一个多月前，来自肯尼亚的丹尼斯·金梅托（Dennis Kimetto）以 2 小时 2 分 57 秒的成绩完成了柏林马拉松，创造了马拉松的新世界纪录。这意味着金梅托在 42 千米的马拉松赛程中，每千米的用时仅为 2 分 56 秒。
肯尼亚选手丹尼斯·金梅托（Dennis Kimetto）创造了新的男子马拉松世界记录。图片来源：huffingtonpost.co.uk
而人类还在不断刷新速度和耐力的记录，其中的一个原因是破纪录是很赚钱的事情，并且越来越多的人能够得到优质的训练，以便加入世界顶级选手的行列。来自南卫理公会大学的应用生理学和生物力学教授彼得·魏安德（Peter Weyand）表示，一些人渴望得到名誉和财富，他说：“这刺激他们用尽各种方法让自己跑得更快，这也是为什么人类的跑速在不断增加，而狗和马的却没有。”
那么马拉松选手能否突破 2 小时大关，人类又到底能跑多快呢？科学家表示，不论一个人的决心多大，终究还是会有一些生理上的极限是无法突破的。
有氧呼吸的极限
来自马萨诸塞州综合医院心血管功能项目的副主任、波士顿马拉松医疗顾问亚伦·巴吉希（Aaron Baggish）介绍说，人类跑步时哪一个身体系统才是限制因素，人们有不同的观点。不过对长跑来说，最大的限制是心输出量（译注：每分钟一侧心室射出的血液总量）和氧气流量。
马拉松运动员在运动中需要依赖最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max），这一指标代表能够输送到肌肉中的氧气量。魏安德指出，一个人的最大摄氧量可以衡量他们在有氧运动中，消耗氧气的速度，氧气在人体内流动越快，有氧适能（译注：指人体摄取、运输和利用氧的能力）就越强。
最大摄氧量的指的是人每千克体重在每分钟内可循环的氧气量，单位是 mL/kg/min。根据《应用生理学》（Journal of Applied Physiology）期刊的研究结果，一名健康男性的最大摄氧量为 35-40，女性为 27-31。优秀男性跑步选手约为 85，女性约为 77。
长跑的关键是在数千米的距离内，维持一个最接近最大摄氧量的速度。魏安德认为，长跑中最重要的就是节奏和能量消耗。
身体结构上的不足
与长跑相比，短跑具有一系列不同的限制条件。法国尼斯大学的运动生物力学教授让-伯努瓦·莫林（Jean-Benoît Mori）认为，短跑的关键是肌肉力量、步距和步频。世界顶尖短跑运动员在跑步过程中，每只脚接触地面的时间只有 90 毫秒，那么最难的地方就在于，如何在这么短的时间内施加最大的力。
要跑得快，就必须保证力的作用方向是向前的。莫林说，人类只有两条腿，在这一点上我们天生处于劣势——由于直立，人类的重心位于脚的正上方，这使得每次推动产生的力通常是与地面垂直而不是平行的。
相反，四足动物们，例如灰狗和猎豹，能够将身体的重心分散到四肢上。它们四肢的活动范围也更广，能更好的将每次的推动力保持在水平方向上。而人类的腿太长了，而且髋关节、膝关节和踝关节的活动范围较小，无法像猎豹一样高效率的前进。
和四足行走的动物不同，人类的重心位于叫的正上方，这使得每次推动产生的力通常是与地面垂直而不是平行的。图片来源：runnersworld.com
先天遗传的限制
即使是一些最有抱负的人，可能也永远无法成为最优秀的长跑运动员，因为遗传是一个很重要的因素。有些人拥有大量快缩肌纤维（fast-twitch），很适合短跑，但对长跑来说就不利了；而另一些人则有更多慢缩肌纤维（slow-twitch），这些肌肉对长跑十分关键，但却对短跑没什么帮助。
快缩肌纤维以无氧方式供能，也就是说它们依靠葡萄糖而不是氧气来产生能量。快缩肌纤维能够产生爆发式的速度，但是很容易就疲劳。而慢缩肌纤维可以将氧气转化为能量，它们的运动比快缩肌纤维慢得多，因此更适合长时间的持续肌肉收缩。
一些人天生就比其他人更能跑。腿长的人通常跑得更快，因为他们的步距更大；肺活量较大的人也一样，因为他们的氧气流动效率更高。运动员的骨骼-肌肉重量比也对速度和耐力有影响。
巴吉希说，有些人天生就更适合长跑，他们通常具有更结实的骨骼肌肉系统，以及更强大的心血管系统。但即使是拥有这种身体的人，也会有长跑的强度极限，超过这个极限就有可能就会对心脏造成损伤，不过大多数运动员不会有这种问题。心脏损伤可能会在过度训练时发生，例如带病训练，或是在已有心脏问题的情况下还继续跑。
那为什么我们还在越跑越快？
一些运动员通过服用非法药物来提高速度。短跑运动员有时会服用类固醇来增加跑步时对地面的推动力；而一些马拉松运动员则采取违规增血的方法，来提高他们的最大摄氧量。这种方法通过增加血液中的红细胞数，可将一个人的最大摄氧量提高约 10%。要进行增血，可以通过药物来实现，也可以将运动员自己的血液冷冻起来，在赛前进行注射，以获得更多的血红细胞。
技术可器材也帮助短跑运动员们提高了成绩，例如更好的跑鞋和人工赛道。但莫林表示，在过去 20 年间都没有什么主要的技术突破，研究者还没能找到一种真正有效的技术，来帮助提高长跑运动员的耐力。
莫林认为照目前的情况看，在未来 20 到 30 年内，应该都不会有人在 2 小时内跑完马拉松。但这个记录什么时候会被打破也很难说，因为时不时都会杀出一匹黑马。具有优良的跑步基因、训练环境和天生优势，可能会让运动员突然跑出刷新纪录的好成绩。一个很好的例子就是女子马拉松世界记录。男子马拉松记录在过去 10 年内被刷新了 5 次，每次只快了几秒，而由英国长跑运动员宝拉·拉德克利夫（Paula Radcliffe）创造的马拉松记录（2 小时 15 分 25 秒）已经保持了 11 年。“她把其他选手甩开了一大截”，而这种情况可能再次出现。（编辑：球藻怪）
文章题图：维基百科
编译来源 LifeScience, The Human Race: Will We Keep Breaking Running Records?
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