Почему ваши мышцы подчиняются законам Ньютона, Менделеева и Дарвина
Железо не врёт — врут интерпретации
Вы входите в зал. На одной стороне — культурист с венами как на карте метро, на другой — новичок, пытающийся «почувствовать» бицепс через 2 кг гантели. Оба думают, что понимают, как работает тренировка. Но первый верит в «пампинг до отказа», второй — в «жжение как признак роста». Между тем железо молчит, подчиняясь трём безжалостным законам природы:
- Физика определяет, какая сила нужна, чтобы сдвинуть штангу
- Химия решает, откуда возьмётся энергия для этого движения
- Биология управляет тем, как мышца ответит на нагрузку — ростом, адаптацией или травмой
Тренировка без понимания этих законов — как строить мост, не зная статики. Результат предсказуем: обрушение. Давайте разберём зал по атомам, ньютонам и генам.
⚖️ Физика тренировки: механика движения от первого закона Ньютона до биомеханики суставов
Закон инерции и преодоление покоя
Первый закон Ньютона гласит: тело сохраняет состояние покоя или равномерного движения, пока на него не действует внешняя сила. Применительно к штанге:
F_преодоления = m × g + F_трения + ΔF_инерции
Где:
- m — масса штанги (кг)
- g — ускорение свободного падения (9.81 м/с²)
- F_трения — сопротивление направляющих тренажёра или воздуха
- ΔF_инерции — дополнительная сила для ускорения массы из состояния покоя
Пример: чтобы сдвинуть 100 кг в жиме лёжа из положения покоя, нужно приложить силу:
F = 100 кг × 9.81 м/с² + ~5 кг (трение направляющих) + ~10 кг (инерция) ≈ 1050 Н
Это объясняет, почему первое повторение всегда сложнее: вы преодолеваете не только вес, но и инерцию системы «штанга + ваши руки».
Рычаги тела: почему приседания эффективнее изолированных упражнений
Тело человека — система сложных рычагов. Момент силы определяется формулой:
τ = F × d × sin(θ)
Где:
- τ — момент силы (Н·м)
- F — приложенная сила
- d — расстояние от точки опоры до точки приложения силы
- θ — угол между вектором силы и рычагом
В становой тяге при наклоне туловища на 45° расстояние от оси тазобедренного сустава до штанги (плечо рычага) может достигать 40 см. При весе штанги 120 кг:
τ = 120 кг × 9.81 м/с² × 0.4 м × sin(90°) ≈ 470 Н·м
Это создаёт колоссальную нагрузку на разгибатели спины — но именно поэтому становая тяга так эффективна для развития общей силы. Изолирующие упражнения (сгибание рук на бицепс) имеют короткое плечо рычага (5–7 см), поэтому для создания аналогичного момента силы нужны меньшие веса — но и общая нагрузка на организм ниже.
Работа и мощность: почему «медленные» повторения не всегда лучше
Механическая работа определяется как:
W = F × s × cos(α)
Где:
- W — работа (Дж)
- F — сила (Н)
- s — перемещение (м)
- α — угол между векторами силы и перемещения
При жиме 80 кг на расстояние 0.5 м:
W = 80 кг × 9.81 м/с² × 0.5 м × cos(0°) ≈ 392 Дж на одно повторение
Мощность — скорость выполнения работы:
P = W / t
При выполнении повторения за 2 секунды: P = 392 Дж / 2 с = 196 Вт
При выполнении за 4 секунды: P = 392 Дж / 4 с = 98 Вт
Физический вывод: медленные повторения снижают мощность, что переключает акцент с нервной адаптации (развитие силы) на метаболический стресс (накопление метаболитов). Ни один подход не «лучше» — они решают разные задачи. Для гипертрофии оптимален диапазон 0.5–2 секунды на фазу подъёма.
Центробежная сила и инерция: опасность «рывковых» повторений
При ускорении штанги возникает дополнительная сила:
F_инерции = m × a
Где a — ускорение. При рывке 100 кг с ускорением 5 м/с²:
F_инерции = 100 кг × 5 м/с² = 500 Н ≈ 51 кг дополнительной нагрузки
Это создаёт пиковую нагрузку на суставы и связки, которые не адаптированы к динамическим нагрузкам. Сухожилия имеют линейную зависимость «сила-растяжение» только в пределах физиологических нагрузок. За пределом эластичности (обычно 4–8% растяжения) возникают микроразрывы — предвестники тендинита.
