库珀曾经是美国俄克拉荷马大学全明星级别的田径选手和篮球选手，进入医学院之后停止了锻炼，接近30岁时由于心脏出现问题，开始快速发胖，身体素质也迅速变差。库珀吓坏了，于是改变了饮食，重新开始跑步。一年后，库珀减掉了18千克体重，并参加了自己人生中的第一场马拉松，他是最后一名，因此他的妻子不得不央求组织者在终点再等一会儿，这才记录下库珀的成绩，6小时24分。在库珀的身体恢复正常之后，他开始对如何测量身体素质以及如何评价锻炼的效果产生了兴趣。幸好，他的这一兴趣与他所从事的工作的结合堪称完美。库珀是位于圣安东尼奥的美国空军太空医学实验室的总监，负责训练航天员，帮助他们在太空失重的条件下避免出现肌肉流失和骨损耗等现象。他在训练航天员步行、奔跑、骑车和游泳的过程中，开发出一套分数体系，并最终发展成衡量心肺功能的12分钟跑体能测试。1968年，库珀著书立说，将12分钟跑体能测试及其背后的科学理论写进了《有氧运动》（Aerobics）一书中。这一由他创造的词连同这本全球畅销书也成为20世纪70年代健身潮的重要推动力。33直到今天，当人们想到锻炼这件事情时，通常在脑海中出现的就是“持久性中等强度有氧运动”（sustained moderate-intensity aerobic exercise）。考虑到这个专有名词太过拗口，我们将它简化为“有氧运动”。
有氧运动是一种通过燃烧氧气供能的持续身体活动。它的核心指标是心率和耗氧量。通常来说，有氧运动能够将你的心率提升到最大心率的50%～70%，大多数人的最大心率为每分钟150～200次，取决于身体状况和年龄。34衡量锻炼强度的另外一个指标是耗氧量占最大摄氧量的百分比。无论我们用何种方法对有氧运动进行测量和界定，总之，如果在锻炼时无法保证边运动边唱歌，但是能够做到不费力地正常交谈，这种运动状态就是有氧运动。由于有氧运动会造成呼吸加快、加深，使唱歌变得不可能。典型的有氧运动包括快走、慢跑、骑车，而自从杰克·拉拉尼和简·方达（Jane Fonda）训练法出现之后，在家中对着电视机也可以进行有氧运动。如果你的体能状况不错，可以尝试时间更长、强度更大的有氧运动，按照通常的定义，此时的心率可以达到最大心率的70%～85%。在高强度有氧运动状态下进行交流，比如在快跑但不是冲刺跑状态下，一般只能说出单个词，但无法表述完整的句子。
1968年之后的数千项研究彻底证实了有氧运动给人体带来的多种多样的益处。我们将会在后面的内容中讨论锻炼对疾病的影响，但是先在此快速做个总结：锻炼最显而易见的好处就是对心血管有好处。有氧运动对于身体的最基本的挑战是以较快的速率为肌肉和其他器官供应更多的氧气，这一需求会刺激心室变得更强壮、容积更大、更有弹性。这些适应反过来又会增加心脏输出量，也就是心率与心脏每次收缩的泵血量的乘积。具体到血液的微观层面，有氧运动会增加红细胞数量，同时也会增加血浆量，从而降低血液黏稠度，使心脏可以更轻松地泵血。持续增加的心脏输出量还可以刺激很多小动脉血管和毛细血管产生扩张，氧气交换就发生在包括心肌在内的全身肌肉的这些血管中。有氧运动提升了好胆固醇水平，降低了坏胆固醇和甘油三酯水平。因此，所有这些效应都帮助心脏保持强壮，使血管干净、柔韧性好、畅通无堵塞，使静息血压保持低值。
有氧运动还能够刺激全身几乎任何一个系统的生长和自我修复。在肌肉内部，有氧运动能够增加线粒体数量，促进肌肉纤维的生长，提高肌肉储存碳水化合物和燃烧脂肪的能力。从新陈代谢的角度看，有氧运动能够燃烧对人有害的内脏脂肪，改善身体的糖代谢能力，降低炎症水平，能够有益地调整雌激素、睾丸素、皮质醇和生长激素等多种激素的水平。需要克服自身重量的有氧运动（包括跑步、走路，但不包括游泳）能够在我们年轻的时候刺激骨骼变大、骨密度増加，当我们变老的时候对骨骼进行修复，还能够増强其他起连接作用的组织。在自我调节方面，有氧运动能够刺激免疫系统，增强它抵御某些感染性疾病的能力。此外同样重要的是，有氧运动能够增加流向大脑的血液量，能够促进某些分子的产生，这些分子可以刺激脑细胞的生长、自我保养和功能提升。而且，一次好的心肺训练确实可以改善认知和情绪。
