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人体的12个极限的12个极限

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据英国《新科学家》杂志报道,我们拥有向人类极限挑战并创造纪录的无法抑制的渴望。然而,我们在心理和生理上距离最终极限又有多远呢?

1.人类的速度极限是多少?

人类的速度极限是多少

牙买加飞人博尔特在2009年柏林世锦赛打破世界百米纪录摘金,又将由他自己保持的世界纪录提高了0.11秒。人类的速度极限究竟是多少?美国斯坦福大学的马克-丹尼(Mark Denny)对这个问题十分好奇,决定对人类百米速度究竟有多快进行深入探究。

他通过分析1920年以来各种田径比赛(甚至包括赛马之类的比赛)的世界记录,发现许多比赛的成绩都遵循类似的模式,即成绩逐步提高直至稳定。例如肯塔基赛马会,许多参赛马匹在1949年达到速度极限之后就很难再有突破。人类运动员看上去一样遵循这个模式。女子百米成绩在1977年趋于稳定,男子短跑成绩仍然在提高,不过丹尼表示,基于其它赛事所建立的模型,这一成绩看上去也快到达极限。

根据他的预测,男子百米成绩的极限是9.48秒,只比博尔特当前世界记录少0.1秒。丹尼说:“如果继续保持现在这种势头,博尔特不久便会接近于这个极限。”是什么原因产生的这个人类速度极限?丹尼认为,原因类似于运动员的力量-重量比。超过某个点,更强健肌肉和更长四肢的优势将会被举起更重重物所增加的能量消耗所抵消。

2.人类的注意力能坚持多长时间?

人类的注意力能坚持多长时间?

专注是我们大多数人在最后期限之前完成论文、加班到深夜以及长途驱车时所面临的挑战。在大脑需要休息前,我们在心理上究竟要坚持多久?对于那些需要全神贯注从事某项工作的人来说,如卡车司机、发电厂操作人员以及航班驾驶员,12小时是个极限。但是,对于医生而言,复杂的外科手术有时会超过12小时,虽然时间最长的手术往往由不止一个团队分担。

2004年以前,周末班的英国医生要从周五早晨一直上到周日晚上,总共要工作80个小时。他们至多只能睡上几个小时,在最糟糕的情况下,他们甚至80个小时没合过眼。据英国剑桥市艾登布鲁克斯医院神经外科医生海伦-费尔南德斯回忆:“你可能在绝大部分时间里都在工作。”

随着时间推移,我们的注意力也会跟着下降。结果工作效率更低,决策时间更长,失误开始增多。美国宾夕法尼亚大学神经系统科学家戴维-丁格斯 (David Dinges)说:“警觉是让人最易疲劳的方面之一。”丁格斯的研究团队利用核磁共振成像技术研究了从事警觉度非常高的工作者的大脑。随着人们反应变得迟钝,某些大脑部位的活动减少。丁格斯发现,根据参与者右额顶骨的血流量,可以预测他们在测试中的成绩。

3.人在真空状态下能活多久?

人在真空状态下能活多久?

遗憾的是,我们确实知道人在突然暴露在真空状态下能活多长时间。1971年,苏联联盟11号飞船在重返地球大气层前的一刻,一个故障阀门在 168公里的高空令飞船突然减压,造成机上3名宇航员全部遇难。事后调查发现,联盟11号飞船压力突然降至零,这一情况持续了11分40秒,直至它重返大气层。

宇航员因缺氧在30到40秒钟后就已死亡。美宇航局航天飞机任务前机组成员乔纳森-克拉克说:“你需要氧气和空气压力这两个因素才能将氧气送入大脑。”不过,如果身在真空环境下时间更短,还有可能抢救过来。1966年,美宇航局一名技术人员正在真空室测试太空服,这时,室内压力突然降至我们在 3.65万米高空才遇到的水平。他在12至15秒内失去知觉。

他所能记起的最后一件事是,舌头上的唾液汽化了,这是因为水在低压条件下会蒸发。27秒钟时,真空室的压力重新回到相当于4200米高空的水平,那名技术人员幸运地恢复了知觉。虽然脸色苍白,但他的健康没有遭受任何不利影响。

当外部压力降低,血液中形成气泡,肺部会在几分钟内受损。由于氮气从血液溶出,神经系统在数小时内会受损。压力骤降对人体是致命的:渗入肺部的空气会在几秒钟内爆炸。但是,据克拉克介绍,如果以更适当的方式进入近乎真空的状态,且身边有强化医疗监护服务团队,我们有可能会存活最多一分钟的时间。

4.人类究竟能记住多少东西?

人类究竟能记住多少东西?

