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  • 人类极限

    挑战人类极限不但是指人类的运动极限,还包括人类能够承受各种极端环境打击的生理限度,如:意外伤害、疲劳、饥饿、干渴、酷热、严寒等多重因素。科学家一直在探索人类的这些极限,取得了一些数据。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    概 述: 承受各种极端环境打击的生理限度 简 介: 自身速度极限 专注度极限
    太 空: 国际空间站

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    简介/人类极限 编辑


    人类极限人类极限
    人身体的许多潜力,至今仍处于不断研究与开发中。英国《新科学家》杂志近日发布最新版本的“人体12大极限”,并指出,人类不断挑战自己、更新自己的身体极限纪录,对于我们了解自身具有非常重大的意义。 

    从人的感官出发,我们可以发现有一种超越第六感的感官,那可以描述为一种以心灵感应出发的而又发自人自身的一种确实存在的一种感官

    分类/人类极限 编辑

    自身速度极限 


    博尔特博尔特
    最快的速度是百米9.48秒。美国斯坦福大学研究人员指出,速度依赖于人体强健的肌肉和修长的四 肢,由于人体具有一定的重量,所以每提高一秒钟速度,都会增加一定的能量消耗。速度与能量消耗的比值是有限的,这一极限可能是百米9.48秒。

    女子百米世界纪录保持者短跑女皇乔伊娜的丈夫,美国田径专家柯西曾经做出过9秒76将是人类百米极限的论断,但他现在已经修正了自己的观点,他认为新的科学理念总让人难以想象,所谓的极限只是在原有训练水平下的极限。“当科学技术、训练理念发生天翻地覆的变化,天知道会发生什么。”柯西说道。

    与体育运动专家、9秒9、9秒8、9秒7这样看似“保守”的预测不同,数学、物理、生理学专家对百米极限有更激进的观点。旅居德国的荷兰数学家阿尹马鲁教授通过复杂的计算推断人类百米极限为9秒29,这是理论上的最快速度,纯理想状态下的产物。考虑到人身体对抗空气的阻力、肌肉负荷能力、蹬地获得推动力所消耗的力等因素,“数学派专家”认为9秒64是更合理的速度,因为人不可能消灭空气阻力,人的肌肉韧性也是一定的,如果速度过快,肌肉将会撕裂。

    为了在2008北京奥运创造辉煌,盖伊、鲍威尔博尔特目前都把状态调整到了巅峰,这三名百米新理念的代表人物无疑很有机会突破9秒70大关。现在的百米运动员不再追求模板式的体型和动作,盖伊有着疯狂的摆腿频率、鲍威尔上半身力量很强、博尔特身材瘦长步幅大,事实上,他们都有些颠覆传统、天赋异禀。正是由于他们迥异于传统风格,所以没人知道他们究竟能跑多快。

    专注度极限


    专注度最多能持续12小时。美国宾夕法尼亚大学神经系统学家戴维?丁格斯发现,随着时间推移,人们的反应会越来越迟钝,大脑某些部位的活动也慢慢减少。对于大部分人来说,注意力最多能集中12小时,时间越长,注意力降低越多。

    记忆极限


    记忆极限记忆极限
    最大的记忆极限是100本《白鲸记》。《白鲸记》是著名作家赫尔曼·梅尔维尔的一本小说,其100本相当于125M的信息存储量。贝尔通信研究公司专家指出,这是成人一生中最大的记忆极限。   

    英国《独立报》14日报道说,研究人员首次计算出了人脑的记忆容量,发现人脑在这方面的能力超过所有的电脑。那些预言电脑的能力将超过人脑的人已经能够被证明是绝对错误的。 

    报道说,在《大脑与思维》杂志发表了上述计算结果的科学家们说,尽管最大的电脑的记忆容量是1,000,000,000,000个字节(10的12次,即方),人脑的记忆容量的字节数则大到10后面跟8432个零。研究人员说,记忆是自然智慧的基础,而人脑的记忆容量至今还是个谜,因为没人能建立合适的计算模型将其测算出来。人脑中神经元的数量是已知的,大约为1000亿个,许多分析家以此为基础提出了电脑不久将超过人脑的观点。但是研究人员并不局限于这个角度,他们运用一系列运算法则,计算出了人脑的记忆总量,其中包括不同神经网络的庞大数量,这项发现可能会改变电脑设计的思路。今后的电脑可能不是增加字节,而是模仿人脑,特别是更加注重神经网络

