博尔特能被超越吗?
在刚刚结束的柏林世界田径锦标赛上,男子100米冠军纪录再次被打破。牙买加飞星博尔特以9.58秒的成绩获得冠军。这一纪录大大改写了他在北京奥运会夺冠时创下的纪录。 9.69秒的世界纪录是博尔特本人创造的。
自20世纪30年代以来,人类运动的极限一次又一次被突破。 1936年6月20日,欧文斯在芝加哥以10.2秒的成绩创造了100米比赛的世界纪录。这个速度在当时被认为是人类不可能实现的,持续了20年才被打破。此后很长一段时间,10秒整数大关被认为是人类的极限。直到1968年,美国短跑运动员海因斯才终于突破10秒大关,以9.95秒的成绩打破世界纪录。随后,百米赛跑的记录一次又一次被刷新。但每一项纪录都离上一项越来越近,打破纪录也变得越来越困难。 9.60秒被公认为人类百米赛跑的极限,但这个极限又被轻易打破。
人类下一个突破百米极限的目标在哪里?这个限制是如何计算的?除了百米赛跑之外,其他运动项目也有运动限制吗?探索周刊记者找到相关专家,帮助我们慢慢揭开人类运动极限之谜。
欧文斯以10.2秒创下百米纪录
人们如何衡量运动极限
人到底能跑多快这个问题,一直像神秘的太空一样令人着迷、着迷。
记者采访了江苏省重点学科“运动与人体科学”首席学科带头人、南京体育学院运动与人体科学教研室主任钱景光教授。钱教授表示,世界上任何由材料组成的物质都存在极限问题。例如,一旦确定了建造建筑物所用的钢材和水泥的材料,就可以快速确定该材料的耐久性极限。因为无论是钢筋还是水泥,它们所承受的力都有一定的范围,不能无限扩大。作为人类,人体是由生物材料组成的,所以人体的运动潜力肯定是有限的。
对于人体运动极限的话题,钱景光表示,现在大多数科学家通过力学、生物学等方法来预测人体运动极限。例如,在测试人体骨骼的耐力极限时,只要将骨骼从人体中取出,通过测试得到其最大耐力,通过计算就可以推断出人体各种运动极限的数值。方法。
记者发现,上世纪末,耐克其实就进行了100米极限的模拟测试。在这个实验中,耐克将所有最有利于创造世界纪录的外部条件输入到计算机程序中。这些条件包括比赛的硬件条件、最佳运动能力的身体素质以及最适合比赛的天气条件。
当时,世界上最好的100米运动员是刘易斯。该实验结合了刘易斯的身材、本·约翰逊的起步、刘易斯的后期跑动以及耐克基于当时顶尖技术为刘易斯定制的跑鞋,并参考了风速和顺风2米/秒的极限速度设定。经过计算机计算,人类的最高速度为9秒60。
当时看来,这个速度非常科学,接近人类的极限。但随着博尔特的出现,这次实验衍生出的人类极限瞬间被打破。这是什么原因呢?
为什么百米跑极限的预测总是被打破?
