幾十億年前，地球上的生命分化為兩個王國：動物（會動）和植物（不會動）。我們的祖先選擇了「動」。從那時起，這一基礎生物學機制從未發生過變化。無論你是在瘦身、運動或跳舞，你所使用的古老的運動化學機制和這個星球上的其他所有動物是一樣的。
我們能夠移動，是因為我們具有可收縮的肌肉。我們的肌肉是複雜的機器，在數以百萬計名為線粒體的微小發動機中燃燒脂肪或葡萄糖（血糖），產生肌肉收縮所需要的能量。這是一種內部燃燒，就像你的汽車，但沒有火焰。線粒體是肌肉收縮和地球上的運動進化的關鍵因素。
細菌在 20 億年前進化出用於燃燒氧氣的線粒體。它們的目的不是提供能量，而是消耗空氣中開始出現的氧氣。氧氣很危險，不論那時還是現在。它的危險性在於氧分子具有爆炸性。因此，添加氧氣，火焰會燃燒，而隔絕氧氣，則會熄滅。在細胞內燃燒氧氣為動物提供移動所需的能量。但是，游離氧很危險，它會燒燬我們的 DNA，導致細胞死亡，最終引發類似心臟病和癌症這樣的結果。考慮到存儲和處理氧氣的危險性，我們進化出氧氣解毒系統，夜以繼日地保護自身安全。我們每天攝入的水果和蔬菜中的抗氧化物會幫助吸收多餘的游離氧（因此要多吃蔬果）。在這個系統的全力工作下，我們活得還不錯。細菌沒有這樣的系統，它們在線粒體中利用氧氣燃燒糖分，產生無害的水和二氧化碳。
5 億年前，細菌的線粒體通過某種方式出現在了我們的原始祖先的細胞中。這些線粒體被應用到肌肉中，產生有氧代謝。有氧代謝意味著以氧氣為基礎的、無限量的廉價能量供應。這引發了更高級的生命形式的激增。細菌的線粒體讓更高級的生命形式成為可能。現今，線粒體存在於這個星球上任一動物（包括你）的肌肉細胞中。所有動物的運動能量來自於從細菌那裡繼承的線粒體。有了能量，你可以去公園散散步，跑跑馬拉松，摸摸鼻子，或是去游個泳。線粒體中的 DNA 仍是細菌的而不是人類的。你繼承了這個 DNA，就像繼承了一筆古老、永恆的信託基金。就像我們盜取了細菌的線粒體一樣，植物偶然繼承了藻類的光合作用。因此，現今地球上所有的生命能量都來源於細菌和藻類進化出的機制。
通往更高級別能量的路徑
簡要回顧了過去幾十億年間的情況後，我們來說說塑身。有氧健身的關鍵是在肌肉中產生更多能量。這需要更多的線粒體，以及更多的燃料和氧氣。線粒體既可以燃燒脂肪，也可以燃燒葡萄糖。它就像一輛既可以燃燒柴油（脂肪）又可以燃燒汽油（葡萄糖）的車，具體取決於你的需要：長途旅行燃燒柴油，而對速度和加速度有要求時，燃燒的則是辛烷含量高的汽油。你的肌肉大多時候喜歡燃燒脂肪，因為脂肪是效能較高的燃料，但是進行難度高（需要速度和力量）的運動時，你燃燒的是葡萄糖。
你在休息，或者進行輕度運動時，95% 的燃料是脂肪，5% 是葡萄糖。大多數脂肪並不存儲在肌肉中，而是在腰部、臀部和某個突出部位。你的身體需要通過循環系統將其運送到肌肉中。這個過程並不簡單，因為血液的主要成分為水，而脂肪不溶於水。脂肪必須以由甘油三酯（你在體檢時應該聽醫生提起過這個東西）合成的脂蛋白形式運輸。站在肌肉的立場上，主要難題是你的毛細血管一次只能處理少量的甘油三酯分子。因此，每根毛細血管只能向線粒體運送很少的脂肪。通過長期的有氧運動，你的身體能夠建立一個龐大的毛細血管網絡，將更多的脂肪運送到肌肉。但是，你運送的脂肪數量最終將達到上限，如果你想跑得更快，或是運動得更久，你需要開始向線粒體輸送葡萄糖作為第二燃料。
