去年，短跑名將博爾特讓體育迷們看得目瞪口呆，他再一次刷新自己100米短跑的前世界記錄，成績提高0.11秒。由此而來的問題是，人類的速度極限到底是多少？
人體的12個極限
人體的12個極限 - 探索人體的12個極限
出於好奇，美國加利福尼亞州斯坦福大學的馬克‧丹尼決定對這個問題一探究竟。他對上世紀20年代以來的各種田徑比賽記錄（包括賽狗和賽馬的成績）進行詳細的研究，結果發現許多賽事成績的提高都有類似的軌跡：先穩步提高，然後停留在一個穩定區域。例如，參加肯塔基德比馬賽的馬匹到1949年就抵達速度的巔峰，從那以後，即使成績有提高也是微不足道，而且越來越罕見。
人類運動員似乎也遵循這樣的軌跡。女子100米成績在1977年接近巔峰；男子短跑成績還在提高的過程中。丹尼表示，從他建立的其他賽事模型來判斷，這中趨勢很快將達到極限。他預測9.48秒將是男子百米成績的極限，這比博爾特創造的新記錄僅差0.1秒。丹尼說表示，「如果博爾特保持自己的發展勢頭，很快就會抵達這個極限。」
是什麼束縛了人類速度的提高？據丹尼估計，原因很簡單，就是運動員的力量與體重的比率。一旦超出某個平衡點，更強健肌肉和更長四肢的優勢就會被提升更大負荷需要更多能量消耗所抵消。
探索人體的12個極限 - 人的注意力能集中多長時間？
我們大多數人都面對過這樣的挑戰：趕在最後期限之前完成論文、在辦公室加班處理危機到深夜或者長途驅車趕往某個目的地。那麼，在大腦需要休息之前，我們在心理上究竟能堅持多久？
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對於需要全神貫注投入到自己工作中去的職業，如卡車司機、電廠操作員或飛行員，12小時是個極限。不過，對於醫生來說，進行複雜的外科手術可以比這一極限多幾個小時，雖然時間最長的手術往往由不止一個團隊來共同承擔。
在 2004年以前，上週末班的英國醫生常常要從週五早晨一直工作到下星期一晚上。在總共80個小時的過程中，他們充其量能小睡幾個小時，最糟糕的時候，甚至沒有時間去合眼。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：「我們絕大部分時間裏一直在工作。」
隨著時間的流逝，人的專注程度會跟著下降。於是工作效率會越來越低，做決策所耗費的時間會更長，失誤也開始增加。美國賓夕法尼亞大學神經系統專學家戴維‧丁格斯說：「人的警覺度是對疲勞最為敏感的指標之一。」
有些工作需要從業者有高度的警覺性，丁格斯的研究團隊利用核磁共振成像技術對他們的大腦進行了研究。隨著他們的反應變得遲鈍，大腦某些部位的活動開始減少。丁格斯發現，可以根據受試者右額葉頂血管裡的血流量，預測他們在測試中的表現。
探索人體的12個極限 - 人在真空狀態下能堅持多久？
我們是通過慘痛的教訓才確切地了解到，人在突然陷於真空狀態下能堅持多長時間。1971年，蘇聯聯盟11號飛船的一個閥門發生故障，飛船突然減壓，造成3名宇航員遇難。當時飛船位於168公里的高空，正準備重返地球大氣層。調查結果顯示，聯盟11號飛船內的壓力突然下降至零，一直到進入大氣層，這一過程延續了11分40秒。宇航員因為缺氧，在30至40秒鐘內便生命停止。美國宇航局前航天飛機乘員保健醫生喬納森‧克拉克介紹說：「把氧氣送入大腦，需要氧氣和空氣壓力的通力合作。」
不過，如果身陷真空環境的時間更短，還是有可能被搶救過來。1966年，美國宇航局的一名技術人員正在真空室測試太空服，突然，室內氣壓降至3.65萬米高空時的水平。他立刻在12至15秒內失去知覺。事後，他能回憶起的最近一件事是，舌面上的唾液被汽化。這是因為水在低氣壓條件下會被蒸發。幸好27秒鐘之後，真空室的氣壓重新回到相當於4200米高空的水平，這位技術員才恢復了知覺。他的臉色雖然還顯蒼白，但健康並沒有什麼大礙。
