一只盛水的容器里立着一颗密封的钢制氧弹，弹内的样品不时燃起：橙色的光晕在它周围散开，水中从底部升起大小不一的气泡，各按各的节奏。水面在呼吸，右侧温度计的液柱在闪光后上升，抵达黄色刻线，下方的刻度尺上，读数标记从一端跑到另一端。
单位档案
非 SI · 为营养学保留 第 1/1 页 · 修订 2026-09卡路里 cal · kcal
非国际单位制单位 · 量：能量 · 恰为 4.184 焦耳
我们吃下去的单位
饼干包装上的数字看起来像测量结果，其实什么也没有测。没有人把这些饼干放进量热计里烧：取了蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量，分别乘以四、九和四，加起来——印了上去。这些系数是美国化学家威尔伯·阿特沃特在十九世纪末选定的，他比较了食物中的能量有多少被火释放，又有多少在消化和肾脏取走各自的份额之后留给人体。
这两个数字之间的差别并非小事。干蛋白在钢制氧弹里每克约放出五点七千卡，而人体只得到大约四千卡，因为氮随尿素排出，没有烧尽。膳食纤维在氧弹里烧得和糖一样好，在肠道里却只吸收不到一半，而且还是借助外力——细菌的工作——，所以欧洲的规定只给它每克两千卡。
这个单位本身来自人们把热当作一种物质的年代：卡路里指的是使一克水升高一度所需的「热质」的量。那种物质始终没有找到，理论崩塌了，单位却留了下来，因为它在水的实验中很好用，最后干脆被定义为若干焦耳——四点一八四，完全不再提水。
小写的 cal 是小卡，而美国营养书中大写的 Cal 指的是千卡，恰好大一千倍，于是同一个字母在不同版本之间相差三个数量级。在技术文本中最稳妥的是写 kcal，不加句点，而「热量」应当是食物的属性，而不是单位的名称。
卡路里不止一种，彼此也不相等：热化学卡恰为四点一八四焦耳，国际卡为四点一八六八，十五度卡则由真实的水实验定义。此外，标签上的数字并非来自量热计，而是来自计算，而这个单位本身早已在厨房以外的所有地方被焦耳取代。
01 · 定义
每度一克水 · 氧弹 · 阿特沃特修正历史上，卡路里是使一克水升高一摄氏度所需的热量，而这个定义并不牢靠，因为水的热容本身随温度而变。于是同时出现了好几种卡：在十四度半到十五度半之间计量的十五度卡、蒸汽表的国际卡，以及热化学卡——后者最终被简单地定为四点一八四焦耳。
这一定义是最终的，水的实验只剩下对起源的提醒。不过它仍然好用，因为那个简单关系保留了下来：一千卡依然能把一千克水加热约一度，于是任何营养数字都能轻松化为画面——把一罐含糖汽水倒进电水壶，能把一升水几乎烧开。
食物要复杂得多，因为人不是炉子。在三十个大气压的氧气中，钢制氧弹里的一切都烧得干干净净，而在人体中，一部分能量未经消化就排出，一部分花在吸收本身，还有一部分随含氮化合物离开身体。阿特沃特在呼吸室中对人测量了这些损失，推出了此后几乎没有变过的系数：每克蛋白质四千卡，每克脂肪九千卡，每克碳水化合物四千卡，每克乙醇七千卡。
后来发现，就连这些数字也平均得过了头。按标签计算，杏仁每克约六千卡，但在人身上实测约为四点六，因为脂肪被锁在细胞壁里，一部分直接穿肠而过；对整颗坚果和豆类，差距可达四分之一。单位没有错——它诚实地计数焦耳——，但把它套用在食物上的方式始终只是近似，而包装对此只字不提。
为什么氧弹总是高估
左边，样品躺在浸入水中的钢制氧弹里：闪光时火焰在它周围散开，水在器壁边冒泡，温度计液柱爬升的高度，恰好是释放的热量对水套中那么多水所能提供的。右边把同一件事拆成两根柱：全部燃烧热，以及阿特沃特系数计入人体的那一部分，蛋白质和坚果的差距一眼可见。改一改样品质量和水量：能量与水无关，温度升高却与水关系很大，测量的全部诀窍就在于此。
02 · 换算
能量 · 餐盘 · 运动一种能量，三种说法
第一个标签把输入的数字分摊到各种能量单位上。第二个把它换成食物：相当于多少克脂肪、糖或蛋白质，占每日摄入的几成。第三个回答被问得最多的问题——要运动多少才能把它消耗掉。
记个口诀：一千卡比四千焦略多，一千焦约为四分之一千卡。
运动各行按体重七十千克的人计算，只能看数量级：消耗取决于体重、训练程度和配速，而吃下的东西有一部分被身体花在消化本身上。这里的精确是虚假的，把这类数字取到十分位毫无意义。
| 量 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 测量仪器
冰量热计 · 氧弹 · 呼吸室 · 面罩捕捉热量的四种方法
以冰为尺度的仪器
拉瓦锡和拉普拉斯把热源放进四周裹着冰的空腔里，不用温度计，而是称量从融化的冰壳里流下的水，因为每融化一克冰都需要严格确定的热量。一七八二年冬天，他们在这台装置里养了一只豚鼠，想知道活体呼吸放出多少热，结果得到的数值接近木炭的燃烧热——把呼吸看作缓慢燃烧的观点就此而来。