如果你加大了運動難度，那麼除了主要的脂肪燃燒，你還需要燃燒葡萄糖來提供額外能量。大多數葡萄糖是事先存儲在肌肉中的，但是你的循環系統做了兩份工作。首先，將更多葡萄糖和燃燒所需要的氧氣運送到肌肉中，然後帶走燃燒產生的廢物，特別是二氧化碳。
不論從哪個角度來看，循環系統都是運動的基礎設施。持續數月、數年的有氧運動將極大程度地改善你的循環系統。這是運動挽救你生命的方式之一。運動會向你的肌肉施加壓力，使其分泌足夠多的 C-6，並觸發 C-10 的分泌。因運動造成的適應性微創傷而分泌的 C-10 會促進線粒體的產生、增加肌肉細胞中葡萄糖的存儲量。此外，毛細血管的數量也會增加，以便為細胞提供燃料。隨著塑身的成功，你的肌肉會變得越來越硬，因為其中填滿了新增的線粒體、毛細血管和大量葡萄糖。這是幅有趣的畫面：新近變硬的肌肉中填滿了因運動生成的東西。
狩獵和採集活動的新陳代謝
任何形式的長期且具有一定強度的有氧運動都能產生這樣的效果。但是，如果你瞭解燃燒脂肪和燃燒葡萄糖的區別，就可以更有效地發揮運動的作用。這才是真正有效的有氧運動的關鍵所在，因為不同的運動強度會在體內觸發不同的生物學變化。
你有輕鬆和強烈這兩種有氧節奏，分別對應肌肉的兩種代謝方式，具體取決於你所使用的燃料。低強度的輕度有氧運動會燃燒脂肪，而高強度的深度有氧運動燃燒的則是葡萄糖。這是關鍵的區別，因為這兩種節奏會觸發截然不同的兩種代謝方式，用以支持覓食和狩獵活動。這兩種活動代表著我們最基礎的生理節奏。這是重點。在自然中，我們的大部分行走時間都花在這兩種活動上，而它們所需要的身體和大腦功能截然不同：高度協調的特定類型的思維、情緒、能量、消化、免疫功能和肌肉代謝模式。我們的身體和大腦會根據運動類型調整自己，以適應日常環境。時至今日，它們還是這樣工作著。即使你是在公園散步而不是在覓食採集，在上動感單車課而不是狩獵，輕度和深度有氧運動仍然控制著 C-6 和 C-10 的分泌信號，以及全身上下不計其數的物理和化學節奏，包括大腦的基本行為和情緒模式。這些都不是近期出現的，而是來源於史前進化時期。但是，你可以通過運動控制它們。
這就是克裡斯催促你們去買心率監測器的原因。你需要瞭解燃燒脂肪和燃燒葡萄糖分別對應的運動強度，才能控制體型和健康。要確定正在進行的是哪種代謝，發送的是哪種信號，心率是唯一的判斷依據。心率監測器就像賽車上的轉速器，你需要知道每分鐘轉速才能確定何時調擋。心臟跳動得越快，向肌肉輸送的血液也就越多，因此肌肉可以從血液中獲取更多的脂肪。這種正向關係可以維持到你的心率達到最高心率的 65% 為止。克裡斯會在下一章中給出相關的公式。不過，對於 50 歲的人來說，這個值應該是一分鐘 110 次。如果你 65 歲，你要在面板上尋找的值是每分鐘 100 次。對於大多數人來說，這是個不錯的目標值。它是我們在自然界中的第一擋的上限值。
達到上述值之後，如果你繼續對自己的身體施壓，那麼除了脂肪，你將開始燃燒葡萄糖。因此，你需要更多氧氣，而這意味著需要更多血液流向肌肉。於是，你的心率開始上升。當心率超過最高值的 65% 時，你開始燃燒脂肪，進入另一種代謝方式。這時，你已轉換到第二擋。