當身體外面的氣壓降低之後，血液中會出現氣泡，數分鐘內變會殃及肺部。由於氮已經從血液中溶出，數小時內神經系統變會遭到損害。氣壓的驟然下降對人體的傷害是致命的：被困在肺部的空氣將在幾秒鐘內發生爆炸。不過，據克拉克介紹，如果以更平緩的方式進入接近於真空的狀態，而且身邊有緊急醫療團隊的護航，堅持一分鐘還是有獲救的可能。
探索人體的12個極限 - 我們究竟能記住多少東西？
對我們大多數人來說，要記住11位數的電話號碼已經有相當的難度，然而，在2005年最優秀的記憶記錄保持者中國人呂超，能準確地把圓周率背誦到小數點後第67890位。但是，與大腦的實際容量相比，呂超的表現到底如何呢？
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我們吸收信息的能力相當驚人。1986年新澤西莫里斯頓的貝爾通信研究所的托馬斯‧蘭德爾進行過一些研究，他不僅想了解人在檢視圖片和文本時會儲存下多少視覺和文字信息，還希望知道受試者遺忘的速度有多快。他經過研究作出這樣的估計：普通的成年人一生中儲存的這種信息約125兆字節，足足相當於100本《白鯨記》的內容。
按照正確的先後順序準確無誤地將一長串數字記住，遠比牢記有相互關聯內容的文本或圖像難度更大。要尋找對單一內容的記憶極限，對那些記憶冠軍所借用的記憶技巧進行研究也許會給我們帶來啟發。
他們當中很多人會利用符合幫助記憶。當他們開始對數字進行記憶前，總會把某個人或某種物體與從0000到9999等四位一組的數字聯繫起來。於是，圓周率的中數字就被轉化為與這些人或物有關的序列，然後再把這些人或物編織成一個故事。這樣做不僅能讓一組無序的數字變得趣味十足，而且也鞏固了記憶效果。
呂超記住40000位數的圓周率大約用了1000小時。按照這一速率，一個人不管他的記憶力有多麼優秀，假設從20歲開始背誦圓周率，每天用12個小時，那麼到他70歲生日的時候，就能夠背到約第876萬位。
探索人體的12個極限 - 人能忍受多低的溫度？
人類厭惡寒冷是有原因的：我們修長的四肢容易導致散熱，而拙於保存熱量。因此，人類最早進化於嚴熱的非洲大草原，是非常有道理的。對人體調節體溫頗有研究的英國樸次茅斯大學的邁克‧蒂皮頓指出，在那裏即使沒有禦寒的技術性手段，如衣物、暖氣和房子，人類依然可以自在地生存。
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在寒冷中生存下來的關鍵就要保持身體核心部位的溫度，這通常為37攝氏度，然而這一溫度下降的速度卻也令人驚訝。加拿大渥太華大學的生理學家弗蘭‧奧斯哈曼介紹說，在潮溼颳風的情況下，20攝氏度的環境溫度就能造成體溫過低。
在天氣寒冷的時候，身體開始顫抖，血液停止向四肢外流。只要身體核心部位的溫度下降2度，體溫過低症狀就會出現：首先人開始失去知覺，隨後心率失調。一般情況下，體溫降到24度左右，心臟會停止跳動，生命隨之消失。但也有人在身體核心溫度降到更低的時候倖存了下來。安娜‧巴根霍姆是這些人中的極致，她的體溫一度降到13.7攝氏度，當時她不慎落入一條結冰的溪流中，被困80分鐘才得救。
流動的冰水讓她的體溫急劇下降，很快她呼吸消失心跳停止，由於此刻她的大腦基本上不需要什麼氧氣，這讓她獲得了完全康復的機會。
探索人體的12個極限 - 不吃不喝能支撐多久？
一個人在沒有水和食物的狀況下能支撐多久？理論上，只有當身體消耗完儲存的脂肪、蛋白質和碳水化合物，能量枯竭而停止工作。2003年大衛‧布萊恩在倫敦進行過絕食表演，當年指導他實施饑後恢復性進餐的營養醫生杰里米‧鮑威爾‧泰克認為，生命消失並不需要等到體能完全耗盡：「他很可能早就魂歸西天了。」肥胖者可能活得更長，條件是體內要有足夠的水溶性維生素B來幫助轉化儲存的脂肪。因此，很可能一個人已經餓死，而軀體仍然肥胖。