钱景光说,因为博尔特的身体状况已经完全超越了当时做实验的人。就身体条件而言,他比刘易斯高,但他的节奏很快,后期跑动极强,起步技术也很出色。 10年后,跑鞋研发技术达到了新的高度。综合考虑各种因素,9秒60古代人的极端死亡也就不足为奇了。
钱景光说道:“构成人体的生物材料并不等同于金属水泥之类的材料。生物材料是可以生长和变化的,比如人体的骨骼和肌肉。虽然承受能力是有限制的。”对于骨骼来说,只要训练方法得当,训练就可以改变人体骨骼的耐力极限。”钱景光解释说,人体骨骼中有成骨细胞和破骨细胞。成骨细胞可以增加骨骼的耐力,而破骨细胞可以分解骨骼。分解。当人体受到的外力不断增大时,破骨细胞就会转化为成骨细胞,以增加骨骼的承载能力。正因为如此,人体骨骼和肌肉的耐力和潜力都在不断变化。
因此,生物学家的实验实际上存在一定的误差。因为科学家用来进行预测的骨骼和肌肉来自尸体。人体一旦死亡,骨骼和肌肉的功能就会丧失,所以得到的数据和活体之间必然存在误差。
9秒58的成绩并不是百米赛跑的极限。
在外人看来,博尔特就是完美的化身。但当在田径一线执教多年的姚军教练从另一个专业角度分析博尔特时,缺点就显现出来了。博尔特还有不足之处,这意味着9.58秒的世界纪录其实还有提升的空间。人类的极限并没有因为9.58秒的存在而结束。
姚军是江苏省田径队男子100米教练。姚军表示,过去100米赛跑强调的是肌肉潜力的刺激。当时全世界的100米训练都集中在股四头肌、臀大肌、小腿三头肌上。所以,根据当时的训练理念,应该说预测人类极限速度9.60秒是非常准确的。
姚军告诉记者,完美百米跑的节奏其实是一个功能概念。现在田径界最流行的100米节奏是,前40米属于起跑阶段。此阶段,运动员头部不抬起,身体与地面成一定角度。这样的目的可以减少每个步骤之间的停顿,减少时间损失。在40米到80米的范围内,运动员必须达到步幅和步频的最佳效率。最后20米达到峰值速度。姚教练表示,如果能保持这样的节奏,百米成绩肯定不会差。因为这整个节奏是数学家计算出来的最科学的状态。
因此,姚军表示,博尔特的技术还有进步的空间。因为博尔特在加速能力上是最强的,但在起步技术和后期节奏的把握上,他不如盖伊和鲍威尔。如果这三个人的技术特点能够完美地集中在博尔特身上,那么博尔特完全有可能创造9.20秒的成绩。
跑步中的物理
采访中,记者还了解到,世界顶级百米跑运动员看似简单的跑步动作,其实隐藏着很多学问。例如,他们的脚步轨迹是椭圆运动轨迹。姚军表示,百米赛跑除了要把握节奏之外,双手的挥动和脚步的脚步也很有讲究。一般来说,双手摆臂时,很多人会做出单摆臂的摆动。这种手臂摆动最大的问题是,手臂摆动到最高点时总会有一个停顿。由于钟摆的运动,当它到达最高点时,其速度为零。这种摆臂最大的问题是无法持续加速。就像秋千到达一定高度,停顿片刻,然后就向下荡去。
目前国际上流行的摆臂方法是做圆周运动。因为圆周运动可以不断提高速度。脚下的台阶都是一样的,追求圆周运动,但由于跑步过程中人体半径发生变化,最终演变成椭圆形的运动轨迹。
尽管短跑技术还有创新和改进的空间,但姚军教授和钱景光教授都认为,以目前人类的训练方法和训练理念,百米速度已经接近极限。至于这个极限在哪里,没有人能够得到准确的答案。
计算机如何帮助运动员体验最高速度
当百米极限速度提升到9秒58时,人类如何突破下一个极限?对于这个问题,姚军给出了自己的想法。他说:“也许未来,百米训练会从室外转移到实验室。”
有了实验室,我可以用电脑程序设置来模拟9秒50状态下的踏频和步幅的感觉,让运动员在实验室里就能感受到这种状态。由于人体具有记忆功能,当运动员经过一定时间的模拟后回到赛道时,可以尽力还原实验室中的高速感觉,从而达到人体极限的又一次突破。
事实上,实验室训练方法已经在目前的一些顶级大师身上有所涉及。鲍威尔和盖伊都去了日本,日本专家根据他们的生理特点进行了各种测试。但比实验室训练方法更具前瞻性的可能是神经训练方法。
神经训练是一种什么样的训练方法?
那么什么是神经训练方法呢?
它是通过多种方式调动人体神经元,使神经系统在比赛时高度兴奋,产生异常能量的方法。由于尚未有人对这种方法进行研究,其前景目前只是一种探索。姚教练说,他曾经亲眼看到一个神经症患者在患有精神疾病时表现得极其狂躁,爆发的能量也令人惊叹。他竟然在一瞬间就将一根钢筋折弯了。随后,姚教练也尝试折断这根钢筋,却发现普通人根本无法折断它。为什么一个神经病就能做出这样的事?原因是在疾病发作的时候,能量的瞬间爆发是惊人的。这是神经刺激的结果。如果能够将这种能量运用到训练中,那么人类极限实现质的飞跃也不是不可能。
跳远:速度与力量完美结合的角度是多少?