水桶里的钢弹
零点几克的样品在充满纯氧的厚壁容器里被一根金属丝点燃，释放的全部热量传入周围的水，水温读到千分之一度。仪器不知道烧的是什么——饼干、煤还是纸——，因此给出全部燃烧热，也就是人体永远不会全部得到的那部分。量热计常数事先用苯甲酸测定，它的燃烧热被当作基准。
一间测量人的房间
阿特沃特建了一间密闭房间，志愿者在里面一住就是几天，他测量一切：吃下的、呼出的、排出的，以及放出的热量。四、九、四这组系数正是从这些实验中得出的，同时还得到了第一个可靠的证实：能量守恒定律在人体中同样成立。如今的呼吸室也做同样的事，只是不再用热量计算能量，而是用气体交换，因为吸入的氧与呼出的二氧化碳之比，能暴露出身体此刻究竟在燃烧什么。
什么都不测的手环
运动手环既看不见氧气，也看不见热量；它读取脉搏和加速度，把它们代入一个以别人为样本建立的回归，所以它给的数字不是测量，而是离散度达数十个百分点的估算。与呼吸室的对比表明，这类设备对心率抓得还算可以，对能量消耗却抓得很差，而误差恰恰在用户最关心的地方变大：力量训练和静息时。最好把它当作显示趋势的秤，而不是仪器。
05 · 书写规则
cal 与 Cal · kcal · kJ 并列一个字母值一千
这里几乎所有错误都来自把小卡和千卡混为一谈，而在一篇讲营养的文字里，这样一个笔误的代价是三个数量级。
第一和第四行把小卡与千卡混淆了，于是声称一个苹果能把五十二克水升温一度，而实际上它能加热五十二升。第二行单凭写法就有歧义，所以科学文本里最好根本不用大写的 Cal。第三行在看得出来的地方省了系数：取四点二会多出三分之一个百分点，在大型研究的收支账里，这种小事会浮出水面。第五行弄坏了一个应当小写且不加句点的符号，第六行两个毛病兼而有之，许给食物一张湿纸的热值。
06 · 相邻单位
焦耳 · 千瓦时 · 英热单位卡路里的邻居都是同一种能量，只是为不同用途量出来的：焦耳出自力学，千瓦时出自电表，英热单位出自供暖，卡路里出自水的实验。它们之间只有系数，区分它们的只是各行业的习惯。
如今用来定义卡路里的那个单位制单位：一牛顿的力沿一米路程所做的功，它也是热，也是电子在场中的能量。
电表的单位：它装得下三顿丰盛午餐的能量，第一次做这个比较的人都会清醒过来。
与卡路里完全相同的想法，只是换成一磅水和一华氏度；它活在空调和锅炉的技术参数表里。
在 Simetrium 的资料卡中，与它相邻的有 千瓦时 和 马力：二者都不是从理论而是从商业中诞生的——一个为了电费单，一个为了说明蒸汽机的好处——，而且都像卡路里一样，比本应取代它们的单位制活得更久。
07 · 历史部分
档案 · 从热质到标签一种消失的物质如何留在了包装上
{title}
{text}
脂肪的差距很小，蛋白质达三分之一，而欧洲规定只计入纤维交给火的那部分的一半。
一个没有基准、也不求精确的单位
卡路里没有、也不可能有基准，因为它从一开始就不是独立的量，而是换了尺度的焦耳，能校验的只有测量热量的仪器。氧弹量热计用苯甲酸校验，呼吸室在室内烧掉已知量的酒精来校验，可包装上的数字没人校验，因为它是算出来的，不是测出来的。
这个单位的奇特地位由此而来。在物理学中它已被彻底取代：热学计算都用焦耳，卡路里只残存在旧表格和一吨 TNT 的定义里——按约定，一吨 TNT 恰好等于十亿卡。然而在营养学里，它比哪里都站得稳，因为四千焦量级的数字让人觉得陌生，而「每天两千」这个量级已像摄氏度一样牢牢扎根于日常生活。
只需记住，这些数字的精度并不像看上去那样。法规允许实际能量与标示值相差五分之一，食物成分每批都在变，阿特沃特系数是对所有食物一并取的平均，吸收还取决于食物是否磨碎、和什么一起吃。单位没有错：它诚实地计数焦耳，可套用它的算术仍是近似，指望它给出第三位有效数字，就像凭影子量身高。
量的目录
能量、热与代谢SI 基本单位
突出显示千克、米和秒——焦耳由它们构成盘中有什么，要多少运动来抵
各列都由成分算出，不是手填的| 份量 | kcal | kJ | 占比 | 步行 | 跑步 |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {kcal} | {kj} | {share} | {walk} | {run} |
最后两列解释了为什么「吃了再练掉」这笔账几乎永远算不平：一千千卡十分钟就能吃下，靠运动消耗却要好几个小时，所以吃饭和体力劳动在速度上无法相比，尽管用的是同一个单位。何况身体在静息时自己就花掉每天的大部分能量，用于呼吸、循环和维持体温，运动在此之上添加的，比人们通常以为的要少。