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人在水裡為什麼不能呼吸

生活 更新时间:2024-09-17 05:59:26

在水下不用肺呼吸的超能力人,不隻是在神話小說或科幻電影裡面能夠找到,在現實中真真實實的存在,尤其是能夠在水下無氧環境閉氣超過20多分鐘的人真的存在,絕不是小編為了賺取流量而炮制噱頭。

人在水裡為什麼不能呼吸(解密在水下不用呼吸的超能力人類)1

閉氣20多分鐘?正常人在水下沒有氧氣供應呆上20多分鐘已經死翹翹了,如此說來真的有特異功能的超能力人類?沒錯,他們的生理機制和心理機制都與常人大不相同,喜歡閱讀的朋友且容我娓娓道來。

水下閉氣是自由潛水活動的一種類型,自由潛水活動往往都是受那些善于挑戰自身生理極限和自然極端環境的超能力人所青睐,那些超能力人能夠克服自己的心裡恐懼在惡劣的環境下表現出超常的生理極限和挑戰意識,在水下完成一些打破世界記錄或超限的壯舉。下面我就為大家用科學來解密“超能力人”的生理機制和心理機制,為何能夠超出常人數十倍的神奇能力,為何死神不會輕易的将他們帶走。

我們知道普通人在水下閉氣一般不會超過2分鐘,能在水下閉氣超過20分鐘以上的人物,目前全世界隻有兩個人,一個是丹麥自由潛水世界冠軍史提格.瑟沃林森,在2012年以22分鐘22秒的成績拿得世界吉尼斯紀錄;另一個是英國的自由潛水冠軍亞曆克斯.塞古拉,于2016年以24分03秒的成績重新刷新了世界吉尼斯紀錄。

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今天我就重點對丹麥史提格.瑟沃林森的超能力作為解密對象,為大家科普在水下閉氣、惡劣環境下潛水的生理極限及心理考驗,首先我先帶大家去看看史提格所創造的那些奇迹。

史提格.瑟沃林森出生于丹麥,在幼年時期就表現出了與衆不同的特質,5歲時父母就讓他在遊泳池裡開始自由發揮戲水遊戲,童年時和小夥伴進行水底撈石子比賽,其它夥伴一般在一口氣間撈得1--3枚石子,而史提格卻要比他們多出十幾倍的比賽成果。

史提格除了喜歡潛水之外還是一個很成功的海洋生物學家,他曾獲得去古巴女王花園群島原生态國家海洋保護區潛水的資質,在那裡和4次打破恒重潛水世界紀錄的法國冠軍紀堯姆.内裡及智力潛水名人瑪卡.貝尼特斯探讨交流潛水經驗,在到處是鳄魚的水裡訓練自己的心理極限戰勝恐懼感,在水下跟鳄魚對峙或嘗試建立交流。

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史提格曾經創造無氧深潛250英尺(76米)深的世界紀錄,那一次他差一點挂掉,浮出水面後立刻出現了昏迷,這讓他從此放棄了深潛的自由潛水活動項目。

在冰雪覆蓋的格陵蘭島他獲得了3個世界吉尼斯紀錄,在極端惡劣的環境下他創造了3個人類生理極限和心理極限奇迹,在世界曆史上他記下了3個世界第一的數據。

史提格有一個8人的挑戰團隊,其中三個潛水專家一個水下攝影師,除史提格外剩餘的人員都是相關活動的策劃、醫務人員和後勤保障人員,随他們進入格林蘭島組織潛水活動的還有吉尼斯見證記錄人員和對史提格參與科學研究的生理學家和心理學家。

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史提格團隊的目的地在格林蘭島西南方向的塔斯拉,距離北極圈約100公裡,那裡常年冰雪覆蓋,冰上氣溫通常保持在零下20攝氏度左右,冰雪底下的水溫通常保持在1---2度之間,史提格所挑戰的項目是在冰湖的冷水下嘗試自由潛水,在無氧和低水溫的惡劣環境下一口氣從冰蓋下方赤身潛遊76米和身着無氧潛水服潛遊152米,其次是挑戰無氧潛遊一座巨大的冰山下面零下2度的水環境。這三個項目有史以來還未有人參與過當然也無從有紀錄存在,史提格的目的就是将這三個的挑戰數據寫進世界吉尼斯大全。