江苏女子跳远主教练朱华刚表示,跳远肯定有一个极限极限,但具体极限还没有研究。超过9米应该没有问题。田径项目对人才的要求比较高。现在美国的菲利普斯和南非的莫库纳跳得更好。一般来说,1.85-1.90米是比较好的数字。
取得好的成绩主要有三个因素:速度、技术、心理。要取得好的成绩,起飞时身体与地面的角度也很关键。对于一般运动员来说,它是16度或17度,而对于优秀运动员来说,它是在20度到22度之间。跳远运动员起跳时有更合适的角度。这个角度就是水平速度和垂直速度的合成速度与人起飞瞬间的水平速度之间的夹角。 22度是比较适合起飞的角度。这个起跳角度是科研人员利用图像分析方法得出的结果,即通过观看视频片段来分析高水平运动员的起跳,并建立数字模型来计算所得速度与起飞角度之间的角度。水平速度。
另外,身体抬起的速度也很重要。所谓身体速度,就是脚离开板子那一刻的速度。研究表明,跳远运动员在蹬踏的瞬间,蹬踏力量可达700公斤以上。落地时,迅速打开双腿,脚后跟尽量抬高,使脚远离身体重心。
跳高:人类逃离地球引力的极限是多少?
程胜利是江苏队的老跳高教练。在谈到选拔跳高运动员时,程主任表示,首先要高、瘦。下肢应尽可能长,因为腿越长,重心越高,越容易过杠。最重要的是不要太重,因为地球的引力会更小,人很容易逃脱重力。
跳高技术分为力量型和技术型。由于天生力量不足,中国运动员的肌纤维粗度比外国人少,所以主要走技术路线。在跳高技术中,速度至关重要,因为快速接近会带来很大的惯性。起飞的动力除了身体的惯性之外,还来自于摆动的腿。摆动腿为人体提供了近60%的力量。但速度越快,完成功法就越困难。没有人预测过跳高的极限。从目前的世界纪录(2.45米)来看,人类跳到2.70米还是有希望的。
如何突破其他体育运动的极限
短跑体现了人类的速度极限,考验人体生理功能的运动项目有很多。记者选取了几项挑战人类生理机能的典型运动项目,来看看人类如何在速度上取得突破。 ,其他方面是否也有突破的可能。
举重:
一个人能承受的压力极限是多少?
国家男子举重队副总教练、两届奥运会冠军詹旭刚主教练王国新表示,举重运动员是有极限的,但不同级别的运动员有不同的限制。例如,一名小级别运动员可以举起自己体重三倍以上的物体。要达到这个极限,运动员需要长期的技术和心理训练,主要是肌肉力量的训练。据王国新介绍,目前已有运动员举重达到260公斤,他预测人类举重的极限是270公斤。可能需要20-30年才能达到这样的极限。
王国新说,很多看举重比赛的人都认为举重靠的是臂力。其实举重需要全身用力,双腿固定,用腰部的力量举起杠铃。上肢用于支撑身体的每块肌肉。使用。同时,神经系统也会对运动员的突破产生影响。 “杠铃的重量是永恒的,但人的情绪是变化的,情绪高低直接影响肌肉的力量。”
身高在举重项目中并没有太多优势。例如身高150cm-155cm比较适合56公斤级,身高在165cm-180cm之间比较适合77公斤级。因为如果是重量级比赛,高个子的肌肉就会比矮个子少,这对于主要依靠肌肉力量的举重来说更加不利。
同等身高、体重的人中,谁能举起更重的东西,与每个人肌肉的横截面尺寸有关。肌肉横截面尺寸的大小由肌纤维的数量和粗细决定。肌纤维越多、越粗,肌肉质量就越好。一般来说,运动员的肌纤维比普通人粗很多。良好的肌肉力量意味着爆发力。
我们锻炼主要是为了改变自己的身体状况,让身体朝着更强的方向发展,以适应地球上的各种环境。即便如此,我们的身体仍然面临着各种挑战,比如疲劳、酷热、严寒、缺氧、疼痛……这些可能不是运动就能改变的。
那么,除了运动过程中我们面临的极限挑战之外,还有哪些生理极限在等待着我们呢?生理极限能否像运动极限一样不断被突破?本版主编:快报记者 安颖
人体挑战自然
你的能力有多强?
