人体生理科学极限

二般

据英国《新科学家杂志》报道，从生理角度上讲，人类身体是一个复杂而脆弱的系统，但在某些特殊情况下，人体生理系统却表现得“更强大”。

人体最大举重物体——263.5公斤

    强壮的举重运动员安迪-博尔顿(Andy Bolton)比平常男性强壮5-6倍，据美国俄亥俄州扬斯顿大学举重教练丹-沃森(Dan Wathen)称，博尔顿经常能够将245公斤的杠铃举过头顶。他的最高纪录是将263.5公斤的物体举过头顶。

    人体究竟能够最大举起多重的物体呢？南加利福尼亚州大学的托德-施罗德(Todd Schroeder)认为这一重量已接近人体最大举重限度，他指出，如果要观测人类最大举重物体程度，则需要从其身体平静稳定状态进行观测。现今的举重运动员太多地使用类固醇，这将促进他们接近达到人体潜能极限。

人体未睡眠最久持续264个小时

    1963年12月28日，美国加利福尼亚州圣地亚哥17岁男生兰迪-加德纳(Randy Gardner)一清早6点起床后就一直未合眼入睡，清醒状态一直持续到1964年1月8日，共计264小时。这是迄今为止所记录最长的未眠时间，加德纳打破了之前260小时未眠记录。

    据称，加德纳264个小时未睡眠导致情绪波动、记忆力和注意力下降、身体协调能力下降、说话模糊不清，并经常产生幻觉。之后他第一次睡眠仅持续14个小时。经研究人员分析，加德纳在未睡眠期间未曾服用任何兴奋剂药物。

    至今仍没有人解释为什么加德纳会持续11天不睡眠，但是处于缺乏睡眠状态时，人体健康将面临着很大的危机。科学家在实验中让老鼠持续未睡眠14天，它们就死亡，这一死亡时间要短于完全持续饥饿状态。

    目前虽然未出现因缺乏睡眠而直接死亡的患者，但是一种叫做致命家族失眠症的遗传病显示患者的寿命都非常短。当患者长时间不睡眠，他们将在3个月之内死亡。

摒住呼吸最高纪录11分35秒

    许多人能够摒住呼吸持续1分钟多，但静止呼吸的世界纪录是史蒂芬尼-米斯福德(Stephane Misfud)，他能够摒住呼吸11分35秒。

    米斯福德将面部浸入冰冷的水池中，当他的面部在冷水，面孔的血管收缩，导致血液流向心脏和大脑，此时心脏跳动逐渐缓慢，降低了全身氧气的抽吸比率。如果经过特殊潜水训练，他们可使心脏跳动比率比非训练者降低两倍。

    在进行摒呼吸之前的过度换气是至关重要的环节，大脑将监控血液中二氧化碳含量，从而确定什么时间进行喘气。快速的深呼吸可以清除肺中的二氧化碳，使肺部拥有更大的容量接纳新的氧气。

    米斯福德的11分35秒纪录是否达到了静止呼吸最高纪录？瑞典隆德大学生理学家约翰-安德森(Johan Andersson)称，近期我们致力于研究人体潜水静止呼吸状态，一些潜水精英表示他们有望在水中停止呼吸持续15分钟。

     摒住呼吸是十分危险的事情，安德森发现在干燥陆地上进行的静止呼吸测试，37%的测试者出现血液S100B蛋白质指数升高，这是大脑缺氧受损的标记。

人体承受最大水平重力加速度值为42.6g

    过山车的快速俯冲会让人们感到头晕恶心，这是因为重力加速度已达到5g(米/秒)，人体承受重力加速度不仅依赖变化的幅度，加速度或者减速度，我们身体的适应性还具有重要作用。人体处于重力加速度时，脚部是最脆弱的部位，该状态下会导致足底血液逆流向大脑。在4-5g垂直重力加速度值下持续5-10秒，人体就会出现隧道视觉，然后失去知觉。

    战斗机垂直飞行时可达到9g，如果加速度再大，飞行员就会失去知觉，许多飞行员都穿着“重力加速度服”，可避免血液向上涌至大脑。英国防务评估公司Qinetiq的生理学家阿雷克-史蒂文森(Alec Stevenson)说：“在6g重力加速度状态下，人们仍能保持清醒。”据悉，飞行员通过在离心机上锻炼，从而达到提高身体重力加速度的承受能力。

    美国宇航局医生弗拉那根-格雷(Flanagan Gray)在一次特制的水箱中进行实验显示，人体承受垂直重力加速度为31.25g。

    上世纪40年代，美国空军的约翰-斯塔普(John Stapp)保持了最高水平重力加速度纪录，他在一项火箭雪橇发射实验中，自己身体承受了46.2g的水平重力加速度。

人类可在海拔9000米地区生存

    海拔差异将对人体产生奇特的现象，多数情况下高海拔地区空气中氧气压力显著减小，而人体细胞需要氧气维系存活。在高海拔地区人体血红蛋白(一种将氧气从肺部传输至细胞的血液蛋白质)的指数会升高，导致不能全容量地吸收氧气，在全身形成缺氧状态。

    人体大脑对氧气水平十分敏感，这就是为什么高原病第一反应就是头痛眩晕。如果长时间在海拔5000米地区生活，人体肌肉会出现萎缩，肺部出现致命的液体堆积和大脑体积变大；如果长时间在海拔7500米地区生活，人体内将出现明显缺氧，并易导致神智昏迷不清，最终死亡。

    究竟人体最大限度可生存于海拔多高的地区呢？玻利维亚近一半人口生活在高原地区，该地区海拔达到4000米以上，但是他们并没有出现太多的身体病态现象。许多智利矿工在海拔5800米高度持续工作几个星期。英国南安普敦大学的米克-格洛科特(Mike Grocott)称，男性生活在较高海拔地区，会临时性地抑制男性生育能力。

    但如果人们花费一些时间来适应，他们能够适合高海拔地区生存，一般来讲，人类还是适应于低海拔地区生活，如果你未适应高海拔环境，突然抵达8848米高度的珠穆朗玛峰，你可能会在短短2分钟内死亡。

    仅有少数人能够适应高海拔缺氧环境，1999年，Babu Chiri Sherpa打破了一项世界纪录，他在珠穆朗玛峰缺氧环境中持续生存了21个小时。格洛科特称，很可能Babu Chiri Sherpa从生理遗传方面具有高海拔生存的能力。他强调指出，我猜测人体承受最高海拔生活环境是9000米。

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。

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。

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。

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。

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。

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。