牛津大學的生理學家、教授弗朗西斯.阿什克洛夫特認為,40歲的史提格能夠具有在無氧低溫環境下挑戰自己的生理極限是一個了不起的舉動和奇迹,通常情況下普通的人在接近冰點溫度時在幾秒内全身肌肉就會出現痙攣,腿腳抽筋麻木導緻身體無法運動,大腦在低溫缺氧下容易出現失去意識而休克,這正是那些自由潛水者死于水下的直接原因,而史提格挑戰在冰水下閉氣潛遊,在生理角度上講純粹是自尋死路。

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挑戰152米(500英尺)距離的冰下潛遊,史提格團隊花費了大量的預備工作,為了安全起見潛水專家預先潛入水下偵察,确定沒有潛在的危險後開始準備其它工作。他們在寬闊的冰湖上測量出了500英尺的距離範圍,在兩端的進口和出口都采用了三角形的破冰洞口,在500英尺的距離上均勻的破開了7個出口,這樣做的目的是防止史提格出現意外無法堅持的情況下便于浮出冰面;工作組在水下拉了一條500英尺長的繩索,史提格在潛遊時順着繩索向前遊動以免偏離方向。

史提格首先挑戰的是一口氣潛遊冰下500英尺152米的數據,前提是身着簡單的無氧潛水服。水下能見度非常高可達50米,一條500英尺長的安全繩索貫穿入口和出口,水下攝影師和潛水專家各就各位。史提格預先進入水下熱身找找感覺,确定信心感覺良好後進入潛水前的準備工作。

一米厚的冰蓋可以支撐起一架757客機起降,在冰蓋下面的冰冷刺骨的水裡沒有足夠超常毅力和強大決心的人是無法勝任這一史無前例的挑戰,史提格将這一挑戰視為自己40歲的标志性曆史事件。

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科研人員在史提格身上安裝了心髒監測裝置和檢測睡眠、能量消耗的儀器,然後配合醫護人員測試了血氧含量,在零下20攝氏度的低溫下換上了潛水服,随後進入瑜伽式的靜坐和精神調節中,史提格往肺裡面吸入了足夠的氧氣,讓自己的内髒功能進入低消耗和休眠狀态,然後他一個猛子紮入了冰冷刺骨的冰蓋洞口之下。

在水下史提格像一條敏捷優雅的魚,他順着預先架好的繩索,自然而又優雅的擺動着四肢,有節奏有計劃的向前遊動。光線透過洞口射進水裡,在周邊數十米的距離折射開來,水下的風景美的讓人窒息。

這一次史提格很快就付出了冰面,他顯然隻是在創造世界冠軍之前的一次試探性嘗試,原計劃本是在明天進行的潛遊,史提格發覺水下的條件和自身的狀态非常棒,随即更改了計劃決定在當前一小時後進行。太陽落山之前還有一小時時間,溫度下降的非常快,專業潛水員的潛水裝置因為水下溫度太低導緻被凍住無法正常工作。

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在傍晚時分挑戰極限無疑給史提格增加了更多的不确定性安全因素,但他依然進入了自己的角色中,一切準備完畢之後像一條黑魚一樣紮進水中,挑戰開始所有人的目光都聚在了下一個冰洞口。

史提格的身影消失在了冰下昏暗的地帶,很快又進入了下一個明亮的洞口附近,就這樣7個洞口被他給悠然的甩在了後面,迎接他的是最後一個出口終點站,2分11秒的時間在低溫的冰水下遊過了500英尺的距離,他神情泰若自然地浮出水面,向圍觀的人們打招呼問候,冰面上的人開始歡呼雀躍為他鼓掌,為他的成功表示祝賀和高興,世界吉尼斯的記錄人員為他濃墨重彩的記上了一筆,他的名字和挑戰數據從此成為人們津津樂道的對象。