你的身體開始利用肌肉中存儲的葡萄糖，將其輸送到線粒體中產生額外的能量，以供奔跑和狩獵需要。但是，到達某個點後，葡萄糖代謝也會達到上限。你帶來大量的氧氣，帶走大量二氧化碳，但是到達某個水平後，這些化學物質在肌肉中或在肌肉和血液之間的移動速度將無法滿足代謝需求。這個臨界點出現在你的心率達到最高值的 80% 時。對於 50 歲的人來說，這個值為每分鐘 136 次，60 歲的人則為每分鐘 124 次。如果你的心跳高於這個值，你的肌肉將面臨氧氣和葡萄糖短缺，無法將它們徹底轉化為二氧化碳，而會生成一種名為乳酸的沉澱物。這是葡萄糖不完全燃燒的產物，將導致你的肌肉在達到最高運動水平（如快速跑完 100 米）後幾秒內關閉其功能。隨著燃料從脂肪轉換到葡萄糖，你的身體在氧氣不充足的情況下，轉換到「無氧」代謝。
唯一可以用於判斷這些臨界點的方式就是心率監測器。你無法根據自己的感覺做出判斷，即使是經過長年累月訓練的奧利匹克選手也做不到。沒有心率監測器並不會妨礙你瘦身成功，但會浪費你很多時間和精力。
輕度有氧運動：關鍵是距離而不是速度
有觀點認為運動強度是調節身體和大腦中的化學反應的主要信號。這個觀點的重要性不容忽視，值得我們深入探討。我們從輕度運動開始。輕度有氧運動是指以輕鬆節奏進行的、持續時間較長的緩慢運動，心率最高達到最高心率的 65%。在這樣的強度下，肌肉燃燒的主要是脂肪，因此這是燃料效率最高的節奏，也是我們可以保持一整天的節奏。我們過去以這樣的節奏採集食物，現在以這樣的節奏行走。在這樣的節奏下，速度並不重要，重要的是距離。你也許會覺得這種強度的運動是在浪費時間，但它實際上是很棒的節奏。在這個代謝區間，你的身體和大腦可以治癒和生長。此時，低濃度的 C-10 會促進緩慢而持續的基礎設施建設，即肌肉中血管和線粒體的建設，以及全身各處的修復和健康建設。更高強度的運動可以讓你變得更苗條，但持續的輕度運動可以提高你的耐力和整體健康水平。戴著心率監測器出門運動吧，你會愛上輕度運動，而當你瞭解了它在你體內發揮的功效後，你會上癮的。
我們去海邊散散步吧，順便再聊聊這個話題。你早上剛睜眼時，身體還在沉睡，肌肉還在休眠。血液緩慢地流淌，脂肪燃燒的代謝量相當於一盞指示燈。當你伸個懶腰，開始迎接新的一天時，一切就開始變化了。睜眼這個動作能激活大腦的大部分區域，刺激腎上腺素分泌，增加流向肌肉的血液。你從床上下來後，你的每分鐘心跳會增加幾次。當你開始走動、刮鬍子、淋浴，你的心跳開始加速，每一次跳動都輸送出越來越多的血液。腿部的動脈開始擴大，促使富含氧氣的血液流向肌肉纖維深處，並發送化學信號，讓你的身體甦醒。你的膝蓋和髖骨將潤滑液體擠壓到四周，漸漸地，關節不再僵硬。吃個適量的早餐，喝杯咖啡，然後向海邊出發。美好的一天又開始了。
清晨的太陽從海平面升起。給自己幾分鐘時間，在沙灘上慢慢行走。熱身完畢後，開始加快速度、在相對僵硬的狀態下行走。你可以這樣走幾公里。在前 20 分鐘，你會感覺比較輕鬆。這時，你的肌肉在燃燒脂肪，但火勢不大。隨著你進入鬆弛狀態，開始大步前行，脂肪燃燒的火焰越來越旺，燃燒速度越來越快。當你的心率達到最高心率的 65% 時，你的腿部肌肉達到了低有氧區的上限（「有氧」表示你的肌肉獲取了充足的氧氣）。這是你燃燒脂肪的最高速度。就像是使用柴油：距離長，但扭矩小。你可以走上一整天，但走不快。
其實，你不用走得很快，因為你已經穩步走進了 C-10 的領域。想想公共工程的建設和維修：建設跨省公路需要時間。同樣的，新的毛細血管不會在一次運動後就立刻生成。你的身體需要思考，決定路線，準備材料，然後才開始建設。你的身體也不信任你。準確地說，你的身體不信任自然。如果你稍微偏離了軌道，即使是片刻的懈怠，工程建設就會停止。運動的好處體現在長年累月持續、穩定的生長。短期內獲得的塑身成果會令人快樂，但也具有誤導性。這種成果的取得依賴於 C-10 的激增。你的身體在一月的解凍期，利用這種代謝技巧去覓食，以準備在寒潮再次來臨時進入休眠狀態。長年累月的運動則不同。它會產生緩慢、有深度的 C-10 流，維持穩定地進行基礎設施建設，以實現長期的生長目標。