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創造最長時間不進食記錄的是愛爾蘭絕食抗議者基蘭‧多爾蒂，1981年他在粒米未進73天之後離開人世。在有水和維生素補充的情況下，有人不吃東西熬了一年多。鮑威爾‧泰克解釋說：「30多年前，這是一種非常時髦的減肥方法。」
如果只有維生素而沒有飲用水，生存的時間會大大縮短。一個人不進食可以指望熬過數週，但如果沒有水喝只能支撐數天。馬薩諸塞州內蒂克美國陸軍環境醫學研究所的邁克爾‧薩瓦卡說：「這取決於水分流失的速度。」缺少水分，體內的血液量會下降，血壓也會隨之降低。血液會變得越來越粘稠，致使血液無法被輸送到身體四周，作為補償人的心率就會加速。即使在涼爽的環境中，人不喝水，支撐時間最多無法超過一週。
探索人體的12個極限 - 人不睡覺能堅持多久？
1963年12月28日早晨6點，加利福尼亞州聖地亞哥市的17歲學生蘭迪‧加德納一覺醒來，精神飽滿地離開了家。他再次進入夢鄉是在1964年1月8日，也就是說他長達11天沒有睡覺。
加德納打破了以前260小時不眠的記錄，創造出連續264小時不睡覺的最長記錄，而且是經過科學驗證的。1965年，加利福尼亞州斯坦福大學醫學院的睡眠研究員威廉‧德門特寫過一篇文章專門描述了這一過程，當時他雙眼未合陪同加德納度過了最後三天。
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加德納經歷了情緒波動、記憶力和注意力下降、協調能力喪失、語言含糊不清並產生了幻覺，不過其他方面一切正常。他11天未眠之後的第一覺僅持續了14個小時。
根據德門特介紹，加德納在那段『不眠期間』沒有服用任何興奮劑，不過他需要有人陪在身邊以保持清醒。如果沒有別人相助，你在熬過36小時之後就必須奮力與自己抗爭以保持清醒，到48小時後，你會無法抵擋墜入夢鄉的欲望。
不過，在你最終上床睡覺之前，你可能已經打過幾個「小盹兒」：被剝奪睡眠的人會時不時地墜入「小盹兒」。雖然你時常睜著眼睛，但在你不經意之間，片刻的小睡已經出現。如果除去小睡的時間，加德納究竟支撐了多長時間？這個問題無人能給出確切的答案，不過我們能確切知道的是，剝奪睡眠最終會產生致命的後果。無法得到睡眠的實驗鼠兩週後變命喪黃泉，比餓死所需的時間還短。
讓人多長時間不睡覺才足以致命？目前還沒有記載。不過有一種遺傳病被叫作致死性家族失眠症，已經暗示出存在一個最大極限。這種疾病會逐漸剝奪患者的睡眠能力，使他們在3個月內喪失生命。
探索人體的12個極限 - 人能承受多大的重力加速度？
你在乘坐過山車時，會體驗到一種俯衝而下、頭暈噁心的感覺，那種短暫的重力加速度峰值達到5個G。為了不造成遊客暈過去，過山車的滑道必須經過特殊的設計。
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我們對重力加速度的承受能力，不僅取決於加速度或減速度變化大小和持續長度，還取決於我們身體對方向的適應能力。我們最容易受到作用於雙腳方向外力的傷害，因為這會讓血液湧出大腦。通常情況下，當垂直加載於身體的重力加速度達到4至5個G的時候，只要持續5至10秒鐘，就會導致『隧道視野效應』，接著便會失去知覺。
噴氣戰鬥機的垂直重力加速度可達到9個G。飛行員能承受這種重力的能力越強，他在空戰中取勝的機會便越大。有些飛行員會穿著「重力加速服」，它有助於讓雙腿的血液流向大腦。能承受最大重力加速度的人常被稱作「G怪物」。總部位於英國的奇奈蒂克防務公司生物學家亞力克‧史蒂文森認為：「有些人確實能在6個G的環境下頭腦非常清醒。」一般的人當重力加速度達到3個G便會暈過去。
