水を張った容器の中に密閉された鋼鉄のボンベが立ち、その中でときおり試料が燃え上がる。まわりにはオレンジ色の光の輪が広がり、水の中では底から大きさの違う泡が、それぞれの調子で昇っていく。水面は息づき、右の温度計の液柱は閃光のあとで上がって黄色の目盛りに届き、下の目盛り尺では読み取りの印が端から端へと走る。
単位の要覧
SI 外 · 栄養のために存続 第 1/1 葉 · 改訂 2026-09カロリー cal · kcal
SI 外の単位 · 量：エネルギー · ちょうど 4.184 ジュール
わたしたちが食べる単位
ビスケットの箱に書かれた数字は測定の結果のように見えるが、何も測られてはいない。だれもそのビスケットを熱量計で燃やしてはいない。たんぱく質、脂質、炭水化物の量をとり、四、九、四を掛けて足し合わせ、印刷しただけだ。係数を選んだのは十九世紀末のアメリカの化学者ウィルバー・アトウォーターで、食べ物のエネルギーのうち火がどれだけを解き放ち、消化と腎臓が取り分を取ったあとに人にどれだけ残るかを比べて決めた。
この二つの数字の差は小さくない。乾燥卵白は鋼鉄のボンベの中で一グラムあたり約五・七キロカロリーを出すが、体が受け取るのはおよそ四だ。窒素が燃えきらないまま尿素とともに出ていくからである。食物繊維はボンベの中では砂糖と同じくよく燃えるが、腸ではかろうじて半分しか利用されず、それも他者の力——細菌の働き——によるので、ヨーロッパの規則は一グラムあたり二キロカロリーしか認めていない。
この単位そのものは、熱が物質だと考えられていた時代の生まれだ。カロリーとは、一グラムの水を一度温めるのに要る「熱素」の量を意味していた。その物質は見つからず、理論は崩れたが、単位は水を使う実験で便利な尺度だったために生き残り、最後にはただのジュールの数——四・一八四——として定義され、水には一言も触れなくなった。
小文字の cal は小カロリーだが、アメリカの栄養の本で大文字の Cal はキロカロリー、つまりちょうど千倍を意味する。同じ文字が版によって三桁も違うことになる。技術的な文章ではピリオドなしで kcal と書くのがいちばん安全で、「熱量」は単位の名前ではなく食品の性質として扱う。
カロリーは一つではなく、互いに等しくもない。熱化学カロリーはちょうど四・一八四ジュール、国際カロリーは四・一八六八、十五度カロリーは本物の水の実験で定められる。そのうえ表示の数字は熱量計ではなく計算から出てくるもので、単位そのものは台所を除くあらゆる場所でとうにジュールに取って代わられている。
01 · 定義
一度あたり一グラムの水 · ボンベ · アトウォーターの補正歴史的には、カロリーとは一グラムの水を摂氏一度温める熱量で、この定義はもろかった。水の熱容量そのものが温度によって変わるからだ。そのため同時にいくつものカロリーが生まれた。十四度半から十五度半のあいだで数える十五度カロリー、蒸気表の国際カロリー、そして最後にはあっさり四・一八四ジュールと等しいと決められた熱化学カロリーである。
この定義は最終的なもので、水の実験は由来を思い出させるものとして残るだけだ。それでも便利なのは、単純な関係が生き残ったからである。一キロカロリーは今も一キログラムの水をほぼ一度温めるので、どんな栄養の数字も簡単に絵にできる。甘い炭酸飲料一缶を電気ケトルに注げば、一リットルの水をほとんど沸騰させられる。
食べ物はもっと難しい。人はかまどではないからだ。三十気圧の酸素の中の鋼鉄のボンベではすべてが残りなく燃えるが、体の中ではエネルギーの一部が消化されないまま出ていき、一部が吸収そのものに使われ、一部が窒素化合物とともに体を離れる。アトウォーターはこうした損失を呼吸室の中で人について測り、それ以来ほとんど変わっていない係数を導いた。たんぱく質一グラムあたり四キロカロリー、脂質は九、炭水化物は四、エタノールは七である。
のちに、これらの数字でさえ平均しすぎていることがわかった。アーモンドは表示どおりに数えると一グラムあたり約六キロカロリーだが、人で測るとおよそ四・六になる。脂質が細胞壁の中に閉じこめられ、一部が消化されずに通り抜けるからだ。丸ごとのナッツや豆類では差が四分の一に達する。単位に罪はない——ジュールを正直に数えている——が、それを食べ物に当てはめるやり方は近似にとどまり、包装はそれについて黙っている。
