人体挑战自然的能力有多强

　博尔特能否被超越
在刚结束不久的柏林世界田径锦标赛上，男子100米冠军的纪录又被打破了，牙买加飞人博尔特以9秒58的成绩获得冠军，这个纪录大幅度改写了他在北京奥运会夺冠时创造的9秒69的世界纪录，而9秒69的纪录也是博尔特自己创造的。
 
从上世纪三十年代开始，人类运动的极限就被一次次地打破。1936年6月20日，欧文斯在芝加哥创造了10秒2的百米赛跑世界纪录，这个成绩在当时认为是人类不可能达到的速度，保持了20年之久才被打破。之后很长的一段时间里，10秒整数关口被认为是人类的极限。一直到1968年，美国短跑运动员海因斯终于突破了10秒大关，以9秒95的时间打破世界纪录。接着，百米赛跑的纪录一次又一次地被刷新。但每一次的纪录成绩跟上次的越来越接近，要打破纪录也越来越难，9秒60被公认为人类百米赛跑的极限，但这个极限又被轻松打破了。
人类百米极限的下一个目标在哪里？这个极限是怎么算出来的呢？除了百米赛跑，其他运动项目是否也存在运动极限呢？发现周刊记者找到相关专家，帮助我们慢慢揭开了人类运动极限的谜底。
欧文斯创造了10秒2的百米赛跑纪录
人们是如何测量运动极限的
关于人究竟能跑多快的问题，始终像神秘的太空一样让人着迷和向往。
记者采访了江苏省重点学科“运动人体科学”首席学科带头人、南京体育学院运动人体科学系主任钱竞光教授。钱教授说，大千世界，凡是由材料组成的物质，它就存在着一个极限的问题。举个例子来说，盖楼的钢筋水泥，它们的材料一旦确定，该物质的承受力极限很快就能得到。因为钢筋也好，水泥也罢，它们承受的力是存在着一个范围的，不可能无限地扩大。作为人类而言，人体是由生物材料组成的，因此人类的运动潜能也肯定会存在极限。
对于人类运动极限的话题，钱竞光说，现在大多数的科学家是通过力学、生物学等方法来预测人类的运动极限。比如测试人骨的承受极限，只要将骨骼从人体中拿出，经过试验得到其最大承受力，就可以结合计算方法，推测出人类的各项运动极限的数值。
记者发现，其实在上世纪末耐克公司曾经做过一次百米极限的模拟测试。在这个实验中，耐克公司将最有利于创造世界纪录的外在条件全部输入到电脑程序中。这些条件包括比赛的硬件条件、具备最佳运动天赋的身体素质，以及最适合比赛的天气条件。
当时，世界上最优秀的百米运动员是刘易斯，该实验于是将刘易斯的身材、本·约翰逊的起跑、刘易斯的后程跑，以及耐克按照当时顶尖技术为刘易斯定制的跑鞋，并参照风速顺风2米/秒的极限速度设定。经过电脑测算，得出的人类极限速度是9秒60。
在当时看来，这个速度已经非常科学和接近人类极限了。但是随着博尔特的出现，这个实验得出的人类极限瞬间就被击破了。这又是什么原因呢？
　百米跑极限的预测为何老被打破
钱竞光说，因为博尔特的身体条件已经全面超越了当时做实验的组合人。从身体条件上，他比刘易斯高，而步频却很快，后程跑异常强大，起跑技术也很出色，10年之后，跑鞋研发技术已经到了一个新的高度，综合所有因素，9秒60的极限作古也就不奇怪了。
钱竞光说：“组成人体的生物材料又不等同于金属水泥这样的材料。生物材料是会生长变化的，比如人体中的骨头和肌肉。虽然骨头的承受力有一个极限，但是只要训练方法得当，通过训练可以改变人体骨骼的承受力极限。”钱竞光解释说，人骨中具有成骨细胞和破骨细胞，成骨细胞可以增加骨头的承受力，而破骨细胞则可将骨质进行分解。当人体所受外力不断加强的情况下，破骨细胞将会转化为成骨细胞，来增加骨骼的承受力。正因为如此，人体的骨骼以及肌肉的承受力以及潜能是不断变化的。