记住11位数的电话号码对我们大多数人来说已是很难,但当前的世界记忆冠军、中国的吕超2005年能背诵圆周率67890位。难道与大脑的真正能力相比,这真的不过是沧海一粟?

我们信息接受能力相当强大。1986年在新泽西莫里斯顿的贝尔通信研究公司工作的托马斯·兰德尔研究了人们在看图片和信息时能存储多少视觉和口头信息以及他们忘记的速度有多快。经过研究,他估计,成年人一生中可储存约125M的这种信息,相当于100本《白鲸记》。

按照正确顺序准确无误地记忆一长串数字比记忆短信或者图片更难。要探索记忆长度的极限,考虑记忆冠军使用的技巧可能很有帮助。他们中很多人使用一种记忆方法。在开始记忆数字前,他们会将从0000到9999的每个四位数与人或者物体联系起来。于是,圆周率的数字就被转化为这些人或物的序列,通过编造一个故事让这些人或物联系起来。这样还能增强无序数字的趣味性,而且巩固了记忆。吕超记忆40000位圆周率大约用了1000小时。不管记忆力有多优秀,假设按照这一比率,一个人从20岁开始背诵圆周率,每天用12个小时,那么到70岁生日的时候,他就能背诵约876万位。

5.人类能忍受多低的温度?

人类能忍受多低的温度?

人类讨厌寒冷是有原因的:我们的肢体较长,这容易散热,不易保存热量。研究人类体温调节的英国朴次茅斯大学的迈克·蒂皮顿指出,即使没有御寒的手段——衣物、暖气和房子,我们所有人仍能生活。

在寒冷中活下来就要保护核心体温。人的核心体温为37摄氏度,但是它降低的速度令人惊讶。加拿大渥太华大学的生理学家弗兰·奥斯哈曼表示,如果在又潮湿又刮风的情况下,20摄氏度的环境温度就能引起体温过低。寒冷的时候,身体开始颤抖,血液停止流向四肢。只要核心体温降低2度就会发生体温过低:首先人们开始失去知觉,然后心跳失率。大约24度时心跳就会停止,人会死亡。但是有人可在核心体温明显降低的情况下活下来。安娜·巴根霍姆就是这样的人,她的体温曾降到13.7摄氏度仍活着,当时,她不慎落入一个冰冷的溪流中,被困80分钟后才得救。

流动的冰水让她的身体冷到了这样一个温度:呼吸停止,心跳停止,大脑基本上不需要氧气,这让她拥有了完全康复的机会。

6.不吃不喝能活多久?

不吃不喝能活多久?

没有水和食物人类能生存多久?理论上,如果你最后耗光了体脂肪、蛋白质和碳水化合物,你的身体就会因能量耗尽而停止工作。2003年大卫·布莱恩伦敦绝食表演后恢复进餐时的营养指导医生杰里米·鲍威尔·泰克认为,人类死亡不需要等能量完全耗尽:“你可能在之前就死了。”如果体内有足够的水溶性B 族维生素来帮助储备脂肪新陈代谢的话,胖人可能会活得更长。因此,人们饿死的时候身体里仍有脂肪也是完全可以的。

最长时不进食记录者是1981年爱尔兰绝食抗议者基兰·多尔蒂,他在绝食73天后死去。在补充维生素和水的情况下,人们可以不吃东西活一年。鲍威尔·泰克说:“大约30年前这是一种非常流行的减肥方法。”

只有维生素而没有水的情况下,存活时间会大大缩短。一个人可以在没有食物的情况下活数周,但是一个干渴脱水的人只能坚持几天。马萨诸塞美国陆军环境医学研究所的迈克尔·萨瓦卡说:“这取决于水流失的速度。”没有水的情况下,身体中血液量会降低,血压也会随之降低。血液变得越来越粘稠,使得血液在身体中的循环变得越来越难,人们的心率就会增大以做出补偿。即使在寒冷的环境中,没有水,人们也只能坚持一周左右。

7.人类不睡觉能坚持多久?

人类不睡觉能坚持多久?

1963年12月28日,加利福尼亚州圣地亚哥的17岁在校生兰迪·加德纳早上6点起床,他感觉精神饱满,这样一直持续到1964年1月8日他才再次进入梦乡,也就是说他有11天没睡觉。加德纳打破之前创下的260小时不眠记录后,他创下的264小时记录至今仍是科学验证过的最长的不睡觉时长。加利福尼亚州斯坦福大学医学院的研究人员威廉·德门特在1965年的一篇论文中讲述了这个故事,他在加德纳保持不睡的最后三天一直陪着他。