なぜボンベはいつも多めに出すのか
左では、試料が水に沈めた鋼鉄のボンベの中にある。閃光とともに炎がまわりに広がり、壁ぎわで水が泡立ち、温度計の液柱は、放たれた熱がジャケットに注いだ水の量に対して足りる分だけ這い上がる。右では同じことが二本の柱に分けてある。燃焼熱の全体と、そのうちアトウォーター係数が人に計上する部分だ。たんぱく質とナッツでは差がすぐに見える。試料の質量と水の量を変えてみよう。エネルギーは水によらないが、温度の上昇は大いによる。測定のこつはすべてそこにある。
02 · 換算
エネルギー · 皿 · 運動一つのエネルギーを三つの話で
一つ目のタブは入力した数をエネルギーの単位に振り分ける。二つ目はそれを食べ物に直し、脂質や砂糖やたんぱく質の何グラムにあたるか、一日の摂取量のどれだけかを示す。三つ目はいちばんよく聞かれる問い——それを使い切るにはどれだけ動けばよいか——に答える。
覚えておくと便利な目安：一キロカロリーは四キロジュールより少し多く、一キロジュールはおよそ四分の一キロカロリー。
運動の行は体重七十キログラムの人について計算したもので、桁の目安にしかならない。消費は体の質量、鍛え方、ペースによって変わり、食べたものの一部は体が消化そのものに使う。ここでの精度は見かけだけで、こうした数を十分の一の位まで丸めることに意味はない。
| 量 | 値 | 注記 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 測定器
氷熱量計 · ボンベ · 室 · マスク熱をとらえる四つの方法
氷を尺度にした装置
ラヴォアジエとラプラスは熱源を氷に囲まれた空洞に置き、温度計の代わりに、融ける殻から流れ出た水を量った。氷を一グラム融かすには厳密に決まった熱が要るからだ。この装置で彼らは一七八二年の冬にモルモットを飼い、生きた呼吸がどれだけ熱を出すかを調べ、木炭の燃焼熱に近い値を得た——呼吸をゆっくりした燃焼とみる見方はここから来ている。
水のバケツの中の鋼鉄のボンベ
一グラムに満たない試料が、純粋な酸素を満たした厚い壁の容器の中で針金によって点火され、放たれた熱はすべてまわりの水に移り、その温度が千分の一度まで読まれる。装置は何を燃やしたのか——ビスケットか、石炭か、紙か——を知らないので、燃焼熱の全体を出す。人が決して丸ごとは受け取らない熱である。熱量計の定数は、燃焼熱が基準とされる安息香酸であらかじめ決めておく。
人を測る部屋
アトウォーターは気密の部屋をつくり、志願者がそこで何日も暮らし、食べたもの、吐いた息、排泄したもの、出した熱をすべて測った。四、九、四という係数はまさにこれらの実験から生まれ、同時に、エネルギー保存の法則が人の中でも成り立つという最初の確かな裏づけが得られた。今の呼吸室も同じことをするが、エネルギーを熱からではなくガスの交換から数える。取り入れた酸素と吐き出した二酸化炭素の比が、その一分間に体が何を燃やしているかを明かすからだ。
何も測っていないブレスレット
活動量計は酸素も熱も見ない。脈拍と加速度を読み、他人をもとにつくった回帰式に当てはめるだけなので、その数字は測定ではなく、数十パーセントのばらつきをもつ推定だ。呼吸室との比較では、こうした機器は心拍数をそこそこ捉えるが、エネルギー消費はうまく捉えられず、誤差はちょうど利用者がいちばん気にするところ——筋力トレーニングと安静時——で大きくなる。計測器としてではなく、傾向を見る体重計のように使うのがよい。
05 · 表記の規則
cal と Cal · kcal · kJ を並べて千の価値がある一文字
ここでの誤りのほとんどは小カロリーとキロカロリーの取り違えから生じ、栄養についての文章では、そうした書き誤りが三桁の差になる。