所以生物学家所做的实验其实存在着一定的误差。因为科学家用来做预测的骨骼和肌肉都来自于尸体。人体一旦死亡，骨骼和肌肉的机能就会损失，因此得到的数据和活体肯定是存在着误差的。
9秒58的成绩并不是百米跑的极限
　在外人看来，博尔特是一个完美的化身。但在田径一线执教多年的教练姚俊从另一个专业角度来分析博尔特的时候，不足也就出现了。博尔特身上存在不足，也就意味着，9秒58的世界纪录其实还是具有提高的空间，人类的极限并没有因为9秒58的存在而终止。
姚俊是江苏田径队男子百米的教练。姚俊说，过去的百米跑更强调对肌肉潜能的激发。那个年代，全世界的百米训练都注重股四头肌、臀大肌、小腿三头肌。所以以当时的训练理念，预测出9秒60的人类极限速度，应该说是非常准确了。
姚俊告诉记者，一个完美百米跑的节奏其实是一个函数概念。现在田径界最流行的百米节奏是，前四十米属于起跑阶段。这个阶段，运动员的头都是不抬起来的，而且身体和地面呈一定的夹角。这样的目的可以减少每一步之间的停顿，降低时间的损耗。在40米-80米的区间，选手要达到步幅和步频的最佳效率。最后的20米则达到速度的峰值。姚教练说，如果能保持这样的一个节奏，百米的成绩肯定不会差。因为这样的全程节奏，是被数学家计算过的最为科学的状态。
所以，姚俊说博尔特的技术还有上升的空间。因为博尔特在加速能力上最强，而在起跑技术和后程节奏的把握上，还不如盖伊和鲍威尔。如果能将这三人的技术特点完美地集中在博尔特的身上，创造出9秒20的成绩，对于博尔特而言是完全可能的事情。
　跑步中的物理学
采访中记者还了解到，世界顶尖百米选手看似简单的跑步，其实还暗藏很多学问。比如他们迈步的轨迹是一个椭圆运动的轨迹。姚俊说，百米跑除了节奏的把握之外，双手的摆动以及脚下的迈步也是很有讲究的。一般来说，双手摆臂很多人都会做成一个单摆式的摆臂动作。这样的摆臂最大问题是当手臂摆动到最高点的时候总会有一个停顿。因为单摆运动，到最高处的时候，它的速度是零。这样的摆臂最大的问题是无法做到不断加速。就像秋千荡到一定高度会停顿一下，然后才往下摆。
现在国际流行的摆臂方式是做圆周运动。因为圆周运动可以不断地将速度提升下去。而脚下的迈步也是一样，追求一个圆周运动，但是由于人体在跑动中的半径是变化的，所以最终演变成了一种椭圆形的运动轨迹。
虽然短跑的技术还有革新和提高的空间，但是姚俊和钱竞光教授都认为，以人类目前的训练手段和训练理念，百米速度已经在极限的附近了。至于这个极限在哪里，谁也无法得到一个准确的答案。
电脑如何帮运动员体验极速感觉
当百米的极限速度提高到9秒58的时候，下一步人类的极限又该如何去突破呢？对于这个问题，姚俊给出了自己的想法。他说：“也许在将来，百米的训练将要从室外转入到实验室内。”
有了实验室后，我可以通过电脑程序设定，模拟出9秒50状态下的步频和步幅的感觉，让运动员在实验室中感受这样的状态。由于人类的机体是具有记忆功能的，当经过一定时间的模拟后，运动员再回到跑道上，他就可以尽量地去还原实验室的那种高速感，从而达到人体极限的再一次突破。
其实实验室训练法，在目前的顶尖高手中已经有所涉及。像鲍威尔、盖伊都曾前往日本，由日本的专家根据其生理特点进行各项测试。但是比起实验室训练法更具超前意识的，可能要算神经训练法了。
神经训练法是个什么训练法？
那么何为神经训练法呢？
就是通过各种方式调动人体的神经元，使得神经系统在比赛时，能够处于高度兴奋，并产生异常能量的一种方法。由于目前这种方法，尚无人进行研究，它的前景如何，目前也只是一个探索。姚教练说，自己曾经亲眼看见，一个神经病患者，在发病的时候，情绪异常狂躁，其爆发出的能量也是惊人的。他居然在瞬间将一根钢条掰弯了。事后，姚教练也尝试着去掰那根钢条，结果发现这根钢条，常人根本无法掰动它。为何一个神经病患者可以呢？究其原因就是其在发病的过程中，瞬间爆发出的能量非常惊人。这就是神经刺激的结果。如果这些能量能运用到训练中，那么人类极限再有一个质的飞跃也并非没有可能。
