一隻盛水的容器裡立著一顆密封的鋼製氧彈，彈內的樣品不時燃起：橙色的光暈在它周圍散開，水中從底部升起大小不一的氣泡，各按各的節奏。水面在呼吸，右側溫度計的液柱在閃光後上升，抵達黃色刻線，下方的刻度尺上，讀數標記從一端跑到另一端。
單位檔案
非 SI · 為營養學保留 第 1/1 頁 · 修訂 2026-09卡路里 cal · kcal
非國際單位制單位 · 量：能量 · 恰為 4.184 焦耳
我們吃下去的單位
餅乾包裝上的數字看起來像測量結果，其實什麼也沒有測。沒有人把這些餅乾放進量熱計裡燒：取了蛋白質、脂肪和碳水化合物的含量，分別乘以四、九和四，加起來——印了上去。這些係數是美國化學家威爾伯·阿特沃特在十九世紀末選定的，他比較了食物中的能量有多少被火釋放，又有多少在消化和腎臟取走各自的份額之後留給人體。
這兩個數字之間的差別並非小事。幹蛋白在鋼製氧彈裡每克約放出五點七大卡，而人體只得到大約四大卡，因為氮隨尿素排出，沒有燒盡。膳食纖維在氧彈裡燒得和糖一樣好，在腸道里卻只吸收不到一半，而且還是藉助外力——細菌的工作——，所以歐洲的規定只給它每克兩大卡。
這個單位本身來自人們把熱當作一種物質的年代：卡路里指的是使一克水升高一度所需的「熱質」的量。那種物質始終沒有找到，理論崩塌了，單位卻留了下來，因為它在水的實驗中很好用，最後乾脆被定義為若干焦耳——四點一八四，完全不再提水。
小寫的 cal 是小卡，而美國營養書中大寫的 Cal 指的是大卡，恰好大一千倍，於是同一個字母在不同版本之間相差三個數量級。在技術文字中最穩妥的是寫 kcal，不加句點，而「熱量」應當是食物的屬性，而不是單位的名稱。
卡路里不止一種，彼此也不相等：熱化學卡恰為四點一八四焦耳，國際卡為四點一八六八，十五度卡則由真實的水實驗定義。此外，標籤上的數字並非來自量熱計，而是來自計算，而這個單位本身早已在廚房以外的所有地方被焦耳取代。
01 · 定義
每度一克水 · 氧彈 · 阿特沃特修正歷史上，卡路里是使一克水升高一攝氏度所需的熱量，而這個定義並不牢靠，因為水的熱容本身隨溫度而變。於是同時出現了好幾種卡：在十四度半到十五度半之間計量的十五度卡、蒸汽表的國際卡，以及熱化學卡——後者最終被簡單地定為四點一八四焦耳。
這一定義是最終的，水的實驗只剩下對起源的提醒。不過它仍然好用，因為那個簡單關係保留了下來：一大卡依然能把一公斤水加熱約一度，於是任何營養數字都能輕鬆化為畫面——把一罐含糖汽水倒進電水壺，能把一升水幾乎燒開。
食物要複雜得多，因為人不是爐子。在三十個大氣壓的氧氣中，鋼製氧彈裡的一切都燒得乾乾淨淨，而在人體中，一部分能量未經消化就排出，一部分花在吸收本身，還有一部分隨含氮化合物離開身體。阿特沃特在呼吸室中對人測量了這些損失，推出了此後幾乎沒有變過的係數：每克蛋白質四大卡，每克脂肪九大卡，每克碳水化合物四大卡，每克乙醇七大卡。
後來發現，就連這些數字也平均得過了頭。按標籤計算，杏仁每克約六大卡，但在人身上實測約為四點六，因為脂肪被鎖在細胞壁裡，一部分直接穿腸而過；對整顆堅果和豆類，差距可達四分之一。單位沒有錯——它誠實地計數焦耳——，但把它套用在食物上的方式始終只是近似，而包裝對此隻字不提。
為什麼氧彈總是高估
左邊，樣品躺在浸入水中的鋼製氧彈裡：閃光時火焰在它周圍散開，水在器壁邊冒泡，溫度計液柱爬升的高度，恰好是釋放的熱量對水套中那麼多水所能提供的。右邊把同一件事拆成兩根柱：全部燃燒熱，以及阿特沃特係數計入人體的那一部分，蛋白質和堅果的差距一眼可見。改一改樣品質量和水量：能量與水無關，溫度升高卻與水關係很大，測量的全部訣竅就在於此。
02 · 換算
能量 · 餐盤 · 運動一種能量，三種說法
第一個標籤把輸入的數字分攤到各種能量單位上。第二個把它換成食物：相當於多少克脂肪、糖或蛋白質，佔每日攝入的幾成。第三個回答被問得最多的問題——要運動多少才能把它消耗掉。
記個口訣：一大卡比四千焦耳略多，一千焦耳約為四分之一大卡。
運動各行按體重七十公斤的人計算，只能看數量級：消耗取決於體重、訓練程度和配速，而吃下的東西有一部分被身體花在消化本身上。這裡的精確是虛假的，把這類數字取到十分位毫無意義。
| 量 | 數值 | 說明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 測量儀器
冰量熱計 · 氧彈 · 呼吸室 · 面罩捕捉熱量的四種方法
以冰為尺度的儀器
拉瓦錫和拉普拉斯把熱源放進四周裹著冰的空腔裡，不用溫度計，而是稱量從融化的冰殼裡流下的水，因為每融化一克冰都需要嚴格確定的熱量。一七八二年冬天，他們在這臺裝置裡養了一隻豚鼠，想知道活體呼吸放出多少熱，結果得到的數值接近木炭的燃燒熱——把呼吸看作緩慢燃燒的觀點就此而來。