史提格談及在水下挑戰過程中的感受說,一旦潛入那冰徹骨髓的水中就像進入了另一個境界,随着身體内氧氣的消耗越來越少,身體和大腦強烈的要求我需要呼吸,需要排出體内的二氧化碳等有毒氣體,但我更需要控制自己的大腦和身體生理機能,控制過程也是一個痛苦的過程。當挺過了這一艱難的階段之後,身體開始變得輕松舒服起來,就像把自己的身體融入了大自然,跟冰冷的水融為一個整體。此時我需要清醒的意識和堅強的意志操控者我的身體向前做出最為科學合理的動作,讓身體的消耗減小到最低。

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當身體出現急劇的缺氧時,就必須要我的身體進入更深層次的放松境界,此時會深切感受大自然的美和自己的身體緊密的融合在一起,那些五光十色美輪美奂的景緻出現在大腦中,讓我不願意為此離開而堅持自己的最佳境界。到了這個層次其實已經進入了生死的邊緣,很多的人就是因為進入這一境界而失去意識導緻死亡。潛水的最後階段就是所謂的死亡邊緣也就是掙紮階段,此時耳朵聽到的聲音如金屬撞擊的聲音,眼前的色彩消失變成了黑白,因為氧氣嚴重供應不足神經系統會出現紊亂,導緻我會出現錯覺,所以此時我必須要浮出水面。

挑戰500英尺2分11秒的時間對于水下潛遊者來說,在常溫水下是很容易做到的,在接近0度的冰水下面是一個生死性的考驗,對于潛遊者來說通常不是因為在短時内缺氧而死,而是在極端的溫度下身體失去熱量産生了危機超越極限而死亡,這才是史提格的挑戰意義所在。

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史提格上岸後醫護人員重新檢測了他的血氧含量,讓研究他的科學家感到不可思議,前後檢測的結果出奇的一緻,并沒有出現科學家所預想的那樣前高後低的結果,而應激激素腎上腺素的水平前後測試結果也是相差無幾,同樣也沒有出現科學家預測的那樣前低後高的測試結果。對于有醫學常識的人都知道,血液的血氧含量在大量消耗氧氣之後會變得比之前低很多,但史提格的生理機制卻說明了一個不同尋常的科學實例;腎上腺素的水平會因為機體在壓力和恐懼面前數值會急劇升高,但史提格的數值卻很好地體現出他超出常人的心理機制問題。

如果說挑戰一口氣500英尺距離的冰下潛遊能讓你隔着手機都感到冷的話,那麼接下來史提格将會挑戰一口氣赤身裸遊250英尺的距離,此時你會不會覺得自己更冷呢?

史提格一樣很輕松地做到了,挑戰記錄是在500英尺完成之後緊接着完成的,幾乎所有的人都不認為他能夠挑戰成功,因為之前他已經消耗了大部分的體能,身體有些部位開始出現痙攣和脫水,但他的決定改變了所有人的看法和想法。

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他脫掉了潛水服隻穿一條普通的遊泳短褲,在體内吸入大量的氧氣後感覺狀态最佳時他毅然決然地一頭紮進了水裡。和之前一樣他沒有因為身體散失較多熱量而出現心髒驟停或意識模糊的狀态,他非常坦然的完成了挑戰1分26秒250英尺距離冰下無潛水衣自由潛遊項目,在世界吉尼斯大全上有加入了一個當前獨一無二的紀錄。

幾天後他挑戰了另一個水下無氧潛遊項目,向一座巨大的海上冰山發起挑戰,挑戰目的是零下2度的冰山下方,潛遊進冰山下方的區域,穿行在冰山和水中的魔幻世界裡。無疑他毫無懸念的成功了,世界吉尼斯紀錄了他三次挑戰壯舉,三次史無前例的挑戰數據,而且是在一個地方,極端環境下的格陵蘭島。

研究史提格的科學家發現,史提格在零下2度的水裡無氧潛遊,體溫的散失對他來說似乎沒什麼問題,在水裡上岸時醫護人員為他測量的體溫是33.8度,一般的普通人體溫降到35攝氏度時就會出現了神經系統紊亂肌肉痙攣,大腦無法有效地控制身體各個部位,細胞容易脫水失去意識,心髒會出現驟停的問題,但史提格不會他依然完好如初。

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那麼史提格的生理機能為什麼會跟正常人之間有如此大的差距呢?在科學上又該如何解釋這一現象呢?