加德纳经历了情绪波动、记忆和注意力问题、协调能力缺失、说话含糊不清并产生了幻觉,不过他其他方面一切正常。经过这11一天后,他第一觉仅持续了14小时。据德门特说,加德纳在这段持续不眠的过程中并没服用兴奋剂。不过确实有人陪在他身边,让他保持清醒。如果没有别人帮助,你在36小时后就必须努力克制自己不去睡觉,48小时后你就会觉得无法抗拒睡觉的欲望。

然而在你最终上床睡觉之前,你可能已经睡了几个“微型觉”了:缺乏睡眠的人会时不时陷入“微型觉”——当你不注意时,你会在几秒钟内陷入睡眠状态,这期间你经常是睁着眼睛。避开微型睡眠不谈,加德纳最终能坚持多久呢?这个问题没人知道,但是我们清楚,睡眠剥夺最终会导致死亡。迫使老鼠两周不睡觉,它们就会死亡,这比它们饿死所需的时间还短。

没有记录显示一个人故意保持清醒直到死亡的,但是一种被称作致死性家族性失眠症的遗传疾病,说明人类不睡觉的时间是有最大限度的。这种疾病最终剥夺了患者的睡眠能力,使他们在3个月内死亡。

8.普通人能承受多大重力加速度?

普通人能承受多大重力加速度?

过山车俯冲而下时,我们会在很短的时间里承受5g重力加速度,这时我们会产生头晕恶心的感觉。座椅必须经过特殊设计,人们才不会晕过去。我们承受重力加速度的能力,不仅取决于加速度或减速度的变化和持续时间,而且取决于我们身体的方向。我们对朝脚的方向施加的外力最敏感,因为这使血液流向大脑。身体处于垂直状态在4到5g的环境下持续5到10秒,经常就会引起管状视,然后失去知觉。

战斗机在垂直状态的重力加速度可达9g,飞行员承受这种环境的能力越强,对空中作战越有利。一些飞行员穿着“重力加速度服”,这种衣服可避免腿部的血液大量涌向头部。重力承受能力最强的人被称作“怪物g”。总部设在英国的防务公司Qinetiq的生物学家亚力克·史蒂文森说:“我们有些人确实能在6g的环境下保持清醒状态。”其他一些人在3g的环境下就会晕过去。

飞行员通过在离心机里进行训练,可以提高他们承受重力的天然耐受性,Qinetiq在英国汉普郡法恩伯勒就有一台这样的离心机。他们学着收紧腿和腹部肌肉,促使血液流向上半身,并通过特殊呼吸方法降低血压。人们能承受的最大重力是31.25g,不过为了达到这个目的,美国宇航局的医生弗拉纳根· 格雷进入一个特制水箱,这个水箱给他的身体施加压力,帮助他承受住那么大的重力加速度。美国空军先驱约翰·斯塔普保持着最高的水平重力加速度纪录。

9.人类究竟可以登上多高的地方?

人类究竟可以登上多高的地方?

海拔差异会对人体产生奇怪影响,在大多数情况下,高海拔地区空气里的氧气压力减小。人体细胞需要氧气才能存活。在更高海拔,把肺部的氧气输送给细胞的血液蛋白——血红蛋白无法有效输送氧气,这导致人体缺氧。大脑对氧气水平非常敏感,这也是高原病的第一反应就是头痛眩晕的原因。英国南安普敦大学的麦克·格洛科特表示,人如果长时间呆在海拔超过5000米的地方,就会导致肌肉萎缩、肺部和大脑积液的风险显著增加,不过他们在那可能无法生育,因为高海拔暂时抑制了男性的生育能力。格洛科特研究了海拔差异对生理产生的影响。

如果人们在这种环境下生活很长时间,大部分人最终都能适应。一个很好的经验是,你登得越高,呆得时间就应越短。如果你在没适应新环境前被突然送上珠穆朗玛峰(8848米),可能不出2分钟你就会死亡。只有少数人在没有氧气补充的情况下登上珠峰。1999年,巴布·奇里·夏尔巴在珠穆朗玛峰缺氧环境下生活了21小时,打破世界纪录。格洛科特表示,也许奇里·夏尔巴天生具有适应高海拔环境的能力。人类最高能在多高的地方生存呢?可能珠峰已经接近这个高度。格洛科特说,迄今只有一个人在冬季没有氧气装置的情况下攀登珠峰,当时大气压降得更低,空气里的氧气更少。“我想人类能够承受的最高海拔可能是 9000米。”

10.人类最多能够举起多大的重量?

人类最多能够举起多大的重量?

