人體的12個極限

2010-04-30 21:25

據英國《新科學家》雜誌報導，我們擁有向人類極限挑戰並創造記錄的無法抑制的渴望。然而，我們在心理和生理上距離最終極限又有多遠呢？

1.人類的速度極限是多少？

人類的速度極限是多少

牙買加飛人博爾特在2009年柏林世錦賽打破世界百米記錄摘金，又將由他自己保持的世界記錄提高了0.11秒。人類的速度極限究竟是多少？美國斯坦福大學的馬克-丹尼(Mark Denny)對這個問題十分好奇，決定對人類百米速度究竟有多快進行深入探究。

他通過分析1920年以來各種田徑比賽(甚至包括賽馬之類的比賽)的世界記錄，發現許多比賽的成績都遵循類似的模式，即成績逐步提高直至穩定。例如肯塔基賽馬會，許多參賽馬匹在1949年達到速度極限之後就很難再有突破。人類運動員看上去一樣遵循這個模式。女子百米成績在1977年趨於穩定，男子短跑成績仍然在提高，不過丹尼表示，基於其它賽事所建立的模型，這一成績看上去也快到達極限。

根據他的預測，男子百米成績的極限是9.48秒，只比博爾特當前世界記錄少0.1秒。丹尼說：「如果繼續保持現在這種勢頭，博爾特不久便會接近於這個極限。」是什麼原因產生的這個人類速度極限？丹尼認為，原因類似於運動員的力量-重量比。超過某個點，更強健肌肉和更長四肢的優勢將會被舉起更重重物所增加的能量消耗所抵消。

2.人類的注意力能堅持多長時間？

人類的注意力能堅持多長時間？

專注是我們大多數人在最後期限之前完成論文、加班到深夜以及長途驅車時所面臨的挑戰。在大腦需要休息前，我們在心理上究竟要堅持多久？對於那些需要全神貫注從事某項工作的人來說，如卡車司機、發電廠操作人員以及航班駕駛員，12小時是個極限。但是，對於醫生而言，複雜的外科手術有時會超過12小時，雖然時間最長的手術往往由不止一個團隊分擔。

2004年以前，週末班的英國醫生要從週五早晨一直上到週日晚上，總共要工作80個小時。他們至多只能睡上幾個小時，在最糟糕的情況下，他們甚至80個小時沒合過眼。據英國劍橋市艾登布魯克斯醫院神經外科醫生海倫-費爾南德斯回憶：「你可能在絕大部分時間裏都在工作。」

隨著時間推移，我們的注意力也會跟著下降。結果工作效率更低，決策時間更長，失誤開始增多。美國賓夕法尼亞大學神經系統科學家戴維-丁格斯 (David Dinges)說：「警覺是讓人最易疲勞的方面之一。」丁格斯的研究團隊利用核磁共振成像技術研究了從事警覺度非常高的工作者的大腦。隨著人們反應變得遲鈍，某些大腦部位的活動減少。丁格斯發現，根據參與者右額頂骨的血流量，可以預測他們在測試中的成績。

3.人在真空狀態下能活多久？

人在真空狀態下能活多久？

遺憾的是，我們確實知道人在突然暴露在真空狀態下能活多長時間。1971年，蘇聯聯盟11號飛船在重返地球大氣層前的一刻，一個故障閥門在 168公里的高空令飛船突然減壓，造成機上3名宇航員全部遇難。事後調查發現，聯盟11號飛船壓力突然降至零，這一情況持續了11分40秒，直至它重返大氣層。

宇航員因缺氧在30到40秒鐘後就已死亡。美宇航局太空梭任務前機組成員喬納森-克拉克說：「你需要氧氣和空氣壓力這兩個因素才能將氧氣送入大腦。」不過，如果身在真空環境下時間更短，還有可能搶救過來。1966年，美宇航局一名技術人員正在真空室測試太空服，這時，室內壓力突然降至我們在 3.65萬米高空才遇到的水平。他在12至15秒內失去知覺。