飛行員可以為自己身體超常的重力加速度忍受力而感到自豪，這種能力是在離心機內鍛練出來的，奇奈蒂克公司在英國漢普郡法恩伯勒就有一台這樣的離心機。經過訓練的飛行員能學會收緊腿部和腹部肌肉，促使血液流向上半身，他們還會用特殊的呼吸方式，彷彿努力排便的樣子，來升高血壓。
有人承受過的最大垂直重力是31.25G，為了達到這個目的，美國宇航局醫生弗拉納根‧格雷進入了一個特製水箱，以便給他的身體加壓，幫助他承受那麼大的重力加速度。保持水平重力加速度最高記錄的是美國空軍的先驅者約翰‧斯塔普，該記錄是他在上世紀40年代末乘坐火箭搭載裝置時創造的。在其中一次測試中，他經受了46.2G的考驗。
探索人體的12個極限 - 人的登高極限是多少？
海拔高度會對人體產生非同尋常的影響，在大多數情況下，高海拔的地區空氣裡的含氧量會下降。人體細胞需要氧氣才能保持活力。海拔過高，輸送肺部氧氣給細胞的血液蛋白即血紅蛋白將無法吸收到足夠的氧氣，結果會導致體能出現『赤字』。
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大腦對氧氣含量非常敏感，這也是為何高原病的第一症狀是頭痛目眩的原因。人如果長時間停留在海拔超過5000米的地方，就會導致肌肉萎縮、肺部和大腦產生積液的風險會顯著增加。超過7500米的高度，嚴重缺氧會造成失去知覺，最嚴重的會導致死亡。
如果人們在高海拔環境下生活，後果會如何？我們知道，玻利維亞有將近一半的人口生活在高原地區生活，海拔超過4000米。不過，如果在高，就會出現問題。智利一些地區的礦工要在5800米的高原上工作好幾個星期，結果他們喪失了生育能力。英國南安普敦大學的麥克‧格洛科特指出，這也許是高海拔的環境抑制了男性生育能力。
大部分人都能適應高海拔環境，但必須得花時間。最好的經驗法則是，你登得越高，停留的時間應該越短。如果你突然登上8848米的珠穆朗瑪峰，而不是逐步慢慢上來，可能不出2分鐘就會倒斃。
只有為數不多的人可以在沒有氧氣補充的條件下登上珠峰。1999年，巴布‧奇裡‧夏爾巴在珠穆朗瑪峰缺氧環境下停留了21小時，創造了世界記錄。格洛科特認為，奇裡‧夏爾巴也許天生就具被同高海拔打交道的能力。
超出了怎麼樣的高度人類會無法生存？也許珠穆朗瑪峰已經非常接近這個極限了。迄今為止，只有一個人在冬季沒有佩戴呼吸裝置的情況下登上珠峰。格洛科特介紹，那時隨著氣壓的下降，空氣裡的含氧輛更低。「我認為9000米高度應該是人類的極限。」
探索人體的12個極限 - 人最多能夠舉起多少重量？
世界上有記載的大力士是英國人安迪‧博爾頓，他將457.5公斤的物體從地面提升到大腿部位。
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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其力量可能是普通人的5倍至6倍。一般人要將45公斤的重物舉過頭頂非得用上吃奶的力氣。舉過頭頂的最高記錄為263.5公斤。
那麼，人能舉起的最大重量究竟是多少？美國洛杉磯南加州大學的托德‧斯庫羅德認為，我們已經接近了舉重的極限。他說：「回顧以往的最高舉重記錄，你會發現，雖然成績略有長進，但已經開始進入平台區。如今的舉重運動員，包括那些服用類固醇的選手，差不多接近了人類體能的極限。」
受制於極限的因素是人的肌肉。舉重者無法舉起某個重量是為了不讓身體遭到傷害，他只是無法承受那個負荷。有時候，舉重者硬挺，結果往往靠近肌腱附近的肌肉纖維撕裂。