◎人体能承受多高多低?
◎人类的生存极限是多少小时?
◎女人比男人更宽容吗?
人的一生有固定的心跳次数吗?
人体最重要的器官是心脏。一旦心脏停止工作,生命很快就会结束,所有的生理极限也随之结束。然而,人的心脏不可能永远跳动,其自身的运动也有极限。曾有报道称,人的心脏一生会跳动一定次数,跳动时生命就结束了。这种说法合理吗?
江苏省人民医院心胸外科医生周跃告诉记者,人一生中心脏跳动的次数是没有限制的。每个人根据自己的情况,有不同的节拍数。这与人的生活环境有关。只要能够为人体机能提供足够的供应,血量就可以了。但心脏跳动的频率是有限度的。
周悦表示,心脏每分钟喷出的血液量可以通过心脏的跳动次数乘以每次跳动的血量来计算。人体最快心跳极限是每分钟220次。这时,人已经处于死亡的边缘,而运动员最慢的心率是每分钟40次以上。这个跳动数可以满足人体的血液供应需要。除了这两个最快和最慢的值之外,心脏无法继续完成其正常的泵血功能。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也不可能超过这个限度。
然而,当心脏停止跳动时,并不意味着这个人很快就会死去。现代医学常采用电击的方法使心脏重新跳动。
为什么有些人触电后心脏还能苏醒?周悦说,当心脏停止跳动时,体内的酶就已经紊乱了。需要电击来打乱紊乱的酶,重新建立原来正常的生物链,才能恢复心脏的跳动。正常情况下,心跳停止四分钟后就达到极限。人体可能会因为大脑无法获得血液和氧气而死亡。
人在什么极端温度下才能生存?
地球之所以适合万物生长,是因为它有适宜的气候条件,适宜的温度也是重要因素之一。那么,人体对温度有怎样的耐受力呢?
研究人类可以忍受的最高和最低温度?第三帝国(纳粹)曾经残忍地用活人做实验,最终这个实验没有产生结果。南京医科大学解剖学教授表示,我们只能根据医学文献推测人体耐受温度的极限。
一个人的耐热能力是多少?根据目前的记录,人体仍能呼吸的最高温度约为116℃。科学家对人体在干燥空气环境下能承受的最高温度进行了实验:人体在71℃的环境下可以坚持整整一个小时。 ;在104℃的温度下,只能维持26分钟。
然而,人体的热感也与空气湿度有关。当空气湿度达到一定程度时,即使气温刚刚高于28℃,人们也会感到闷热。气温较高时,会出现中暑、昏迷等情况。然而,当人们穿衣服时,衣服创造了一个“亚环境”,人们的耐受力就会提高。
相反,人体对低温的极限是多少?
中山大学人类学博士陈华告诉记者,人类本质上是热带动物,寒冷对人体来说是一个很大的挑战。当人体遇到寒冷时,皮肤下的毛细血管会立即收缩,血流量减少,于是寒意油然而生。如果血液停止流动,人就会死亡。英国研究表明,人能忍受0℃水温15分钟、5℃水温1小时、10℃水温3小时、25℃水温一昼夜。
人体温度是生存的底线
人体对外界温度有挑战极限,对自身温度也有极限。体温是人体维持的必要条件。体温是由人体内消耗葡萄糖产生的。能量以两种形式储存,一种是普通热能,另一部分能量储存在ATP(三磷酸腺嘌呤核苷)中。在人体生理代谢的运行中,ATP不断地为机体提供能量。
与人类能够承受116℃的环境热量相比,如果人的体温超过42℃,人体内的蛋白质可能会凝固,人体的“建筑”就会被破坏。为什么温度高时会凝固?