　　跳远：速度与力量结合的完美角度是多少
江苏女子跳远主教练朱华刚说，跳远的最终极限肯定是有的，但是具体的还没有研究过，过9米应该是没有问题。田径项目对天赋的要求比较高。现在美国的菲利普斯和南非选手莫库纳跳得比较好。一般来说，1米85-1米90是比较好的身材。
要取得好的成绩主要有三个方面的因素：速度、技术、心理。要取得好成绩，起跳时身体与地面成的角度也很关键，一般的运动员是16度、17度，优秀运动员则是在20度到22度之间。跳远运动员起跳时有比较适合的角度，这个夹角是人在起跳时的一刹那，水平速度和垂直速度产生的合速度与水平速度的夹角，22度是比较适宜的起跳夹角。这个起跳夹角是科研人员运用影像分析法，也就是通过观看录像画面分析高水平运动员的起跳，建立数字模型计算出合速度与水平速度的夹角。
还有就是腾体速度也很重要，所谓腾体速度就是脚离板瞬间的速度。有研究表示，跳远运动员在踏板的瞬间，其蹬力可以达到700多公斤。在落地的瞬间要把腿快速打开，尽量把脚跟举高，使脚远离身体的重心。
　跳高：人类摆脱地球引力的极限是多少
程胜利是江苏队的一名老跳高教练，说起跳高选手的选材，程导说，首先身材要高大，人要瘦。下肢尽可能要长一些，因为腿越长重心也就越高，过杆的时候也就更容易。最关键的是体重不能太大，因为这样受到的地球引力会小些，人也就容易摆脱引力。
跳高技术分为力量型和技术型。中国选手由于力量方面的天生不足，肌肉纤维没有外国人粗，所以主要走技术型路线。跳高技术中，速度很关键，因为快速的助跑能带来很大的惯性，起跳的助力除了来自身体的惯性外，还来自于摆动腿。摆动腿要提供给人体近60%的动力。但是速度越快，完成技术的难度也就越大。跳高的极限目前没有人预测过，就目前的世界纪录(2米45)来看，人类跳到2米70都还是有希望的。
其他体能运动的极限如何打破
短跑项目是体现了人的速度极限，而考验人体生理机能的运动项目还有很多，记者挑选了几个比较典型的挑战人的生理机能的运动项目，看看人类除了在速度上有所突破外，在其他方面是否也有突破的可能。
举重：
　人能忍受的压力极限是多少
国家男子举重队副总教练，两届奥运冠军占旭刚的主教练王国新表示，举重运动员的极限是有的，但是对于不同级别的运动员不一样。比如说，小级别运动员可以举起自己体重三倍出头的重量。至于要达到那样的极限，运动员需要在技术上和心理上的长期训练，主要还是在肌肉力量上下工夫。据王国新介绍，目前有运动员举起过260公斤的重量，而他预测人类举重的极限在270公斤。达到这样的极限则可能要20-30年。
王国新表示，很多人看举重比赛觉得举重就是靠臂力，其实举重是要求全身用力，双腿固定，用腰的力量把杠铃送上去，上肢用来起支撑的作用，身体的每一块肌肉都要用。同时，神经系统也会对运动员取得突破有影响，“杠铃的重量是永恒的，而人的情绪是变化的，情绪高不高直接影响肌肉的用力。”
身高在举重项目中就不具备多少优势，比如56公斤级的身高在150cm-155cm比较合适，77公斤级别身高在165cm-180cm之间就比较合适。因为如果是一个重量级的比赛，身高高的人肌肉就要比矮的人肌肉相对要少一些，这对主要依靠肌肉力量的举重来说就比较吃亏了。
而相同身高、相同重量的人，谁能举得更重，就跟每个人的肌肉横断面维度有关。肌肉横断面维度的大小由是肌纤维的数量和粗细决定的，肌纤维越多越粗，肌肉质量也就越好。一般来说，运动员的肌纤维要比普通人粗很多。肌肉力量好的爆发力就好。
