极限运动2 挑战科学极限的人体壮举

高空弹跳：物理定律下的自由飞翔

高空弹跳，这项结合了物理学与勇气的极限运动，让挑战者在无拘无束的天空中自由飞翔。与定点跳伞不同，高空弹跳者无需降落伞的辅助，仅凭脚下的弹力缆绳便能在空中自由翱翔。当他们从高处一跃而下时，重力将他们拉向地面，而弹力缆绳则如同弹簧一般储存着弹性位能。随着缆绳的伸长，高空弹跳者的速度逐渐减缓，直到缆绳的拉力与重力达到平衡，他们在空中瞬间静止不动。紧接着，缆绳释放出储存的弹性位能，将高空弹跳者猛地拉向空中，仿佛是在与重力进行一场激烈的较量。

弹力缆绳的重量会使高空弹跳者下坠得更快

在这个过程中，高空弹跳者的每一次跳跃都是对物理定律的深刻理解与巧妙运用。他们需要在跳下前做好充分的准备，调整自己的姿势与心态；在跳下时勇敢地面对重力的挑战；在缆绳伸长时保持冷静与平衡；在静止时感受那一刻的宁静与自由；在回弹时享受飞翔的快感与释放。高空弹跳不仅是对身体极限的挑战，更是对心灵自由的追求。

马拉松：挑战身体极限的耐力之旅

马拉松，这项古老而又充满挑战的运动，不仅是对跑者意志的考验，更是对身体极限的一次全面探索。在一场长达42.195公里的赛事中，马拉松跑者的每一步都凝聚着汗水与坚持，他们的身体也在这一过程中经历着前所未有的变化。

从起跑到终点，马拉松跑者的步伐数累计可达3万至5万步。这不仅仅是数字的累积，更是身体承受巨大压力的见证。心脏和肺脏如同不知疲倦的机器，超时工作以供应肌肉所需的氧气和能量；肝脏和脂肪则成为能量的储备库，随时为跑者提供源源不断的动力。而皮肤和消化系统，在这漫长的赛程中，也悄然切换至低功耗模式，以减少不必要的能量消耗。

在这场与自我的较量中，维持稳定状态成为跑者面临的一大挑战。身体的每一个细胞都在为这场战役贡献力量，而能量的管理则成为关键。人体拥有两大能量库存：肝糖和脂肪。肝糖，这种储存在肝脏和肌肉中的碳水化合物，是跑者初期的主要能量来源。它易于燃烧，能迅速提供能量，但储备有限，仅能满足人体两小时左右的运动需求。一旦肝糖耗竭，跑者便会进入“撞墙期”，体力和速度都会大幅下降。

跑者的肝糖耗尽时，就会开始进入撞墙期

相比之下，脂肪虽然燃烧速度较慢，但其能量密度更高，每公克所含的卡路里远超碳水化合物，且人体内的脂肪含量丰富，是马拉松跑者后期的重要能量来源。通过耐力训练，跑者的肌肉能够逐渐适应并优先利用脂肪作为能量来源，从而延缓撞墙期的到来。此外，跑者还会采用“肝糖超补法”，在赛前大量摄取碳水化合物，以增加肝糖储备，为赛程中的能量供应做好充分准备。

然而，能量的管理只是马拉松挑战的一部分。随着赛程的深入，跑者的体温也在不断攀升。忙碌的肌肉产生大量热量，使得跑者通过流汗来散热，一场马拉松下来，跑者可能因流汗而减轻10%的体重。这虽然有助于维持体温稳定，但也带来了新的问题：如何有效调控体内的盐和水分平衡？

钠，这种对肌肉收缩至关重要的元素，在马拉松中显得尤为重要。它不仅影响着四肢的运动，还关乎心脏和横膈膜的正常运作。体内钠含量过低会导致组织肿胀，影响跑者的运动表现。因此，跑者需要通过运动饮料来补充流失的水分、电解质和糖分，以确保身体的正常运作。

研究指出，女性在马拉松的下半场通常能跑得比男性快。

在马拉松的赛程中，跑者的身体经历着从兴奋到疲惫的全过程。赛前，他们通过大量摄取碳水化合物来增加肝糖储备；起跑线上，肌肉充血，心跳和呼吸加速，为即将到来的挑战做好准备；随着赛程的推进，肌肉温度逐渐升高，多余的热能通过血液被带往皮肤散发；而到了赛事后期，跑者的步伐变得沉重，肝糖储备耗竭，进入撞墙期，开始燃烧脂肪以维持运动；直至赛事结束，跑者的身体需要一段时间来调整血压和恢复体力，这期间可能会感到头晕甚至发烧。同时，由于器官间的相互推挤和血液离开肠道，跑者还可能出现腹痛和腹泻的症状。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任 中华医学会医史分会委员