周悦解释说,维持人体机能的“工具”就是酶。酶需要在一定温度下保持活性。一旦体温超过这个限度,酶就会失去活性并停止工作。周跃说,如果体温低于28℃,大脑就会缺氧,停止向心脏供氧,人就会死亡。临床上,在体温28℃的深低温下,心脏停止跳动15分钟,这是极限。
人的视觉距离可以达到无限远
为了适应世界,人体还配备了一个重要的结构,那就是眼睛,让我们能够与外界进行交流。但人们不禁要问,人类的视野范围到底有多远?我们的视野有极限吗?
江苏省中医院一位眼科医生告诉记者,眼睛的结构类似于相机或放大镜的原理。只要眼睛能形成图像,无论距离有多远,我们都能看到它。这主要取决于我们观察物体的大小和光线的强度。与曝光有关。因此,当天气晴朗时,人眼能看得更远,但当有雾、下雨或黄昏时,可见距离就大大缩短。一双正常的眼睛可以看到无限远。晚上可以看到距离地球38万多公里的月亮,甚至数亿光年之外的星星,就是证明。
但肉眼的分辨能力有限,而且差异很大。就像有些相机的分辨率低,拍出来的东西就模糊一样。据测试,视力正常的人的分辨率约为1/2000至1/5000。
情侣耳边低语的分贝值是多少?
我们可以听到雪花落在地上的吱吱声,酒吧里震耳欲聋的音乐也很享受。那么人们能听到的最高声音和最低声音分别是多少呢?
这与人耳的结构有关。人们依靠耳朵内耳蜗的纤毛与声音产生共鸣来感受声音。能产生共鸣的频率是有限的,太高或太低的频率都听不到。专家告诉记者,人耳能听到的音频频率为20HZ-20000HZ; 20HZ以下为次声波,20000HZ以上为超声波。但实际上,35HZ是人类听觉的下限。 20-34HZ的声音虽然人类听不到,但身体可以感觉到。
除了频率之外,分贝也是测试人们听力的一个指标。分贝是声压级的单位。声压每增加一倍,声压级就增加6分贝。 1分贝是人耳刚刚能听到的声音。当然,低于 20 分贝的声音通常被我们认为是安静的。 20-40分贝大约是情侣耳边的耳语声。 40-60分贝属于我们正常谈话的声音。超过 60 分贝就被认为是噪音。在70分贝时,我们可以认为它非常嘈杂,并开始损害听觉神经。超过90分贝,就会出现听力损失。如果停留在100-120分贝的空间里,如果没有意外的话,人类在一分钟之内就会变得暂时性耳聋(聋)。
生理极限理论与现实差距较大
生活中还有很多我们无法预测的限制。不管极限是什么,这些极限能否像体育运动的极限一样被打破呢?
研究人类学的陈华告诉记者,理论与实践存在很大差距。许多生理极限的理论数据和现实往往有很大差异。
例如,“你的耐寒程度”的测试表明,人体能承受低温的理论极限是零摄氏度,此时人体组织会被冻结,所有细胞都会被破坏,最终死亡。但事实上,当人体体温降至20℃时,心脏活动就会完全停止,需要电击才能恢复心跳。
尽管测试表明理论极限值往往高于人类记录,但这并不意味着前者不可逾越。比如“失血”,科学家称,一个正常成年人体内总共有3.8至5.6升血液。如果短时间内失血达到40%,就会有生命危险。人体如果失去50%的血液,就会直接导致死亡。
然而,人类生存条件下的最高失血记录高达总血量的75%。 1987年,癌症患者梅丽莎·科斯洛夫斯基被发现体内只有0.9升血液,相当于她总血量的25%。
而且,理论上来说,一个人被600只蜜蜂蜇伤,生还的几率只有50%。迄今为止的记录是,一个人被 2,243 只蜜蜂蜇伤后幸存。
人类的生存极限是多少小时?