我们运动，主要是为了改变我们自身的身体条件，使得我们的身体往更强壮的方向发展，以适应地球上的各种环境。即使这样，我们的身体还是要面临着各种挑战，比如疲劳、酷热、严寒、缺氧、疼痛……这些可能都是我们通过运动也无法改变的。
那么，除了运动时所要面对的极限挑战，还有哪些生理极限在等着我们？生理的极限能像运动极限那样不断被打破吗？本版主笔 快报记者 安莹
人体挑战自然的
能力有多强
◎人的身体能耐多少度的高温和低温？
◎人的生存极限是多少小时？
◎女人的耐受力比男人强吗？
　人一生心跳次数有定数吗
人体最重要的器官莫过于心脏，心脏一旦停止工作，生命也意味着即将结束，一切的生理极限也意味着终结。但是，人体的心脏不可能永无止境地跳动下去，它自身的运动也是有个极限的。曾经有些报道说，人的一生心脏跳动次数是有定数的，跳完了就生命结束了，这种说法是否有道理呢？
江苏省人民医院心胸外科医生周悦告诉记者，一生中心脏跳动次数是没有限制的，每个人根据自身的情况跳动的次数都不同，这跟人的生活环境有关，只要能提供人体足够运行的供血量就行。但是心脏跳动的频率是有一个极限的。
周悦说，每分钟心脏射出的血量可以用心脏的跳动次数乘以每次跳动的血量来计算完成。人体最快心跳极限一分钟220次，这时候的人已经濒临死亡，而运动员最慢一分钟40多次，这样的跳动数字能够满足人体的供血需求。超过这两个最快和最慢的数值，心脏就不能继续完成正常的搏血功能。科学研究发现，即使参加体育锻炼，在检测和评估锻炼效果时，都不可能超越这个极限。
不过，当心脏停止运动后，也并不意味人很快就死亡了，现代医学经常会用到电击方式，使得心脏恢复跳动。
为何有些人在使用电击后能够使心脏复活呢？周悦说，当心脏停止跳动时，体内的酶已经紊乱，需要用电击打散紊乱的酶，重新建立原来正常的生物链，才能重新恢复心脏跳动。一般情况下，心跳停止四分钟后是极限，人体可能由于脑部无法得到血液、氧气而死亡。
什么样的极限温度下人还能生存
　地球上之所以适宜万物生长，就因为它有适当的气候条件，适宜的温度也是重要因素之一。那么，人体对温度究竟有着什么样的忍受力呢？
为了研究人类所能耐受的最高和最低温度？第三帝国(纳粹)曾经残忍地用活人体实验，而最终这场实验也没有得出结果。南京医科大学解剖学教授表示，我们只能根据医学文献记载来推测人类耐受温度的极限。
人到底有多大耐热潜力？目前记载，人体置身其间尚能呼吸的温度最高极限大约116℃，科学家曾对人体在干燥的空气环境中所能忍受的最高温度做过实验：人体在71℃环境中，能坚持整整1个小时；在104℃时，则仅仅能坚持26分钟。
不过，人体的热感还与空气湿度有关，当空气湿度达到一定程度时，即使气温刚高过28℃，人也会感到闷热；温度再高时，便会发生中暑昏迷。不过当人们穿着衣服时，衣服造成一种“次环境”，人的忍耐力会提高一些。
而反之，人体对低温的极限又是多少呢？
中山大学人类学博士陈华告诉记者，人类本质上是一种热带动物，寒冷对于人体是一大挑战。人体遇到寒冷时，皮下毛细血管会马上收缩，减少血流量，于是寒意便油然而生，如果血液停止流动，人就会死亡。英国研究表明：水温在0℃时人可以忍受15分钟，5℃时人可以忍受1小时，10℃时能呆3小时，25℃时能呆一昼夜。
　人自身体温的活命底线
人体对外部的温度有个挑战极限，而对于自身的温度也有一个极限。体温是人体必需的条件，体温是通过人体内的葡萄糖消耗而产生，能量分两种形式储藏，一种为普通热能，另外一部分的能量储藏在ATP里(腺嘌呤核苷三磷酸)，在人体生理代谢的运转中，ATP时刻不停地给身体提供能量。