在你的血液和身體中，一場精心設計的化學物質之舞會自動觸發這些過程。長期、緩慢運動對應的 C-10 模式調控著身體和大腦中的幾十種化學信號。有的名字你可能聽過，例如生長激素、睪丸素、胰島素、腎上腺素和血清素，而有的名字你可能沒有聽過，例如血管內皮生長因子、腫瘤壞死因子和血小板衍生生長因子。最重要的是，長期、緩慢的運動會增強你的肌肉、心臟和循環功能，讓你存儲的脂肪流動起來，然後讓你的身體開始治癒自己。長期、緩慢的運動和現代生活中的慢性炎症不一樣，它是年輕的潮流。
通過運動，你可以輕鬆地讓你的循環系統和線粒體的功能加倍。幾個月的緩慢運動會讓你變得快樂、精力旺盛，具有強大的有氧能力，並且充滿禪意。你會充滿禪意是因為你的大腦並不知道你是在跑步機上行走。它以為你在覓食，因此自動轉換到專注但放鬆的化學狀態。你的思維清晰，情緒也比休息時平穩和活躍。腦電圖顯示的腦波模式和冥想狀態下的模式相似。我們有充分的理由相信，這就是我們的祖先在自然界中生活時，在沒什麼威脅的狀態下採取的節奏。
有趣的是，大腦中真正用於放鬆和集中精力的路徑會越用越有效。經常運動能提高長期記憶，降低阿茨海默症的患病概率。我們推薦像遠足和長距離、低難度的騎行這樣的輕度有氧運動，因為坦白說，在跑步機上慢慢走 1 個多小時確實挺無聊的。此外，將精神上的覓食和實際的覓食行動結合起來是個不錯的選擇。夏天的時候，你可以劃一小時船去你最喜歡的釣魚點。你也可以遠足幾公里去森林裡觀鳥，這是完美的「覓食」行程，而在週末的早上騎行 30 公里的感覺簡直美妙如天堂。
深度有氧運動：追逐獵物
一定強度的運動會將你的心率推到最高心率的 65% 以上，從而引發對新燃料的需求。燃燒脂肪已無法提供充足的能量，於是你的肌肉開始燃燒葡萄糖。你的擋位提高了一擋，代謝方式發生了改變。這是因為深度運動就是自動的狩獵信號。
這個信號的工作原理如下。自然界中的動物通常都處於低有氧區，除非他們正在捕獵、被捕獵，或是正在練習（前兩者的綵排）。葡萄糖是高效但昂貴的燃料。你的身體知道在覓食時，即使燃燒葡萄糖，你也不會提高行走速度。因此那是在浪費能量。從生物學角度來說，那是極其不理智的。所以，如果你在燃燒葡萄糖，那麼你當時一定是在狩獵。葡萄糖的燃燒會觸發重大的代謝轉換，從而影響你的肌肉、大腦、免疫系統、腎臟、肝臟、心臟和肺。
想像一下：獵物出現在你的視線內。你的腎上腺素激增，C-6 激增，不重要的功能關閉，血液湧向活動中的肌肉。你變得專注、警覺。你會注意到更多東西，彈跳能力會變得更好。在實驗室中，功能核磁共振掃瞄顯示，在進行深度運動時，大腦的一些全新區域被激活。你處理視覺信息的速度變快，計算速度也變得更快。你的注意力覆蓋的範圍變得更廣，條件反射變得更敏捷，唾液的分泌也隨之增加。我們回到沙灘上，這表示你已完成熱身，進入專注狀態，可以開始跑步了。當你自信地大步踏出後，你的頭會抬起，鼻孔會張開，瞳孔會放大。你會覺得更有活力、更清醒、更年輕。這不是你有意識取得的效果，而是你通過更大強度的運動，自動開啟了一系列複雜的控制機制。