🔬 Химия тренировки: от АТФ до кортизола — энергетические системы под микроскопом
Три энергетические системы: кто заправляет ваши повторения
Мышца не «знает», что такое штанга. Она реагирует только на концентрацию АТФ. При сокращении АТФ расщепляется:
АТФ + H₂O → АДФ + Фᵢ + 7.3 ккал/моль + энергия для сокращения
Восполнение АТФ происходит через три системы:
Ключевой расчёт: запасов АТФ в мышце хватает на 2–3 секунды интенсивной работы. Креатинфосфата — ещё на 5–8 секунд. Поэтому первые повторения в подходе используют фосфагенную систему, а с 4-го повторения включается гликолиз.
Гликолиз без кислорода:
Глюкоза + 2 АДФ + 2 Фᵢ → 2 Пируват + 2 АТФ + 2 Н⁺
Накопление ионов водорода (Н⁺) снижает pH в мышце с 7.0 до 6.4–6.8 — это и есть «жжение». Жжение ≠ рост мышц. Это побочный продукт анаэробного гликолиза. Гипертрофия запускается механическим напряжением и метаболическим стрессом — но жжение лишь один из маркеров стресса, не обязательный компонент роста.
Креатин: не «стероид», а буфер энергии
Креатинфосфат (КФ) восстанавливает АТФ:
КФ + АДФ → Креатин + АТФ
Суточная потребность в креатине — 2–3 г. Из них 1–2 г синтезируется в печени, остальное — с пищей (мясо, рыба). Приём 3–5 г креатина моногидрата в день насыщает мышцы на 100% за 28 дней (или за 5–7 дней при загрузке 20 г/сутки). Результат:
- Увеличение запасов КФ на 10–40%
- Рост количества повторений в подходе на 5–15%
- Ускорение восстановления между подходами на 10–20%
Это не «химия» в негативном смысле — это восполнение естественного метаболита. Вегетарианцы получают наибольший эффект от креатина, так как их базовые запасы ниже.
Гормональный каскад: почему «пампинг» не даёт тестостерона
После тренировки запускается гормональная реакция:
- Тестостерон растёт на 15–30% при многосуставных упражнениях с большим весом (приседания, становая) и короткими отдыхами (60–90 сек). Но пик длится 15–30 минут — недостаточно для значимого анаболического эффекта у естественных атлетов.
- Гормон роста растёт экспоненциально при метаболическом стрессе (много повторений, короткие отдыхи), но его роль в гипертрофии у взрослых преувеличена.
- Кортизол растёт при длительных тренировках (>75 мин) и дефиците калорий — это катаболический гормон, разрушающий мышцы.
Химическая правда: у естественного атлета гормональные колебания после тренировки слишком кратковременны и слабы, чтобы напрямую вызывать гипертрофию. Рост мышц происходит за счёт локальных факторов (механотрансдукция, IGF-1 в мышце), а не системных гормонов. Поэтому «тренировки для тестостерона» — маркетинговый миф. Лучше тренировать мышцы, а не гормоны.
🧬 Биология тренировки: от микротравмы до суперкомпенсации — эволюция под нагрузкой
Механотрансдукция: как мышца «чувствует» нагрузку
Мышечное волокно окружено сетью интегринов — белков, связывающих цитоскелет с внеклеточным матриксом. При механическом напряжении интегрины активируют каскад:
Напряжение → Интегрины → FAK (фокальная адгезионная киназа) → mTOR → Синтез белка
mTOR (мишень рапамицина) — главный регулятор гипертрофии. Он активируется при:
- Механическом напряжении >60% 1ПМ
- Наличии аминокислот (особенно лейцина)
- Инсулине/ИФР-1
Биологический миф №1: «Микротравмы = рост». На самом деле микротравмы (повреждение сарколеммы) вызывают воспаление и временный катаболизм. Гипертрофия запускается механотрансдукцией до повреждения — здоровая мышца растёт без микротравм. Боль после тренировки (DOMS) — не показатель эффективности.
Суперкомпенсация: почему отдых важнее тренировки
После нагрузки запасы гликогена и структура мышцы проходят три фазы:
- Фаза истощения (0–24 ч): снижение гликогена на 40–60%, микроповреждения
- Фаза восстановления (24–48 ч): восполнение гликогена, репарация повреждений
- Фаза суперкомпенсации (48–72 ч): запасы гликогена на 10–20% выше исходных, синтез новых саркомеров
Формула суперкомпенсации:
ΔМасса = (Стимул × Восстановление) - (Катаболизм × Стресс)
Где:
- Стимул = объём тренировки (подходы × повторения × вес)
- Восстановление = сон, питание, отсутствие стресса
- Катаболизм = кортизол, воспаление
- Стресс = психологический и физиологический
Если тренироваться чаще, чем раз в 48–72 часа для одной группы мышц, вы попадаете в фазу истощения — рост останавливается, риск травм растёт.
