так тепловая физика через числа естественного ряда связана с ядерной физикой. Важно, что две естественные единицы – калория (определенная через воду) и электрон-вольт (определенный через массу электрона и скорость света) приводят к абсолютным значениям в энергетике питания прокалиброванным естественным рядом чисел, а с достаточно надуманным джоулем это не происходит.

4. Белки в питании человека. Гармония белка

Белок – основа организма человека. Под этим названием скрываются сотни тысяч разнообразных органических химических соединений, «сделанных» из 20 аминокислот. Считается, что жизненно необходимы человеку 8 основных аминокислот, они в поступающей белковой пище должны быть обязательно. Мы видим, что этот «сценарий» из серии «магических чисел» для химических элементов, 8/18 – 8/20.

Зачем вообще человеку белки? Организм человека их в первую и основную очередь употребляет на процессы обновления и восполнения потерь. Белки образуют соединительные ткани мускулатуры, белки крови снабжают организм кислородом, белки костей обеспечивают их подвижность, белок кожи и волос создает собственно облик человека.

Т.е. белок обеспечивает волновое свойство гармонии в человеке.

В организме среднего человека с весом (81—10%) кг содержится около (19—10%) кг белка. В течение 80 дней до 50% белка в организме обновляется. Вот это минимальное количество белка и необходимо человеку для естественного питания.

Произведем, с учетом сказанного, подсчет потребности в белке для одних суток:

– норма белка в сутки = ((19—10%) /2) /80 = (118—10%) г.

Это нижний предел белковой суточной потребности в граммах. Энергетическая ценность белка составляет 4,1 ккал/г, это дает энергетическую составляющую от усвоенного белка около (483,8—10%) ккал в сутки. Если считать, что белок поставляет около 19% общей энергетической суточной потребности человека в питании (п.3.1), то мы выходим на энергетическую цифру 2287,8 ккал/сутки для среднего человека (п.2.1). Таким образом, физиологическая потребность человека в белке еще раз очень точно подтвердилась энергетически, при этом я показал, что эта потребность обоснована именно соответствием организма человека калибровке по числам естественного ряда Кучина.

Коротко покажем наличие волновой калибровки в структурах двух важных белков.

4.1 Инсулин. 51 аминокислота = 21+30

Инсулин (от латинского слова insula – остров), гормон белковой природы, вырабатываемый клетками «островков» поджелудочной железы. Структурная единица инсулина – это мономер с молекулярной массой около 6000. Число аминокислот в мономере 51, и они располагаются в виде 2-х коротких полипептидных цепей из 21 и 30 аминокислотных остатков, соединённых посредством 2-х ди-сульфидных (серных) мостиков (-S-S-). Характеристики инсулина вполне отвечают калибровке по ряду.

4.2 Гемоглобин. Полоса поглощения 554 нм.

Гемоглобин (от греческого haima. – кровь и латинского globus – шар), красный железосодержащий пигмент крови человека и животных, в организме человека в основном выполняет функцию переноса кислорода из органов дыхания к тканям.

У человека гемоглобин состоит из 4 субъединиц-мономеров с молекулярной массой около 17000, 2 мономера «альфа-цепи» содержат по 141 остатку аминокислот, 2 мономера «бета-цепи» – по 146 остатков. Всего гемоглобин содержит 574 остатка аминокислот.

Важно то, что гемоглобин поглощает свет в «зеленом» диапазоне:

– полоса поглощения света у обычного гемоглобина (спектр 1 по рис. 1.) с одним максимумом 554 нм – т.е. энергия Солнца максимально поглощается белком,

– у оксигенированного (переносящего кислород) гемоглобина (спектр 2 по рис. 2.) два максимума поглощения света – 578 и 540 нм – т.е. в этом случае энергия Солнца уже не может «оторвать» кислород от гемоглобина.

Рис. 1. Поглощение света гемоглобином, прокалиброванное числом 555 из ряда Кучина

То, что обычный гемоглобин поглощает свет практически на длине волны наилучшей «видности» (555 нм), на которой наблюдается наибольшая энергетическая интенсивность излучения Солнца, и эта длина волны – число естественного ряда, а при захвате кислорода частота поглощения изменяется – факт удивительный, замечательный и ожидаемый одновременно.

5. Углеводы в питании человека. 31 грамм сахарозы в сутки

Углеводы – это основной источник энергии в питании человека. Они обеспечивают энергией все основные процессы в организме человека, можно сказать, что они абсолютно точно отвечают философскому свойству стабильности на карте питания. Разнообразие углеводов как химических соединений значительно уступает разнообразию белков. Простых углеводов 5 видов – это глюкоза, лактоза, сахароза, фруктоза и мальтоза. Сложных пищевых углеводов 2 вида – к ним относятся крахмал и гликоген, Итого имеются 7 основных типов пищевых углеводов.

Особое место занимает сложные углеводы балластного, не перевариваемого типа – это клетчатка и пектины. Пищевой ценности они не имеет, но потребность в них обусловлена обменными процессами. Клетчатки необходимо около 20 г/сутки для нормализации пищеварения. Количество пектинов неопределенно, они расходуются в основном на процессы абсорбции вредных веществ, и содержатся в фруктах и овощах.

Энергетическая ценность углеводов 4,1 ккал/г, и при определении весового состава углеводов необходимо руководствоваться именно энергетикой. Для получения половины от 2351 ккал/сутки необходимо употреблять не менее 286 грамм углеводов в сутки. Практически 80% от этого количества составляет крахмал, т.е. около 229 грамм/сутки. Оставшиеся 20% энергии – т.е. 57 грамм приходятся на другие пищевые углеводы, с преимущественным положением сахарозы. Употреблению сахарозы в питании человека посвящены целые разделы физиологии и медицины, но я рискну дать простую формулу.