他所能記起的最後一件事是，舌頭上的唾液汽化了，這是因為水在低壓條件下會蒸發。27秒鐘時，真空室的壓力重新回到相當於4200米高空的水平，那名技術人員幸運地恢復了知覺。雖然臉色蒼白，但他的健康沒有遭受任何不利影響。

當外部壓力降低，血液中形成氣泡，肺部會在幾分鐘內受損。由於氮氣從血液溶出，神經系統在數小時內會受損。壓力驟降對人體是致命的：滲入肺部的空氣會在幾秒鐘內爆炸。但是，據克拉克介紹，如果以更適當的方式進入近乎真空的狀態，且身邊有強化醫療監護服務團隊，我們有可能會存活最多一分鐘的時間。

4.人類究竟能記住多少東西？

人類究竟能記住多少東西？

記住11位數的電話號碼對我們大多數人來說已是很難，但當前的世界記憶冠軍、中國的呂超2005年能背誦圓周率67890位。難道與大腦的真正能力相比，這真的不過是滄海一粟？

我們信息接受能力相當強大。1986年在新澤西莫里斯頓的貝爾通信研究公司工作的托馬斯·蘭德爾研究了人們在看圖片和信息時能存儲多少視覺和口頭信息以及他們忘記的速度有多快。經過研究，他估計，成年人一生中可儲存約125M的這種信息，相當於100本《白鯨記》。

按照正確順序準確無誤地記憶一長串數字比記憶簡訊或者圖片更難。要探索記憶長度的極限，考慮記憶冠軍使用的技巧可能很有幫助。他們中很多人使用一種記憶方法。在開始記憶數字前，他們會將從0000到9999的每個四位數與人或者物體聯繫起來。於是，圓周率的數字就被轉化為這些人或物的序列，通過編造一個故事讓這些人或物聯繫起來。這樣還能增強無序數字的趣味性，而且鞏固了記憶。呂超記憶40000位圓周率大約用了1000小時。不管記憶力有多優秀，假設按照這一比率，一個人從20歲開始背誦圓周率，每天用12個小時，那麼到70歲生日的時候，他就能背誦約876萬位。

5.人類能忍受多低的溫度？

人類能忍受多低的溫度？

人類討厭寒冷是有原因的：我們的肢體較長，這容易散熱，不易保存熱量。研究人類體溫調節的英國樸次茅斯大學的邁克·蒂皮頓指出，即使沒有禦寒的手段——衣物、暖氣和房子，我們所有人仍能生活。

在寒冷中活下來就要保護核心體溫。人的核心體溫為37攝氏度，但是它降低的速度令人驚訝。加拿大渥太華大學的生理學家弗蘭·奧斯哈曼表示，如果在又潮濕又颳風的情況下，20攝氏度的環境溫度就能引起體溫過低。寒冷的時候，身體開始顫抖，血液停止流向四肢。只要核心體溫降低2度就會發生體溫過低：首先人們開始失去知覺，然後心跳失率。大約24度時心跳就會停止，人會死亡。但是有人可在核心體溫明顯降低的情況下活下來。安娜·巴根霍姆就是這樣的人，她的體溫曾降到13.7攝氏度仍活著，當時，她不慎落入一個冰冷的溪流中，被困80分鐘後才得救。

流動的冰水讓她的身體冷到了這樣一個溫度：呼吸停止，心跳停止，大腦基本上不需要氧氣，這讓她擁有了完全康復的機會。

6.不吃不喝能活多久？

不吃不喝能活多久？

沒有水和食物人類能生存多久？理論上，如果你最後耗光了體脂肪、蛋白質和碳水化合物，你的身體就會因能量耗盡而停止工作。2003年大衛·布萊恩倫敦絕食表演後恢復進餐時的營養指導醫生杰里米·鮑威爾·泰克認為，人類死亡不需要等能量完全耗盡：「你可能在之前就死了。」如果體內有足夠的水溶性B 族維生素來幫助儲備脂肪新陳代謝的話，胖人可能會活得更長。因此，人們餓死的時候身體裡仍有脂肪也是完全可以的。