生物學家弗朗西斯認為,史提格的生理機能和器官結構非同常人,正常人的肺活量平均在5--6升之間,而史提格的超人肺居然大到了驚人的14升,是超于正常人的幾倍;他的心率可以低到30以下,所以耗氧量就會出奇的低于正常人,身體其它的代謝功能也會産生低值水平,造成這些因素的最主要原因就是他的基因變異緣故,經檢測發現史提格有7對基因出現了異于常人的變異結構,尤其是有一組能控制能量轉換的基因組合變異最為明顯。就他的超能力來說,無論是超長時間的水下閉氣能力和超低溫下挑戰生理極限的能力,這一切都應該歸屬于他的基因變異。

史提格在日常生活中非常注重閉氣訓練和做瑜伽練習,科學性的做一些練習動作,這些非常有助于他的超能力。生活飲食方面格外喜歡注重食物營養的搭配,喜歡生姜和甜菜等制作果汁作為飲品而去除體内寒氣,讓身體機能處于合理的水平。

為了更深層次的解開史提格異于常人的生理機制,科學家格雷.懷特從倫敦趕往史提格的母校奧爾古斯大學觀測實驗,史提格在接受科學家對他的動脈檢測分析研究,實驗目的是将史提格的一條手臂阻礙動脈血液供應,觀測其血液在全身的流量及分布變化,以此來确定他的動脈功能跟常人的區别在哪裡。

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實驗開始,史提格的一條左手臂動脈被阻斷,心髒試圖為缺血的胳膊供應血液但被外力所阻礙,在電腦儀器上可以看到右臂正常的血液供應曲線圖,而被阻斷的左臂不是曲線呈現,而是一道近乎直線的圖線在顯示器上呈現,表示沒有血液流入。20秒後左臂的阻礙被取消,大量的血液在極短時間内湧現并充滿了缺血的左臂,可以說明他的動脈血管效率之高非常驚人,而動脈血管的高效正是他能夠在水下長時間閉氣的支撐能力之一。實驗表明史提格的動脈血管的反應速度和靈活性高于常人數倍,血液快速的反應能力是确保氧氣快速補充全身或局部的基礎,血液運送氧氣速度越快他的水下閉氣時間就會堅持的越長。

瑞典大學的艾麗卡.沙卡特教授也想試圖找到史提格異于常人的生理機制,它采用超聲波掃描史提格的脾髒,艾麗卡教授解釋脾髒中儲存有大量的紅血球,在潛水過程中如果一旦機體缺氧脾髒就會為全身供應大量的紅血球及所攜帶的氧氣,這其實很可能就是他在水下能夠長時間閉氣的科學秘密。

事實上艾麗卡教授的掃描結果證實了史提格有一個超大型的脾髒,大小可達到12厘米Х5厘米,體積可以達到500毫升,而普通人在250--300毫升之間,超大體積的脾髒可以為史提格儲存更多的額外氧氣和二氧化碳,在水下閉氣時這部分氧氣會被紅血球給補充進循環系統,将氧氣輸送給缺氧的細胞,将細胞産生的二氧化碳帶回脾髒儲存,從而增加了水下閉氣的時間。

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為了驗證自己的科學推斷艾麗卡教授實施了一項實驗,讓史提格把臉部埋進水缸裡閉氣并接受超聲波掃描的實驗。果不其然,在水裡閉氣時的脾髒體積在逐漸的減小,紅血球在脾髒内穩定的減少并向缺氧的細胞傳送氧氣,此時的史提格心率降低到了30次以下,氧氣的消耗減少了50%的消耗水平,遠遠超出了正常人的極端性水平。

史提格挑戰自己的生理極限和心理極限的意義不僅僅是創造世界紀錄的意義,更重要的是他還為科學研究打開了一扇重要的門,讓醫學科學和社會科學的光亮照了進來,讓科學家便于找到與之相關的一些疾病的成因和控制方法,對于疾病的病理研究和臨床治療有着不同尋常的意義。

很顯然,史提格作為一個極品超人的水下運動專家,自然有他獨特的生理機能和心理機能,正是因為這些與衆不同的因素讓他變得更加與衆不同。

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