相比人类能耐环境热116℃，如果人的体温超过42℃，人体内的蛋白质就可能会凝固，人体“大厦”将毁于一旦。为什么温度高了反而会凝固呢？
周悦解释说，维持人类身体机能的“工具”是酶，酶需要在一定温度下才能保持活性，一旦人体体温超过这个极限，酶失去活性，就会停止工作。周悦说，如果人体体温低于28℃，大脑就会缺氧，并停止给心脏供氧，这时人就会死亡。临床上，在体温为28℃的深低温下，心脏停止跳动15分钟，就是极限。
人类的视距可达到无限远
为了让自己适应世界，人体还配备了一个重要构建，这就是眼睛，让我们能够与外界交流。但人们不禁疑问，人的视力范围究竟有多远，我们的视力有极限吗？
江苏省中医院眼科专家告诉记者，眼睛的构造就跟照相机或放大镜的原理相似，只要能在眼中成像，不管多远的距离我们都能看到，主要跟我们观察到的物体的大小以及光线的照射有关。所以当天气晴朗时人眼观察的距离就远，而有雾、雨天、黄昏时候，看见的距离要大为减小。一双正常的眼睛，其视距可达到无限远。晚上你能看见距地球38万多千米的月亮，甚至远达亿万光年的星星，就是明证。
但肉眼的分辨能力是有限的，而且差异非常大。就好比有些相机的分辨率低，拍到东西就模糊。据测试，视力正常的人，其分辨率约为二千分之一至五千分之一。
情侣耳畔的喃喃低语是多少分贝
我们能听到下雪时雪花落地时的轻擦声，在酒吧里震耳欲聋的音乐声也让人感到十分过瘾。那么人就能听到最高和最低的声音是什么呢？
这和人耳的结构有关系，人是靠耳朵里耳蜗的纤毛与声音共振，来感觉声音的，能共振的频率是有限的，过高和过低的频率就听不到了。专家告诉记者，人的耳朵能听到的音频是20HZ—20000HZ；低于20HZ是次声波，超出20000HZ是超声波。但是在现实中，35HZ是人的听力下限。20—34HZ的声音人虽说听不到，但是身体可以感受到。
除了频率，分贝也是考查人们听觉的指数。分贝是声压级的大小单位，声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音，20分贝以下的声音，一般来说，我们认为它是安静的，当然。20—40分贝大约是情侣耳边的喃喃细语。40—60分贝属于我们正常的交谈声音。60分贝以上就属于吵闹范围了，70分贝我们就可以认为它是很吵的，而且开始损害听力神经，90分贝以上就会使听力受损，而呆在100-120分贝的空间内，如无意外，一分钟人类就得暂时性失聪(致聋)。
　生理极限 理论与实际差距大
生命中还有很多极限我们无法预测，不管是什么极限，这些极限是否能像运动极限那样可以被打破呢？
研究人类学的陈华告诉记者，理论和实际的差距很大。很多生理极限的理论数据和现实往往有很大差别。
比如说，关于“你有多耐寒”的测试表明，人体所能承受低温的理论极限为零摄氏度，此时人体组织将结冰，所有细胞受到破坏最终导致人死亡。但实际上当人类体温降至20℃时，心脏活动会完全停止，须借助电击才可恢复心跳。
虽然测试表明理论极限数值往往高于人类纪录，但并不代表前者不可逾越。比如“失血量”，科学家说，正常成年人体内共有3.8升至5.6升血液，如果短时间失血量达到40%，将威胁生命。如果人体流失50%的血液，会直接导致死亡。
然而，人类在存活条件下的最高失血量纪录竟高达血液总量的75%。1987年，癌症病人梅利莎·克斯罗斯基被测出体内仅有0.9升血液，相当于她血液总量的25%。
此外，理论上，如果一个人被600只蜜蜂蜇咬，就只有50%的存活率。而迄今的纪录是有人被2243只蜜蜂蜇咬后仍存活。
人的生存极限究竟是多少小时