Гипертрофия против гиперплазии: миф о «делении» мышечных волокон
У человека гипертрофия (увеличение размера существующих волокон) — основной механизм роста мышц. Гиперплазия (увеличение числа волокон) у млекопитающих возможна только в онтогенезе или при экстремальных условиях (до 5% новых волокон в экспериментах на животных с хронической перегрузкой). Вы не можете «нарастить новых волокон» тренировками. Все ваши мышечные волокна заложены при рождении — вы лишь увеличиваете их размер.
Средний человек имеет 300–500 тыс. волокон в квадрицепсе. Культурист-профессионал — те же 300–500 тыс., но каждое волокно в 1.5–2 раза толще.
Нервная адаптация: почему новички растут силой быстрее массы
Первые 8–12 недель тренировок дают прирост силы на 25–40% без значимой гипертрофии. Причина — нервная адаптация:
- Увеличение частоты импульсов моторных нейронов
- Синхронизация работы двигательных единиц
- Снижение тормозных сигналов от Гольджи-тендонных органов
Формула силы:
Сила = (Число_активных_волокон × Сила_одного_волокна) × Коэффициент_синхронизации
У новичка коэффициент синхронизации низкий (0.3–0.5). Через 3 месяца тренировок он растёт до 0.7–0.8 — сила растёт без увеличения мышц. Только после насыщения нервной адаптации включается гипертрофия.
✅ Как лучше: научно обоснованные принципы тренировок
Принцип прогрессивной перегрузки — не догма, а физика
Рост мышц требует увеличения механического напряжения со временем. Но перегрузка не обязательно = больше веса. Формула прогрессии:
ΔНапряжение = ΔВес + ΔОбъём + ΔПлотность + ΔТехника
Где:
- ΔВес — увеличение рабочего веса
- ΔОбъём — больше подходов/повторений при том же весе
- ΔПлотность — меньше отдыха между подходами
- ΔТехника — улучшение механики движения (больше амплитуда, контроль)
Пример: если не можете добавить 2.5 кг к жиму, сделайте +1 повторение в каждом из 4 подходов — это даёт аналогичный стимул.
Оптимальный объём тренировки: золотая середина между недотренированностью и перетренированностью
Метаанализ 15 исследований (Schoenfeld et al., 2017) показал:
- Минимум для гипертрофии: 4 подхода на группу мышц в неделю
- Оптимум: 10–20 подходов в неделю
- Плато/перетренированность: >25 подходов в неделю
Для груди: 3 подхода жима лёжа + 2 подхода разводок = 5 подходов. Делайте 2 тренировки в неделю → 10 подходов — в зоне оптимума.
Диапазон повторений: не «6–12 для массы», а контекст
Исследования показывают: при работе до мышечного отказа гипертрофия одинакова в диапазонах 5–35 повторений. Но:
- 1–5 повторений — максимальная сила, нервная адаптация
- 6–12 повторений — оптимальный баланс напряжения и метаболического стресса
- 15–30 повторений — выносливость, метаболический стресс, безопасность для суставов
Практический совет: чередуйте диапазоны. Неделю 1–3: 5×5 для силы. Неделю 4: 3×15 для «прокачки» и восстановления суставов.
Отдых между подходами: физиология против «пампинга»
- Для силы (1–5 повторений): 3–5 минут — восстановление АТФ и ЦНС
- Для гипертрофии (6–12 повторений): 1.5–3 минуты — баланс между восстановлением и метаболическим стрессом
- Для выносливости (>15 повторений): 60–90 секунд
Короткие отдыхи (<60 сек) снижают рабочий вес в последующих подходах на 15–25% — вы теряете механическое напряжение ради метаболического стресса. Для гипертрофии лучше средний отдых.
❌ Как хуже: ошибки и их научное объяснение
Ошибка 1: Тренировка до «полного отказа» в каждом подходе
Биология: отказ вызывает чрезмерное накопление ионов водорода и неорганического фосфата, что подавляет кальциевый сигнал для сокращения. Восстановление после отказа занимает на 20–40% дольше. Результат — снижение объёма тренировки в последующих неделях.
Наука говорит: работайте до технического отказа (когда форма начинает страдать), а не до абсолютного. Оставляйте 1–2 повторения «в запасе» (RIR 1–2).
Ошибка 2: Ежедневные тренировки одной группы мышц
Физиология: синтез белка в мышце после тренировки длится 48–72 часа. Повторная нагрузка до завершения суперкомпенсации прерывает процесс роста. Исследование показало: тренировка мышц 2 раза в неделю даёт на 48% больший прирост массы, чем 1 раз в неделю, но 3+ раза не даёт дополнительного преимущества при том же объёме.