最長時不進食記錄者是1981年愛爾蘭絕食抗議者基蘭·多爾蒂，他在絕食73天後死去。在補充維生素和水的情況下，人們可以不吃東西活一年。鮑威爾·泰克說：「大約30年前這是一種非常流行的減肥方法。」

只有維生素而沒有水的情況下，存活時間會大大縮短。一個人可以在沒有食物的情況下活數週，但是一個乾渴脫水的人只能堅持幾天。馬薩諸塞美國陸軍環境醫學研究所的邁克爾·薩瓦卡說：「這取決於水流失的速度。」沒有水的情況下，身體中血液量會降低，血壓也會隨之降低。血液變得越來越粘稠，使得血液在身體中的循環變得越來越難，人們的心率就會增大以做出補償。即使在寒冷的環境中，沒有水，人們也只能堅持一週左右。

7.人類不睡覺能堅持多久？

人類不睡覺能堅持多久？

1963年12月28日，加利福尼亞州聖地亞哥的17歲在校生蘭迪·加德納早上6點起床，他感覺精神飽滿，這樣一直持續到1964年1月8日他才再次進入夢鄉，也就是說他有11天沒睡覺。加德納打破之前創下的260小時不眠記錄後，他創下的264小時記錄至今仍是科學驗證過的最長的不睡覺時長。加利福尼亞州斯坦福大學醫學院的研究人員威廉·德門特在1965年的一篇論文中講述了這個故事，他在加德納保持不睡的最後三天一直陪著他。

加德納經歷了情緒波動、記憶和注意力問題、協調能力缺失、說話含糊不清並產生了幻覺，不過他其他方面一切正常。經過這11一天後，他第一覺僅持續了14小時。據德門特說，加德納在這段持續不眠的過程中並沒服用興奮劑。不過確實有人陪在他身邊，讓他保持清醒。如果沒有別人幫助，你在36小時後就必須努力克制自己不去睡覺，48小時後你就會覺得無法抗拒睡覺的慾望。

然而在你最終上床睡覺之前，你可能已經睡了幾個「微型覺」了：缺乏睡眠的人會時不時陷入「微型覺」——當你不注意時，你會在幾秒鐘內陷入睡眠狀態，這期間你經常是睜著眼睛。避開微型睡眠不談，加德納最終能堅持多久呢？這個問題沒人知道，但是我們清楚，睡眠剝奪最終會導致死亡。迫使老鼠兩週不睡覺，它們就會死亡，這比它們餓死所需的時間還短。

沒有記錄顯示一個人故意保持清醒直到死亡的，但是一種被稱作致死性家族性失眠症的遺傳疾病，說明人類不睡覺的時間是有最大限度的。這種疾病最終剝奪了患者的睡眠能力，使他們在3個月內死亡。

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？

過山車俯衝而下時，我們會在很短的時間裏承受5g重力加速度，這時我們會產生頭暈噁心的感覺。座椅必須經過特殊設計，人們才不會暈過去。我們承受重力加速度的能力，不僅取決於加速度或減速度的變化和持續時間，而且取決於我們身體的方向。我們對朝腳的方向施加的外力最敏感，因為這使血液流向大腦。身體處於垂直狀態在4到5g的環境下持續5到10秒，經常就會引起管狀視，然後失去知覺。

戰鬥機在垂直狀態的重力加速度可達9g，飛行員承受這種環境的能力越強，對空中作戰越有利。一些飛行員穿著「重力加速度服」，這種衣服可避免腿部的血液大量湧向頭部。重力承受能力最強的人被稱作「怪物g」。總部設在英國的防務公司Qinetiq的生物學家亞力克·史蒂文森說：「我們有些人確實能在6g的環境下保持清醒狀態。」其他一些人在3g的環境下就會暈過去。