你的手臂靈活擺動，你的呼吸更加深沉，你的雙腿進入真正的工作狀態。隨著你的心率越過 65%，你感覺自己突然充滿了能量。歡迎來到高有氧區。你開始燃燒葡萄糖（相當於辛烷含量高的汽油）了。儘管在距離方面的表現不再出色，但你擁有了更多能量。你會像在低有氧區一樣繼續燃燒脂肪，但從這個時間點開始，你所需要的所有額外能量均來源於葡萄糖。
在此之前的長期、緩慢的運動已為你打造了一個更強大的引擎。現在，添加了如火箭燃料般的葡萄糖，那些新增的線粒體和血管開始工作了。這就是低有氧區運動的益處。這是大自然發明的一個訣竅，讓你可以抓住羚羊。這也是每一位耐力運動員進行長期、緩慢運動的原因：建立適合進行深度有氧運動的基礎體能。每一位奧運金牌爭奪者、每一位世界紀錄保持者、每一位環法自行車賽選手，他們都是這麼做的。你也應該如此。記住，他們追求的只是金牌，而你追求的是年輕。
隨著你的狀態漸入佳境，添加深度有氧運動也很重要，它能讓你的身體變得更快、更有力。深度有氧運動能促使你的身體在肌肉中儲存更多葡萄糖，為持續、高強度的運動做準備。
自然界對深度有氧運動的看法是，你天生就是耐力十足的捕食者，可以和同伴們一起在大草原上追逐羚羊。你可能覺得自己不像有耐力的捕食者，但你錯了。你天生就擁有追逐羚羊數小時的天賦。拚命追逐它們，直到你找到其中虛弱和年老的。體型正常的人，他們肌肉中存儲的葡萄糖足夠支持約兩小時的高強度運動。請追逐獵物兩小時，沒有拼盡全力，但也請付出足夠的努力。
這也是運動讓大腦進入更高擋位的原因。不是為了寫出《戰爭與和平》，而是為了食物。想想在凍土地帶跟蹤成百上千隻馴鹿的過程：挑選單獨個體，評估它們的體能，觀察它們如何奔跑，然後確定並牢記你的獵物。這就是你開始高強度的有氧運動後，大腦啟動的功能。高度專注力、激動、體能、捕獵的挑戰和機會，這些是自動的、健康的、有趣的。你捕獵的次數越多，大腦在這方面的表現就會越好。
進行高強度的運動，出一身汗，這是我們最喜歡的運動節奏，因為狩獵會帶來我們最年輕、最出色的生物學特徵：一整天保持強壯、快速、精力充沛和樂觀。因此，你應該先每週堅持幾天進行輕度有氧運動，打好體能基礎後，再進入高強度有氧運動領域。告訴你的身體，春天來了。
無氧運動：燃燒乳酸
走出自然界的一大好處就是我們大多數人不再需要為了食物而殺戮，也不需要擔心被獵殺。但是，當我們還在自然界中時，我們還有一個擋位可調：10 秒的原始力量，野生生物學家稱之為「逃跑或抓捕」時刻。
你可以將葡萄糖燃燒的節奏一路推升到最高心率的 85% 左右。此時，你達到了高度有氧代謝能力的上限。這是你可以維持的最快節奏，但是，你還可以更快一些，但只能維持幾秒。在沙灘上，年輕的熱情爆發，你可以狂奔 100 米衝上沙丘。在這 100 米的衝刺中，你的能量輸出加倍，心臟的工作效率達到休息狀態下的 4 倍，但所輸送的血液和氧氣仍無法滿足需求。你啟動了再燃裝置，通過可控的化學爆炸將能量傾倒到肌肉中。你進入了不需要氧氣的第三擋代謝模式：無氧代謝。沙子飛揚，你的手臂在快速擺動，心臟在狂跳，雙腿在燃燒。你無法再堅持下去了。轉瞬間，你已到達沙丘頂部，氣喘吁吁，但感覺充滿了活力。
這不是有氧運動，不是耐力訓練，也不是你每天該做的事，但它很有趣。這是無氧運動，在你的肌肉中沒有氧氣時進行。它是最古老的代謝方式，可以追溯到細菌進化出線粒體之前。那時地球上尚未出現氧氣。它比有氧代謝粗糙得多，效率比後者低，從生物學角度看，也不夠體面，但它在短距離方面的表現則要強大得多。這個擋位在進化過程中的作用至關重要。在過去的幾十億年中，它無數次挽救了我們祖先的生命，或是幫助我們的祖先終結了別人的生命。