因此，舉重運動員的優勢是能夠有效控制自己的肌肉。人體有天然的抑制機制，避免身體因所舉物體過重而傷及自身。這一目的是通過控制同一時間激活一定數量的肌肉纖維加以實現的。舉重運動員掌握了如何抑制這些信號，利用它們在舉重過程中讓更多的肌肉發揮潛能。
除此之外，成功的關鍵來自訓練，雖然遺傳因素也扮演著十分重要的角色。前舉重運動員瓦瑟曾經認為：「四肢短小的人力量更大，此外也有一些人他們的肌肉纖維數量要超過其他人。」
探索人體的12個極限 - 人體最多能夠承受多強的輻射？
1987年9月，兩名巴西男子走進戈亞尼亞一座廢棄的醫務所，拆下一個他們自認為非常值錢的配件。不到一天，兩人出現嘔吐症狀，接著出現腹瀉和眩暈。他們還蒙在鼓裡，這個被廢棄的設備實際上是一個用於治療癌症的高輻射源。
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廢品收購商德瓦爾‧費萊拉對這個能在黑暗中發出藍光的玩意兒產生出濃厚興趣，花錢買下了這個輻射源。費萊拉將這個馬克杯大小裝有粉末狀物質的罐子陳列在飯廳，並邀請親戚好朋友前來觀賞。他們還用手去觸摸粉狀物，並塗抹在身上，把自己變成狂歡節的熒光棒，有人甚至將這種放射性氯化銫當作鹽帶回家。然而，不出一個月，費萊拉的妻子、6歲大的侄女以及他的2名員工都因急性輻射綜合症而命歸西天。在這起事故中，受到放射性物質污染的人總共有249個。
衡量輻射量大小的單位是希沃特，在計算時還應考慮輻射的種類和遭受輻射身體面積的大小。會讓受害者在幾天內斃命的輻射量大約在4.5至6希沃特之間。鑒於我們每年受到天然輻射源氡照射的平均值僅為2.4毫希沃特，4.5至6希沃特可以說是巨量了。
2 個希沃特左右的輻射量便可致人早逝，6個希沃特的量很可能讓人即刻斃命，然而，費萊拉遭受到7個單位的輻射侵害，卻幸運地活了下來。他於1994年因酒精性肝硬化而離開人世。沒有人能確切的知道為什麼費萊拉在遭受如此高劑量輻射的情況下會大難不死。最有可能的一種解釋是，與妻子相比，他的大部分時間是在戶外度過，這讓體內受傷細胞獲得時間進行自我修復。
探索人體的12個極限 - 人憋氣的最長時間是多少？
大多數人憋氣的時間很難超過一分鐘，相比之下，法國人斯蒂凡‧米弗蘇卻有超強的自我控制能力。去年6月8日，他一口氣憋了11分35秒，創造了「靜態呼吸暫停」新的世界記錄。
參賽選手將臉浸泡在冰涼的水池中，這麼做並不是為了防止他們作弊，而是激發起他們體內哺乳動物具有的潛水本能。當你把面部浸泡於冷水時，表面血管開始收縮，迫使血液從肢體末端回流到心臟和大腦。於是，你的心率下降，減少了把氧氣泵向全身的速率。經過訓練，憋氣高手能把心率降低到常人的一半。
在長時間憋氣前做好過度的換氣準備動作也同樣至關重要。因為大腦會時刻監測血液中二氧化碳的含量，並依此作出何時觸發呼吸反射的決定。迅速的深度呼吸能夠將二氧化碳排出體外，讓你在達到身體極限前儘可能延長憋氣的時間。此外，擁有容量較大的肺是也是一種天然優勢。
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那麼，我們是否已經達到了憋氣的極限？瑞典隆德大學生理學家約翰‧安德森給出的答案是否定的。他對潛水員憋氣的情況進行了深入研究，認為：「優秀的潛水員者的憋氣時間有望延長到15分鐘左右。」
然而，過長時間的憋氣可能導致危險。安德森發現在陸地上嘗試「靜態呼吸暫停」會導致血液中被稱作S100B的蛋白質含量提高37%，這種S100B蛋白質是缺氧性腦損傷的標誌。安德森強調指出，雖然這種蛋白的升高幅度尚遠低於在缺氧症中發現的水平，但長期從事靜止憋氣活動，會對生理機能帶來損傷。
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