飛行員通過在離心機裡進行訓練，可以提高他們承受重力的天然耐受性，Qinetiq在英國漢普郡法恩伯勒就有一臺這樣的離心機。他們學著收緊腿和腹部肌肉，促使血液流向上半身，並通過特殊呼吸方法降低血壓。人們能承受的最大重力是31.25g，不過為了達到這個目的，美國宇航局的醫生弗拉納根· 格雷進入一個特製水箱，這個水箱給他的身體施加壓力，幫助他承受住那麼大的重力加速度。美國空軍先驅約翰·斯塔普保持著最高的水平重力加速度記錄。

9.人類究竟可以登上多高的地方？

人類究竟可以登上多高的地方？

海拔差異會對人體產生奇怪影響，在大多數情況下，高海拔地區空氣裡的氧氣壓力減小。人體細胞需要氧氣才能存活。在更高海拔，把肺部的氧氣輸送給細胞的血液蛋白——血紅蛋白無法有效輸送氧氣，這導致人體缺氧。大腦對氧氣水平非常敏感，這也是高原病的第一反應就是頭痛眩暈的原因。英國南安普敦大學的麥克·格洛科特表示，人如果長時間呆在海拔超過5000米的地方，就會導致肌肉萎縮、肺部和大腦積液的風險顯著增加，不過他們在那可能無法生育，因為高海拔暫時抑制了男性的生育能力。格洛科特研究了海拔差異對生理產生的影響。

如果人們在這種環境下生活很長時間，大部分人最終都能適應。一個很好的經驗是，你登得越高，呆得時間就應越短。如果你在沒適應新環境前被突然送上珠穆朗瑪峰(8848米)，可能不出2分鐘你就會死亡。只有少數人在沒有氧氣補充的情況下登上珠峰。1999年，巴布·奇裡·夏爾巴在珠穆朗瑪峰缺氧環境下生活了21小時，打破世界記錄。格洛科特表示，也許奇裡·夏爾巴天生具有適應高海拔環境的能力。人類最高能在多高的地方生存呢？可能珠峰已經接近這個高度。格洛科特說，迄今只有一個人在冬季沒有氧氣裝置的情況下攀登珠峰，當時大氣壓降得更低，空氣裡的氧氣更少。「我想人類能夠承受的最高海拔可能是 9000米。」

10.人類最多能夠舉起多大的重量？

人類最多能夠舉起多大的重量？

世界硬舉記錄由英國舉重達人安迪·博爾頓創造。他將457.5公斤的重物從地面提到大腿部位。美國俄亥俄州揚斯敦州立大學體育教練丹·瓦瑟表示，像博爾頓這樣的大力士力量可能是普通的人的5倍或者6倍，普通人將45公斤的重物舉過頭頂就已經很吃力了。過頂舉重記錄為263.5公斤。

人類所能舉起的最大重量是多少呢？美國洛杉磯南加州大學的托德·斯庫羅德認為，我們已經接近所能達到的極限。他說：「回顧以往的舉重記錄你會發現，雖然成績不斷提高，但已開始達到穩定水平。現在的舉重運動員，包括那些服用類固醇的運動員已經接近人類體能的極限。」

最終能夠舉起多大重量取決於肌肉。在舉重比賽中，絕大多數試舉失敗都不會讓身體遭受損傷，因為舉重運動員因無法承受所要的重量選擇放棄。但如果強行試舉，失敗則經常造成肌肉纖維撕裂，通常是腱附近的纖維。

能夠有效控制肌肉讓舉重運動員獲得優勢。人體擁有天然的抑制機制，保護身體因所舉重量過重受到損傷。這項工作通過控制 一次參與舉重的肌肉纖維數量加以實現。舉重運動員經過訓練懂得如何抑制這些信號，進而在更大程度上發揮肌肉潛能。除了這種控制外，成功的另一個關鍵因素就是訓練。當然了，遺傳因素也扮演著重要角色。瓦瑟曾經是一名舉重運動員。他說：「四肢短小的人力量更大，一些人的肌肉纖維數量也要超過其他人。」

