本文最初发表于 The Conversation。
John Eric Goff是林奇堡大学物理学教授。
想象一下，你开始骑行，从 今年环法自行车赛的第17赛段 的 起点 出发。首先，你将骑行大约70英里（112公里），海拔逐渐升高约1,300英尺（400米）。但这还不是最艰难的部分：你还没有遇到 比利牛斯高地山脉。在接下来的40英里（64公里）里，你将需要攀登 三个山峰，总海拔净增一英里（1.6公里）。在我生命中最健康的那一天，我可能连第17赛段都无法完成——更不用说以接近获胜者完成比赛的五个小时左右的时间完成了。而第17赛段仅仅是这23天赛程中的21个赛段之一。
我是一名 运动物理学家，近二十年来我一直在利用地形数据——就像我为第17赛段描述的那样——以及物理定律来 模拟环法自行车赛。但我仍然无法想象完成这项世界上最著名的自行车赛所需的身体能力。只有极少数顶尖人类能够以小时而不是天为单位的时间来完成环法自行车赛的赛段。他们之所以能做到我们只能梦想的事情，是因为这些运动员能够产生巨大的功率。功率是骑行者消耗能量的速率，他们消耗的能量来自于他们吃的食物。在整个环法自行车赛期间，获胜的骑行者将消耗大约相当于210个巨无霸汉堡的能量。
自行车赛是一场功率的较量
为了让自行车移动，环法自行车赛的选手将能量从肌肉传递到自行车，再传递到与地面相互作用的车轮。骑行者越快地输出能量，功率就越大。这种能量传输速率通常以瓦特为单位。与大多数人相比，环法自行车赛的选手能够在极长的时间内产生巨大的功率。
对于大约20分钟的时间，一个健康的休闲骑行者可以持续输出 250瓦到300瓦。环法自行车赛选手可以在 相同时间内产生超过400瓦。这些职业选手甚至能够在陡峭的上坡上 瞬间达到1000瓦 —— 大致相当于 运行 微波炉 所需的功率。
但环法自行车赛选手输入自行车的所有能量并不能全部转化为前进的动力。骑行者需要对抗空气阻力和车轮与路面之间的摩擦损失。下坡时他们会受到重力的帮助，但在爬坡时他们必须与重力作斗争。
我在 我的模型中 整合了与骑行者功率输出相关的各种物理效应，以及重力、空气阻力和摩擦力的影响。利用所有这些，我估计一名典型的环法自行车赛获胜者在比赛的约80小时内需要输出平均约325瓦的功率。请记住，大多数休闲骑行者如果能持续输出300瓦功率20分钟就已经很不错了。
将食物转化为里程
那么，这些骑行者从哪里获得所有这些能量呢？当然是食物。
但是，像任何机器一样，你的肌肉无法将100%的食物能量直接转化为能量输出——肌肉在像游泳这样的活动中效率可能在2%到40%之间，而心脏的效率最高可达40%。在我的模型中，我使用了20%的平均效率。了解了这种效率以及赢得环法自行车赛所需的能量输出，我就可以估算出获胜骑行者需要多少食物。
完成所有21个赛段的顶级环法自行车赛选手在比赛中会消耗约120,000卡路里——平均每赛段近6,000卡路里。在一些更艰难的山地赛段——比如今年的第17赛段——选手会消耗接近8,000卡路里。为了弥补这些巨大的能量损失，骑行者会吃美味的食物，比如 果酱卷、能量棒和令人垂涎的“能量胶”，这样他们就不会浪费能量去咀嚼。
去年的获胜者 Tadej Pogačar 体重仅为146磅。环法自行车赛选手没有多少脂肪可以燃烧供能。他们必须持续地为身体补充食物能量，以便能够以似乎超乎常人的速度输出能量。所以，今年观看环法自行车赛的赛段时，请注意骑行者吃东西的次数——现在你知道他们为什么会不停地吃零食了。