Ошибка 3: Игнорирование многосуставных упражнений
Физика: приседания с 100 кг создают момент силы 470 Н·м на коленном суставе. Изолирующие разгибания ног с 50 кг — всего 150 Н·м. Для достижения аналогичной нагрузки на квадрицепс в изоляции нужно 150+ кг — травмоопасно и неэффективно.
Биология: многосуставные движения вызывают больший гормональный отклик и активируют больше мышечных волокон через синергию.
Ошибка 4: Тренировка «на жжение»
Химия: жжение = накопление Н⁺ при анаэробном гликолизе. Но гипертрофия запускается механическим напряжением, а не кислотностью. Тренировка с лёгкими весами до жжения даёт меньше напряжения, чем работа с 70% 1ПМ без жжения. Результат — меньше роста.
Ошибка 5: Пренебрежение сном и питанием
Биохимия: 70% синтеза белка происходит во время глубокого сна (стадии N3). При дефиците сна <7 часов:
- Снижение тестостерона на 10–15%
- Рост кортизола на 20–30%
- Снижение секреции гормона роста на 50–70%
Без 1.6–2.2 г белка на кг массы тела синтез белка ограничен. Без углеводов после тренировки медленное восполнение гликогена — меньше энергии для следующей тренировки.
🔬 Синтез наук: формула идеальной тренировки
Объединим три науки в единую модель:
Эффективность = [ (Механическое_напряжение × 0.4) + (Метаболический_стресс × 0.3) + (Мышечное_повреждение × 0.1) ] × Восстановление × Техника
Где:
- Механическое напряжение — физика (вес, рычаги)
- Метаболический стресс — химия (накопление метаболитов)
- Мышечное повреждение — биология (контролируемые микротравмы)
- Восстановление — сон, питание, отдых
- Техника — биомеханика, предотвращение травм
Коэффициенты показывают вклад каждого фактора в гипертрофию. Механическое напряжение — король. Без него остальные факторы бесполезны.
💡 Физический вывод: тело как неравновесная термодинамическая система
С точки зрения статистической физики, мышца — это неравновесная система, поддерживающая порядок за счёт постоянного притока энергии (АТФ). Тренировка создаёт локальное увеличение энтропии (повреждения, тепловыделение), что запускает компенсаторный ответ — синтез новых структур с пониженной энтропией (гипертрофия). Этот процесс требует энергии извне (питание) и времени для организации (восстановление). Попытка ускорить его через чрезмерные нагрузки нарушает второй закон термодинамики: система не успевает организоваться, энтропия растёт необратимо — травма. Оптимальная тренировка — это управляемое увеличение энтропии с последующей самоорганизацией. Не больше, не меньше.
Мышца как ленивый инженер-конструктор
Представьте, что ваша мышца — это ленивый, но талантливый инженер Вася, сидящий в офисе под названием «Ваше Тело». Вася ненавидит лишнюю работу. Его девиз: «Зачем строить новый этаж, если старый держится?»
Вы приходите к нему со штангой: «Вася, построй мне бицепс побольше!»
Вася зевает: «А зачем? Ты же и так открываешь банки. Не вижу смысла».
Вы кладёте на стол 60 кг: «Вот, попробуй поднять».
Вася ворчит, но поднимает. После третьего повторения потеет: «Ладно, вижу — нагрузка растёт. Может, и правда надо усилить конструкцию...»
Вы уходите. Вася достаёт чертежи: «Хм, если добавить ещё один пучок волокон и усилить соединения с сухожилием — выдержит». Строит ночью (во время сна), используя материалы из вашей курицы и риса.
На следующий день вы приходите с 62.5 кг. Вася хмурится: «Опять? Ну ладно...» И строит ещё немного.
Но если вы приходите каждый день с новым весом — Вася бросает инструменты: «Хватит! Я не робот!» И уходит в отпуск (перетренированность).
Если вы приходите раз в месяц — Вася забывает задачу: «А, это было в прошлый раз? Ну ладно, оставлю как есть» (нет прогресса).
Если вы приходите с 10 кг и кричите «Жги, Вася!» — он смеётся: «Это не нагрузка, это массаж. Я спать пойду».
Мораль: Вася строит только тогда, когда видит последовательную, постепенную необходимость в усилении конструкции. Не кричите на него. Не перегружайте. Просто приходите регулярно с чуть большим весом — и обеспечьте материалы (еда) и время на стройку (сон). Вася сам всё сделает. Он ленив, но профессионал.