水桶裡的鋼彈
零點幾克的樣品在充滿純氧的厚壁容器裡被一根金屬絲點燃，釋放的全部熱量傳入周圍的水，水溫讀到千分之一度。儀器不知道燒的是什麼——餅乾、煤還是紙——，因此給出全部燃燒熱，也就是人體永遠不會全部得到的那部分。量熱計常數事先用苯甲酸測定，它的燃燒熱被當作基準。
一間測量人的房間
阿特沃特建了一間密閉房間，志願者在裡面一住就是幾天，他測量一切：吃下的、撥出的、排出的，以及放出的熱量。四、九、四這組係數正是從這些實驗中得出的，同時還得到了第一個可靠的證實：能量守恆定律在人體中同樣成立。如今的呼吸室也做同樣的事，只是不再用熱量計算能量，而是用氣體交換，因為吸入的氧與撥出的二氧化碳之比，能暴露出身體此刻究竟在燃燒什麼。
什麼都不測的手環
運動手環既看不見氧氣，也看不見熱量；它讀取脈搏和加速度，把它們代入一個以別人為樣本建立的迴歸，所以它給的數字不是測量，而是離散度達數十個百分點的估算。與呼吸室的對比表明，這類裝置對心率抓得還算可以，對能量消耗卻抓得很差，而誤差恰恰在使用者最關心的地方變大：力量訓練和靜息時。最好把它當作顯示趨勢的秤，而不是儀器。
05 · 書寫規則
cal 與 Cal · kcal · kJ 並列一個字母值一千
這裡幾乎所有錯誤都來自把小卡和大卡混為一談，而在一篇講營養的文字裡，這樣一個筆誤的代價是三個數量級。
第一和第四行把小卡與大卡混淆了，於是聲稱一個蘋果能把五十二克水升溫一度，而實際上它能加熱五十二升。第二行單憑寫法就有歧義，所以科學文字里最好根本不用大寫的 Cal。第三行在看得出來的地方省了係數：取四點二會多出三分之一個百分點，在大型研究的收支賬裡，這種小事會浮出水面。第五行弄壞了一個應當小寫且不加句點的符號，第六行兩個毛病兼而有之，許給食物一張溼紙的熱值。
06 · 相鄰單位
焦耳 · 千瓦時 · 英熱單位卡路里的鄰居都是同一種能量，只是為不同用途量出來的：焦耳出自力學，千瓦時出自電錶，英熱單位出自供暖，卡路里出自水的實驗。它們之間只有係數，區分它們的只是各行業的習慣。
如今用來定義卡路里的那個單位制單位：一牛頓的力沿一公尺路程所做的功，它也是熱，也是電子在場中的能量。
電錶的單位：它裝得下三頓豐盛午餐的能量，第一次做這個比較的人都會清醒過來。
與卡路里完全相同的想法，只是換成一磅水和一華氏度；它活在空調和鍋爐的技術參數列裡。
在 Simetrium 的資料卡中，與它相鄰的有 度電 和 馬力：二者都不是從理論而是從商業中誕生的——一個為了電費單，一個為了說明蒸汽機的好處——，而且都像卡路里一樣，比本應取代它們的單位制活得更久。
07 · 歷史部分
檔案 · 從熱質到標籤一種消失的物質如何留在了包裝上
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脂肪的差距很小，蛋白質達三分之一，而歐洲規定只計入纖維交給火的那部分的一半。
一個沒有基準、也不求精確的單位
卡路里沒有、也不可能有基準，因為它從一開始就不是獨立的量，而是換了尺度的焦耳，能校驗的只有測量熱量的儀器。氧彈量熱計用苯甲酸校驗，呼吸室在室內燒掉已知量的酒精來校驗，可包裝上的數字沒人校驗，因為它是算出來的，不是測出來的。
這個單位的奇特地位由此而來。在物理學中它已被徹底取代：熱學計算都用焦耳，卡路里只殘存在舊錶格和一噸 TNT 的定義裡——按約定，一噸 TNT 恰好等於十億卡。然而在營養學裡，它比哪裡都站得穩，因為四千焦耳量級的數字讓人覺得陌生，而「每天兩千」這個量級已像攝氏度一樣牢牢紮根於日常生活。
只需記住，這些數字的精度並不像看上去那樣。法規允許實際能量與標示值相差五分之一，食物成分每批都在變，阿特沃特係數是對所有食物一併取的平均，吸收還取決於食物是否磨碎、和什麼一起吃。單位沒有錯：它誠實地計數焦耳，可套用它的算術仍是近似，指望它給出第三位有效數字，就像憑影子量身高。
量的目錄
能量、熱與代謝SI 基本單位
突出顯示公斤、公尺和秒——焦耳由它們構成盤中有什麼，要多少運動來抵
各列都由成分算出，不是手填的| 份量 | kcal | kJ | 佔比 | 步行 | 跑步 |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {kcal} | {kj} | {share} | {walk} | {run} |
最後兩列解釋了為什麼「吃了再練掉」這筆賬幾乎永遠算不平：一千大卡十分鐘就能吃下，靠運動消耗卻要好幾個小時，所以吃飯和體力勞動在速度上無法相比，儘管用的是同一個單位。何況身體在靜息時自己就花掉每天的大部分能量，用於呼吸、迴圈和維持體溫，運動在此之上新增的，比人們通常以為的要少。