    真空极限


    真空状态下最多能活一分钟。当处于真空状态下,人一般会在12—15秒内失去知觉,1分钟左右死亡。专家指出,空气消失会导致外部压力降低,血液中形成气泡,肺部最先受损,然后氮气从血液溶出,导致神经系统受损。

    体温极限


    体温极限体温极限
    最低体温极限:13.7摄氏度 

    人的核心体温为37摄氏度,一般来说,外界温度在20摄氏度左右,就能引起体温下降。一旦体温降到36摄氏度,人的反应和判断能力都会削弱;降到35度走路会觉得困难;降到33度的时候,人会失去理智;30度的时候,人们则会失去知觉。核心体温达到24摄氏度时,心跳则会停止。不过,目前已知的世界最低体温纪录是13.7摄氏度。 

    最高体温极限:大约46.5℃  

    解疑:这也是个有实例证明的结果。在1980年,美国佐治亚州亚特兰大的气温为32.2℃,52岁的威利·琼斯因中暑住进了亚特兰大的格拉迪纪念医院,当时他的体温达到的最高记录为46.5℃,经过24天后才完全退热。 

    提示:正常人腋窝温度的上限通常为37.4℃。如果发热,最高不过达到42℃。

    环境温度极限


    环境温度极限:大约116℃解疑:这是人体置身其间尚能呼吸的温度。 

    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82℃时,能坚持49分钟;在93℃时,能坚持33分钟;在104℃时,则仅仅能坚持26分钟。但是,据有关文献记载,人体能忍受的极限温度似乎还要高一些。

    承受重力速度极限


    能承受的最大重力加速度是31.25g。当过山车俯冲而下时,人仅仅承受了5倍的重力加速度,就会头晕、恶心。人承受重力加速度的最大纪录是31.25g,如果未经训练的话,一般在承受6g的时候就会失去知觉。

    海拔极限 


    可到达的最高海拔是9000米。高海拔会导致人体缺氧,高原病的第一反应就是头痛眩晕。英国南安普敦大学专家麦克·格洛科特表示,人如果长时间呆在海拔超过5000米的地方,会导致肌肉萎缩、肺部和大脑积液风险显著增加、男性生育能力降低。

    噪音极限


    125分贝的声音会让人觉得头疼,人类能够忍受的声音是160分贝,一旦超过这个数字,你的耳膜可能已经破裂。  

    人类迄今为止记录到的最大声音是1883年印尼喀拉喀托火山爆发时的声音,当时它的分贝达到了180。声音过大会对人的内部器官造成损伤。如果人在20公里的范围内听到200分贝的声音,压力波会损害他们的肺部,导致外部空气进入血流,引起致命的肺栓塞。 

    理论极限:200分贝  

    目前纪录:175分贝。美国研制的T-429战术爆炸震晕手榴弹。它在距离2米的地方会产生175分贝的声响。

    力量极限


    力量极限力量极限
    最多能拿起457.5公斤重物。美国洛杉矶南加州大学专家指出,人最终能举起多大重量取决于肌肉纤维数量,一般来说,四肢短小的人力量更大。


    心跳极限


    心跳极限:1分钟220次 

    解疑:这是指心脏运动极限,即人体最大心率的计算公式。因此,也是迄今为止,科学发现的心脏能够工作最大极限的心跳次数。超过这个数值,心脏就不能继续完成正常的搏血功能。科学研究发现,即使参加体育锻鍊,在检测和评估锻鍊效果时,都不可能超越这个极限。  

    提示:极限运动和面对应急事件一样,如果人经常处于紧急战斗状态,此过程一结束,身体就会感到特别虚弱。长此以往会使生命透支。 

    心跳停止极限:大约4小时  

    解疑:曾有这样一个实例:1987年有一位名叫扬·埃伊尔·雷夫斯塔尔挪威渔民在卑尔根附近水域不幸落入冰水中。当他被送进医院时,体温已降到24℃,心跳也已停止。但是当给他接上人工心肺机后,他的心脏奇迹般地又恢复了跳动。