一行目と四行目は小カロリーとキロカロリーを取り違えており、そのため、りんごが五十二グラムの水を一度温めると約束してしまうが、実際に温めるのは五十二リットルである。二行目は書き方そのものがあいまいなので、学術的な文章では大文字の Cal はまったく使わないほうがよい。三行目は目立つところで係数を節約している。四・二に丸めると三分の一パーセントが加わり、大きな研究の収支ではそうした些細なことが表に出てくる。五行目は小文字でピリオドなしに書く記号を崩しており、六行目は両方の欠点を一度に合わせて、食品に濡れた紙の発熱量を約束している。
06 · 隣り合う単位
ジュール · キロワット時 · 英国熱量単位カロリーの隣人はみな同じエネルギーで、ただ別の用途のために量られているだけだ。ジュールは力学から、キロワット時は電力計から、英国熱量単位は暖房から、カロリーは水の実験から来た。そのあいだには係数しかなく、区別しているのは各業界の習慣だけである。
いまカロリーの定義に使われている単位系の単位。一ニュートンの力が一メートル動かす仕事で、それは熱でもあり、場の中の電子のエネルギーでもある。
電力計の単位。たっぷりした昼食三回分のエネルギーが入り、初めてこの比較をした人はだれでも我に返る。
カロリーとまったく同じ考えだが、一ポンドの水と華氏一度を使う。エアコンやボイラーの仕様書の中で生きている。
Simetrium のデータシートのうち、すぐ隣に並ぶのは キロワット時 と 馬力：どちらも理論からではなく商売から生まれた——一方は電気代の請求のため、もう一方は蒸気機関の効用を説明するため——。そしてどちらもカロリーと同じく、自分たちを追い出すはずだった単位系より長生きした。
07 · 歴史の部
アーカイブ · 熱素から表示ラベルへ消えた物質はいかにして包装に残ったか
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脂質では差は小さく、たんぱく質では三分の一に達し、食物繊維にはヨーロッパの規則が、火に渡す分のちょうど半分を認めている。
原器も、精度への主張もない単位
カロリーには原器がなく、持つこともできない。はじめから独立した量ではなく、尺度を変えたジュールだからで、検定できるのは熱を測る装置だけだ。ボンベ熱量計は安息香酸で、呼吸室は中で既知量のアルコールを燃やして検定するが、包装の数字はだれも検定しない。測ったのではなく計算したものだからである。
ここから、この単位の奇妙な立場が生まれる。物理学では完全に退けられた。熱の計算はジュールで行われ、カロリーが残っているのは古い表と TNT 1 トンの定義——取り決めによりちょうど十億カロリー——の中だけだ。一方、栄養学ではどこよりもしっかり居座っている。四キロジュール程度の数はなじみがなく、「一日二千」という桁は摂氏の度と同じくらい深く日常に根を下ろしたからだ。
ただ、これらの数字の精度は見かけとは違うと覚えておけばよい。法規は、実際のエネルギーが表示から五分の一ずれることを認めており、食品の組成はロットごとに変わり、アトウォーター係数はすべての食品についてまとめて平均したもので、吸収はさらに食べ物が細かくされているか、何と一緒に食べるかにも左右される。単位に罪はない。ジュールを正直に数えているが、それを当てはめる算術は近似にとどまり、そこに三桁目の有効数字を期待するのは、影で身長を測るようなものだ。
量のカタログ
エネルギー、熱、代謝SI 基本単位
強調はキログラム、メートル、秒——ジュールはこれらでできている皿の上に何があり、動くとどれだけかかるか
列はすべて組成から計算したもので、手で書き込んだものではない| 一人前 | kcal | kJ | 割合 | 歩く | 走る |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {kcal} | {kj} | {share} | {walk} | {run} |
最後の二列は、「食べて運動で消す」という計算がほとんど合わない理由を説明している。千キロカロリーは十分で食べられるが、運動で使い切るには何時間もかかる。食事と肉体労働は、同じ単位で測られていても速さの点で比べものにならない。しかも体は安静時に、呼吸、血液の循環、体温の維持のために一日のエネルギーの大半を自分で使っており、運動がそこに加えるものは、ふつう思われているより少ない。