世界硬举纪录由英国举重达人安迪·博尔顿创造。他将457.5公斤的重物从地面提到大腿部位。美国俄亥俄州扬斯敦州立大学体育教练丹·瓦瑟表示,像博尔顿这样的大力士力量可能是普通的人的5倍或者6倍,普通人将45公斤的重物举过头顶就已经很吃力了。过顶举重纪录为263.5公斤。

人类所能举起的最大重量是多少呢?美国洛杉矶南加州大学的托德·斯库罗德认为,我们已经接近所能达到的极限。他说:“回顾以往的举重纪录你会发现,虽然成绩不断提高,但已开始达到稳定水平。现在的举重运动员,包括那些服用类固醇的运动员已经接近人类体能的极限。”

最终能够举起多大重量取决于肌肉。在举重比赛中,绝大多数试举失败都不会让身体遭受损伤,因为举重运动员因无法承受所要的重量选择放弃。但如果强行试举,失败则经常造成肌肉纤维撕裂,通常是腱附近的纤维。

能够有效控制肌肉让举重运动员获得优势。人体拥有天然的抑制机制,保护身体因所举重量过重受到损伤。这项工作通过控制 一次参与举重的肌肉纤维数量加以实现。举重运动员经过训练懂得如何抑制这些信号,进而在更大程度上发挥肌肉潜能。除了这种控制外,成功的另一个关键因素就是训练。当然了,遗传因素也扮演着重要角色。瓦瑟曾经是一名举重运动员。他说:“四肢短小的人力量更大,一些人的肌肉纤维数量也要超过其他人。”

11.人体最多能够承受多强的辐射?

人体最多能够承受多强的辐射?

1987年9月,两名男子走进巴西戈亚尼亚一个废弃的医务所,拆下一个他们自认为非常贵重的设备。一天之内,两人均出现呕吐症状,随后又出现腹泻和眩晕。他们根本不知道,这个废弃的设备实际上是一个高辐射源,用于治疗癌症患者。

这个辐射源能够在黑暗中发出蓝光。废品商德瓦尔·费莱拉对它产生浓厚兴趣,最后花钱买下。费莱拉将这个杯子大小装有粉末状物质的罐子放在饭厅,并邀请好友和亲戚参观。他们将粉末涂抹在身上,让自己变成了会发光的人。但令他们万没有想到的是,神奇的粉末居然是放射性物质氯化铯。一个月内,费莱拉的妻子、6岁大的侄女以及2名员工都死于急性放射综合症。在这起事故中,总计共有249人被这种放射性物质污染。

辐射剂量单位为西弗特,根据辐射类型和被辐射的身体部位加以计算。计算结果显示,所有死者在几天内受到的辐射剂量为4.5到6西弗特。我们每年因氡等天然辐射源受到的辐射剂量平均为2.4毫西弗特。也就是说,4.5到6西弗特已经是相当大的剂量了。

2西弗特左右的辐射剂量便可导致早逝,6西弗特则很有可能致人死亡。幸运的是,虽然受到7西弗特辐射,费莱拉还是活了下来。1994年,他因酒精性肝硬化离开人世。没有人确切知道费莱拉为何能在受到如此高剂量辐射情况下依然幸存下来。最有可能的一种解释是,他与妻子的大部分时间都在室外度过,让体内细胞有时间修复一些损伤。

12.人类闭气最长能闭多长时间?

人类闭气最长能闭多长时间?

绝大多数人的闭气时间都很难超过一分钟,相比之下,法国人斯蒂凡·米弗苏却拥有超强的自控能力。2009年6月8日,米弗苏上演了一次壮举,闭气时间达到11分35秒,就此创造一项新的静止闭气世界纪录。

挑战中,参赛选手将面部浸泡在一个冰冷的水池中。这么做并不是防止他们作弊,而是激起哺乳动物的本能潜水发射。当把面部浸泡在冷水中时,外部血管收缩,血液从肢体末端流向心脏和大脑。这样一来,心率就会减慢进而减少氧气向全身扩散的几率。经过训练,闭气高手在浸泡在冷水中时的心率只有非潜水者的一半。

在挑战闭气时间纪录前强力呼吸也同样非常重要。这是因为大脑监视着血液中的二氧化碳含量,并依此来决定何时触发呼吸反射。迅速而深度的呼吸能够将二氧化碳排出体外,进而在达到身体极限前尽可能延长闭气时间。所以说,拥有较大的肺是一种天然优势。

人类是否已经达到闭气极限了呢?瑞典隆德大学生理学家约翰·安德森给出了否定答案。这位一直对潜水者闭气影响进行研究的生理学家说:“在闭气纪录趋于稳定前,出色的潜水者有望将闭气时间延长至15分钟左右。”

但在长时间闭气过程中,他们也可能面临危险。安德森发现在干燥陆地上进行静止闭气可导致血液中S100B蛋白质含量提高37%,这种蛋白质是缺氧性脑损伤的标记物。他表示虽然这种提高幅度远低于在缺氧症中发现的水平,但挑战静止闭气的人遭受的损伤可能在长期内不断积聚。

 

 

 

 

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