    挑战/人类极限 编辑


    珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰
    马里亚纳海沟珠穆朗玛峰南极阿齐济耶沙漠国际空间站都有一个共同点:它们都属于极端环境,是对人体极限的挑战。人类完全没有必要亲临这些地方去体验生存的艰难。即便对于那些具备超强适应能力的人来说,地球上还有很多地方是不适于人类居住的,比如严寒的极地、酷热的热带、空气稀薄的高山地带。另外,地球上还有3/4的面积被水覆盖,其实,留给人的生存空间可谓少之又少。 

    然而,也许是出于好奇,或者仅仅是为了去验证书本上的内容,人类已经发明出各种技术,帮助我们去挑战这些极端环境。今天,乘飞机飞行于高空或者背上氧气瓶下潜到深海中已经不再是难事。 

    让我们看看在这些极端环境下人类的身体状况以及克服极限的能力。

    高山


    珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰
    地球最高点:珠穆朗玛峰 

    高度:8844米。7500米以上被称为“死亡地带”,罕有人能在此环境下逗留超过1小时。大气压力:0.33个大气压,在高山上呼吸不是一件易事,其原因并非像人们通常想像的那样是因为缺乏氧气,因为氧气在大气中的比例(21%)是保持不变的。问题在于,当高度越高时,空气越少,压力也越小,而这种压力恰好是肺部呼吸所需要的。珠穆朗玛峰的最高点只有0.33个大气压,是海平面的1/3。当压力降低到如此水平时,空气很难进入人体,肺泡无法获得所需的氧气量,也就无法把它输送给血液,并提供给肌肉组织。 

    如果人突然从海平面到达珠穆朗玛峰,将会在几秒钟内陷入昏迷。但是,1978年时意大利登山家赖因霍尔德梅斯纳和奥地利登山家彼得哈伯勒却在不携带任何氧气设备的条件下成功登顶。除了他们职业登山运动员的身份外,这次成功登顶还因为他们事先已经在3000米到6000米的高度适应了数周高山环境。因此,他们体内负责把氧气从肺部输送到各组织的血红蛋白数量明显增加。从这个意义上说,长期生活在高山地带的人,如安第斯山脉的印第安居民在身体上则具备相对优势。已经有证据表明,生活在4000米以上的玻利维亚高山居民的心脏比常人大,肺部的微血管也更多,能够更轻易地把氧气输送给全身。与此相对照的是,他们的血液也更加浓稠,这就很容易造成心血管疾病。 

    在这样的环境中,人极易出现高山反应。原本各项机能正常的人体容易出现极度疲惫感、头痛、眩晕、消化速度减慢、恶心以及心跳过速等症状。在海拔3829米的玻利维亚首都,心肌梗塞是一些外国使团最易出现的疾病。高山反应在2500米到3000米的高度就会出现,取决于个人身体状况,有些人的症状会持续很长时间,也有人能迅速适应。但是,如果身体已经出现了高山反应,但还在继续攀登,出现肺水肿和脑水肿的风险就会增加。此时最好的办法就是立即下山。此外,在高山上每上升100米温度就会下降0.6摄氏度,冷空气也容易加重症状。  

    突然减压现象是在有一定高度的地方容易出现的另一问题。在模拟机舱压力突然减小的低压氧舱内,“高度”突然降至1.06万米以下时,摘下氧气面罩后,人容易出现眩晕、头痛、意识混乱等症状。

    深海


    地球的最低点:太平洋的马里亚纳海沟

    深度:10924米   

    压力:1100个大气压   


    在深水下,压力是海面的上千倍。在这样的环境中,人体的感觉恰好与高山相反。深海中的高压对人体各生命器官都会造成威胁。对于一个潜水员来说,压力的大小由下潜的深度以及水的密度和重力决定。每下潜10米大约会增加1个大气压。这时身体内产生的气泡会对潜水员造成严重影响,其身体的各器官,如肺、消化系统以及听觉系统都会随着下潜深度的增加而受到挤压。 

    古巴潜水运动员皮平费雷拉斯在2003年创下了自由下潜至170米的纪录。如果要做到这一点,心脏必须收缩至一个李子的大小,血液不再在肢体内循环,以便集中在胸腔,避免肺部衰竭。与此同时,费雷拉斯的心跳也降至每分钟10次。他仅用了2分39秒就完成了下潜和上浮的全过程。 