11.人體最多能夠承受多強的輻射？

人體最多能夠承受多強的輻射？

1987年9月，兩名男子走進巴西戈亞尼亞一個廢棄的醫務所，拆下一個他們自認為非常貴重的設備。一天之內，兩人均出現嘔吐症狀，隨後又出現腹瀉和眩暈。他們根本不知道，這個廢棄的設備實際上是一個高輻射源，用於治療癌症患者。

這個輻射源能夠在黑暗中發出藍光。廢品商德瓦爾·費萊拉對它產生濃厚興趣，最後花錢買下。費萊拉將這個杯子大小裝有粉末狀物質的罐子放在飯廳，並邀請好友和親戚參觀。他們將粉末塗抹在身上，讓自己變成了會發光的人。但令他們萬沒有想到的是，神奇的粉末居然是放射性物質氯化銫。一個月內，費萊拉的妻子、6歲大的侄女以及2名員工都死於急性放射綜合症。在這起事故中，總計共有249人被這種放射性物質污染。

輻射劑量單位為西弗特，根據輻射類型和被輻射的身體部位加以計算。計算結果顯示，所有死者在幾天內受到的輻射劑量為4.5到6西弗特。我們每年因氡等天然輻射源受到的輻射劑量平均為2.4毫西弗特。也就是說，4.5到6西弗特已經是相當大的劑量了。

2西弗特左右的輻射劑量便可導致早逝，6西弗特則很有可能致人死亡。幸運的是，雖然受到7西弗特輻射，費萊拉還是活了下來。1994年，他因酒精性肝硬化離開人世。沒有人確切知道費萊拉為何能在受到如此高劑量輻射情況下依然倖存下來。最有可能的一種解釋是，他與妻子的大部分時間都在室外度過，讓體內細胞有時間修復一些損傷。

12.人類閉氣最長能閉多長時間？

人類閉氣最長能閉多長時間？

絕大多數人的閉氣時間都很難超過一分鐘，相比之下，法國人斯蒂凡·米弗蘇卻擁有超強的自控能力。2009年6月8日，米弗蘇上演了一次壯舉，閉氣時間達到11分35秒，就此創造一項新的靜止閉氣世界記錄。

挑戰中，參賽選手將面部浸泡在一個冰冷的水池中。這麼做並不是防止他們作弊，而是激起哺乳動物的本能潛水發射。當把面部浸泡在冷水中時，外部血管收縮，血液從肢體末端流向心臟和大腦。這樣一來，心率就會減慢進而減少氧氣向全身擴散的機率。經過訓練，閉氣高手在浸泡在冷水中時的心率只有非潛水者的一半。

在挑戰閉氣時間記錄前強力呼吸也同樣非常重要。這是因為大腦監視著血液中的二氧化碳含量，並依此來決定何時觸發呼吸反射。迅速而深度的呼吸能夠將二氧化碳排出體外，進而在達到身體極限前儘可能延長閉氣時間。所以說，擁有較大的肺是一種天然優勢。

人類是否已經達到閉氣極限了呢？瑞典隆德大學生理學家約翰·安德森給出了否定答案。這位一直對潛水者閉氣影響進行研究的生理學家說：「在閉氣記錄趨於穩定前，出色的潛水者有望將閉氣時間延長至15分鐘左右。」

但在長時間閉氣過程中，他們也可能面臨危險。安德森發現在乾燥陸地上進行靜止閉氣可導致血液中S100B蛋白質含量提高37%，這種蛋白質是缺氧性腦損傷的標記物。他表示雖然這種提高幅度遠低於在缺氧症中發現的水平，但挑戰靜止閉氣的人遭受的損傷可能在長期內不斷積聚。