汶川地震中,人类生存极限不断被刷新,奇迹不断出现——107小时、148小时、164小时、178小时、197小时……今年6月17日,新桥发生地震贵州晴隆县煤矿发生漏水事故,3名矿工被困井下25天约604小时后奇迹获救。人类的生存极限不断被刷新,生存奇迹不断出现。 72小时还是人类生存的极限吗?
南京医科大学专家告诉记者,72小时只是我们从医学角度认识到的生理极限,并不意味着人类的生存极限只有72小时。每个人的生命极限都可能不同。对于强者来说,在强大意志力的支持下,他的生命极限可能会达到10天,甚至超过10天。事实上,地震发生72小时后,进入第四天,只要有水、空气和关键意志力的支持,很多人就能存活7天甚至更长时间。
人类的生理和心理都是有限度的。对于被困25天、约604小时的矿工来说,这一次仍然能够活下来,是因为他们的生理素质比常人更强,还是因为他们拥有非凡的意志力?南京市高级心理咨询师刘朵告诉记者,人的生理承受能力和心理承受能力密切相关。意志越坚强,忍耐力就越强;心理承受能力的水平决定了身体承受能力的水平,两者成正比。当然,我们不能孤立地评价身体承受力和心理承受力哪个更重要。正确的说法是,在同等条件下,良好的心理素质和心理应对能力是在困境中生存的必要条件。
为什么非洲人身材苗条,四肢修长?
当人类面临恶劣气候的环境压力时,他们会通过各种形式的反应对自己有益的变化对这种压力做出反应,以便他们可以更好地生存。这种人类潜力可以适应任何环境。
陈华告诉记者,人们的身体形状随环境温度而变化。在19世纪,两名生态学家注意到人体大小与环境温度之间的相关性。伯格曼(Bergman)认为,对于两个具有相似身体形状的人,较大的人的单位体积表面积较小,并且更容易保持热量,因此更容易适应寒冷的气候。较小的每单位体积的表面积较大,并且更容易吸收热量。分散,使得更容易适应热环境。因此,生活在炎热气候中的人往往拥有较小的身体,而生活在寒冷气候的人往往具有较大的身体。
陈华告诉记者,在炎热的地区,人类的树干细长,四肢较长,以增加身体表面积并促进散热。在寒冷的地区,人类有更强的树干和较短的四肢,以减少身体表面积并促进散热。保存热量。我们可以看到,居住在非洲撒哈拉沙漠附近地区的居民有细长的树干和细长的四肢,而居住在北极地区的因纽特人有强壮的树干和较短的四肢。
人体大小的这种差异是一种遗传适应,这是自然选择的结果。有人用12个人作为实验学科,并要求他们在炎热潮湿的环境中进行4小时的体操。他们的汗水速度很高,但是他们的冷却效率很低。它们适应后,十天后进行了相同的实验,结果表明它们的汗液率下降,体温升高较低。这种现象是对热环境的生理适应。
为什么女性的生活限制比男子更强大
为了探索人体的潜力,人类成为超越人体极限的最艰巨的挑战:法国人的伙计们用双腿,双手放在木筏上,在大西洋上游泳,整个旅程在海上达到1000多个,花了55天;瑞士竞标埃格·曼恩(Ege Mann)越过世界上最热门的“炉子” - 死亡谷,距离508公里,需要8天13小时;古巴皮平·费雷拉斯(Cuban Pippin Ferreras)屏住呼吸,跳入了130多米的深海,在海底呆了2分11秒;中国王甘吉成功地越过南极的长城海湾...
医学研究表明,如果一个人可以让自己的大脑控制体内的每一个肌肉,并同时朝一个方向发挥力,而不会引起力分解,那么该人的力量就会将比他自己的体重高15,000倍。 。此外,医学科学家发现,男性和女人之间人体的极限是不同的:当疾病,饥饿和疲劳等相同的冲击时,女人比男性更宽容。这与女性身体中的激素以及女性身体的脂肪量有关。
从诞生的那一刻起,人类永远都不会停止挑战自己。在挑战自己时,人类逐渐改善和加强了自己。生活没有限制,人类非常适应,生理极限的最终限制是
极限在哪里?也许只有在科学的指导下持续探索才能在将来有一天我们才能揭开这个永恒的谜团,直到永恒。
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