    有些潜水员可以在水下屏息长达7分钟,但这与海洋哺乳动物仍然无法相提并论,它们可以把氧气储存在血液中。抹香鲸体内的肌红蛋白是人类的10倍,因为三级结构肌红蛋白是抹香鲸在深海生存的必要条件,抹香鲸热衷于大型乌贼、章鱼、鱼类等的食物不是它喜欢不喜欢的问题,而是要保证体内的肌红蛋白三级结构稳定而不被氧化。抹香鲸的食物为主食大型乌贼、章鱼、鱼类,而乌贼、章鱼主要吃虾、蟹、等甲壳类动物和鱼类。

    根据2008年荷兰莱顿大学的科学家弗朗西斯科·布达(FrancescoBuda)教授和他的实验小组成员,通过精确的量子计算手段发现熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等呈现出诱人的鲜红色的原因,是因为虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等都富含虾青素(英文称astaxanthin,简称ASTA),熟透的虾、蟹、三文鱼为代表鱼类等的天然红色物质就是虾青素。与大王乌贼拼得你死我活,其本质就是互相争夺对方的虾青素资源,以利于自己能够在深海中长期生存下去。所以抹香鲸的肉呈暗红色的原因不仅仅是富含肌红蛋白,而是同时也富含虾青素的原因。  

    人类可以下潜的极限是200米。为了能够下潜到这个深度需要呼吸与水中压力相仿的压缩空气。最糟糕的情况是随着下潜深度的增加,人体吸入越来越多的氮气,如果氮气在各组织内扩散超出了标准则必须立即采取措施释放多余气体,这就是所谓的“减压”过程,否则就会出现“减压病”,体内各组织会产生气泡,使关节疼痛、耳鸣、肺部和大脑受损等,严重时会导致死亡。   

    为了能改善人类在水下的条件,除发明潜水艇外,科学家们还研究新型的混合气体以便帮助潜水员能下潜得更深。氦氧混合气可用于水下30米至250米的深度,有助于缩减减压的时间。但这种混合气体的不利之处在于会让身体失去热量

    因此,科学家们又研究出了由氧气、氦气和氮气组成的三气混合体,能够在水下450米的深度使用。但是,如果真想延长下潜时间,最好的办法是采取饱和潜水的办法,也就是说数日乃至数周的时间内呼吸混合气体,习惯水下20米的环境。通过这种办法,各组织内的氮气达到饱和状态,潜水者就可以在水下逗留无限长的时间。但是,减压也需要数日的时间。看来,要想像鱼一样在水下自由活动是要付出代价的。

    极地严寒


    南极洲东方角南极洲东方角
    地球上最冷的地方:南极洲东方角


    平均气温:零下89.96摄氏度   

    除了寒冷,南极还是一个地势较高(海拔2800米)、干燥而多风的地区。南极点位于南极洲的中心地带,这是一个人迹罕至的地方,虽然拥有大量的饮用水,但还是很少有哺乳动物生活在这里。禽类也仅仅是在其外围飞过。只有企鹅、鱼和海豹敢于挑战这里的严寒。
    寒冷、高海拔和干燥等气候条件凑在一起更加重了对人体的影响。在踏上南极大陆以前,必须做好给体内补水的充分准备,并穿上厚的衣服,还可服用乙酰唑胺药片以缓解因地势高而产生的不良反应。

       
    长期置身严寒中,人体的能量损失严重。因此,南极考察基地的工作人员每天必须摄入4000千卡的食物,如果温度降至零下40摄氏度以下,则必须摄入6000千卡。所谓南极综合征就是指甲状腺素分泌发生变化,脂肪新陈代谢的频率加快。可见,要想减肥没有比去南极更好的选择了。  

    体温过低是南极威胁人体的另一问题。当体温降至35摄氏度时,人体抵御寒冷的能力开始降低,达到27摄氏度以下时则会出现昏迷。如果在南极落入冰冷的水中,15分钟内就将死亡。


    在零下60摄氏度的气温下,咖啡在尚未倒入杯中时就已经结冰,而暴露在外的双手在3分钟内就会冻伤。阿蒙森-斯科特考察站的工作人员每当外出时都会穿上重达20公斤的衣服。寒冷也会降低人体抵御感染的能力。   

    与人类相反,企鹅海豹则可以通过厚厚的脂肪层和皮肤来保持体温。生活在极地的因纽特人拉普兰人的身体代谢频率要远远低于正常水平,这样能帮助他们保存能量。

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