汶川大地震中，人类生存极限不断在刷新，奇迹不断在出现——107小时，148小时，164小时，178小时，197小时……就在今年6月17日，贵州晴隆县新桥煤矿发生透水事故，三名矿工在井下被困25天约604小时之后竟奇迹般获救，人类生存极限不断在刷新，生还奇迹不断在出现。72小时还是不是人类的生存极限？
南京医科大学的专家告诉记者，72小时只是我们从医学的角度已经认识到的生理极限，并不能说明人的生存极限只有72小时。每个人的生命极限都可以不同。有坚强的人在强大的意志力的支撑之下，他的生命极限可能会到10天，甚至是超过10天。其实，在地震72小时后，进入第四天，只要有水、有空气以及凭着关键的意志力的支撑之下，很多人都是可以存活7天到7天以上的。
人的生理和心理有一个压力承受极限，对于这次矿工被困25天约604小时后还能生存，是因为他们的生理素质强于常人，还是因为他们有着超凡的意志力？南京资深心理咨询师刘多告诉记者，人的生理承受力和心理承受力密切相关。意志越坚定，忍耐力越强；心理承受能力的高低决定了生理承受能力的高低，二者成正比关系。当然，我们不能孤立地评价到底是生理承受能力还是心理承受能力谁更重要，正确的说法是在同等条件下，良好的心理素质和心理应对技巧是困境中求生的必备条件。
非洲人为何身材苗条、四肢较长
人类在面临恶劣气候的环境压力时，通过各种反应形式，以对自身有利的变化来应对这种压力，使得自己能更好地生存下去。人类的这种潜能，可以适应任何环境。
陈华告诉记者，人的体型随着环境气温而改变。在十九世纪，有两位生态学家注意到人类的体型与环境气温的相关性。伯格曼认为，两个体型相似的个体，体型较大者单位体积的表面积较小，较易保存热量，因而较容易适应寒冷气候，体型较小者单位体积的表面积较大，较易使热量散发，因而较容易适应酷热的环境。因此，生活在酷热气候中的人群，他们的体型较小，而生活在寒冷气候中的人群，他们的体型较大。
陈华告诉记者，在炎热地区，人类的躯干较苗条，四肢较长，以增大体表面积，有利于散热；而在寒冷地区，人类的躯干较壮实，四肢较短，以减少体表面积，有利于保存热量。我们可以看到，在非洲撒哈拉邻近地区生活的居民，有苗条的躯干和修长的四肢，而在北极地带生活的因纽特人却有壮实的躯干和较短的四肢。
人类体型方面的这种差异是一种遗传适应，是自然选择的结果。有人用12位男子做实验对象，让他们在炎热而潮湿的环境下做4个小时体操，他们的出汗率非常高，但降温的效率较低。当他们适应气候之后，在十天后进行同样的实验，结果表明，他们的出汗率下降，他们体温上升的幅度降低。这种现象是对酷热环境的生理适应。
为什么女性的生命极限比男性强
人类为了发掘人体潜在的极限潜能，对自身做出了最艰辛的超越人体极限的挑战：法国人居伊·德拉热靠双腿游过大西洋，双手搭在一皮筏上，全程达1000多海里，耗时55天；瑞士人比德·埃吉曼穿越世界最热的“火炉”——死谷，行程508公里，耗时8天零13个小时；古巴人皮平·费雷拉斯屏息潜入130多米的深海里，在海底停留2分11秒；中国人王刚义在南极成功横渡长城湾……
医学研究表明，如果一个人可以让自己的大脑控制身上的每一块肌肉，同时向一个方向用力，而又不产生力量分解的话，那么人的力量可以推动比自己的体重高出1.5万倍的东西。另外医学家们发现，人体的极限男女有别：在遭受同等的打击，如疾病、饥饿和疲劳等，女性的耐受力要比男性强。这一方面与女性体内的激素有关，也与女性体内脂肪较多有关。
人类从诞生的那一刻起就从未停止过对自身挑战的步伐，在对自我的挑战中，人类逐步完善了自我、强大了自我。生命无极限，人类的适应性非常强大，生理极限的终极极限在哪里，也许只有在科学的指引下不断探索，未来的某一天才能揭开这伴随人类直到永久的亘古之谜。