เมื่อเดือนที่แล้ว Dennis Kimetto แห่งเคนยาวิ่งมาราธอนเร็วที่สุดเท่าที่เคยมีมาการวิ่งมาราธอนเบอร์ลินด้วยเวลาบันทึก 2 ชั่วโมง 2 นาทีและ 57 วินาที ซึ่งหมายความว่านานกว่า 26 ไมล์ (42 กิโลเมตร) Kimetto ยังคงความเร็วเฉลี่ยอย่างรวดเร็ว 4 นาทีและ 41 วินาทีต่อไมล์ (2 นาทีและ 56 วินาทีต่อกิโลเมตร)
สุดสัปดาห์นี้มีคน 50,000 คนที่จะจัดการกับความทรหดหลักสูตร 26.2 ไมล์ของนิวยอร์กซิตี้มาราธอน ในขณะที่ไม่มีใครคาดว่าจะทำลายสถิติในระหว่างการแข่งขันในวันอาทิตย์นี้ (2 พ.ย. ) การวิ่งมาราธอนเบอร์ลินของ Kimetto เป็นครั้งที่ห้าที่สถิติโลกได้ถูกทำลายในทศวรรษที่ผ่านมา
และผู้เชี่ยวชาญบางคนบอกว่ามันเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่นักวิ่งจะดึงสิ่งที่ดูเหมือนไม่สามารถคิดได้ก่อนหน้านี้: เสร็จสิ้นมาราธอนในเวลาน้อยกว่า 2 ชั่วโมง -7 ความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของร่างกายมนุษย์-
แต่มนุษย์ยังคงนิยามใหม่ขีด จำกัด ของความเร็วและความอดทน- ส่วนหนึ่งของเหตุผลนี้คือการทำลายสถิติเป็นธุรกิจที่ร่ำรวยและผู้คนจำนวนมากสามารถเข้าถึงทรัพยากรการฝึกอบรมที่พวกเขาต้องการเพื่อเข้าร่วมกลุ่มชนชั้นสูงที่ประกอบด้วยนักวิ่งชั้นนำของโลก บางคนกระหายชื่อเสียงและโชคลาภ Peter Weyand ศาสตราจารย์ด้านสรีรวิทยาประยุกต์และชีวกลศาสตร์ที่ Southern Methodist University ในดัลลัสกล่าว
“ นั่นเป็นแรงจูงใจในการทำทุกอย่างที่คุณสามารถทำได้เพื่อให้เร็วขึ้น” Weyand บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต “ นั่นคือเหตุผลผู้คนทำงานได้เร็วขึ้นและสุนัขและม้าไม่ได้ "
แต่มนุษย์จะได้เร็วแค่ไหน? ไม่ว่าบุคคลจะตั้งใจและมีความสามารถเพียงใดมีข้อ จำกัด ทางสรีรวิทยาบางประการที่มนุษย์ไม่สามารถเอาชนะได้ผู้เชี่ยวชาญกล่าว
ขีด จำกัด แอโรบิก
มีความขัดแย้งกันว่าระบบร่างกายทำหน้าที่เป็นเพดานว่ามนุษย์สามารถทำงานได้เร็วแค่ไหน Aaron Baggish ผู้อำนวยการฝ่ายโปรแกรมการแสดงหัวใจและหลอดเลือดที่โรงพยาบาล Massachusetts General และผู้อำนวยการแพทย์ร่วมของ Boston Marathon กล่าวกับ Live Science สำหรับการวิ่งระยะยาวข้อ จำกัด ที่ใหญ่ที่สุดคือเอาท์พุทหัวใจและการไหลของออกซิเจน
นักวิ่งมาราธอนพึ่งพากระบวนการที่เรียกว่าการดูดซึมออกซิเจนสูงสุดซึ่งกำหนดให้มีการส่งออกซิเจนไปยังกล้ามเนื้อมากน้อยเพียงใด บุคคลVO2 สูงสุดเป็นการวัดว่าพวกเขาใช้ออกซิเจนเร็วแค่ไหนในระหว่างการออกกำลังกายแบบแอโรบิค Weyand กล่าว ยิ่งมีการไหลของออกซิเจนเร็วเท่าไหร่บุคคลก็จะยิ่งพอดีกับคนมากขึ้นเท่านั้น
VO2 Max วัดได้ในจำนวนมิลลิลิตรของออกซิเจนต่อกิโลกรัมของมวลร่างกายที่บุคคลสามารถวนรอบแต่ละนาที (ml/kg/นาที) ผู้ชายที่มีสุขภาพดีโดยเฉลี่ยมี VO2 สูงสุด 35 ถึง 40 และผู้หญิงที่มีสุขภาพดีโดยเฉลี่ยมี VO2 สูงสุด 27 ถึง 31 นักวิ่งชายยอดเยี่ยมสามารถมี VO2 สูงสุดประมาณ 85 และหญิงประมาณ 77 คนตามการวิจัยในวารสารสรีรวิทยาประยุกต์
กุญแจสำคัญในการวิ่งระยะไกลคือการหาจังหวะใกล้เคียงกับ Vo2 Max ที่ยั่งยืนในหลายไมล์ ทุกอย่างเกี่ยวกับการเว้นจังหวะและการจัดการค่าใช้จ่ายพลังงานWeyand กล่าว
ขีด จำกัด ทางกล
การวิ่งมีข้อ จำกัด ที่แตกต่างกัน สำหรับระยะทางที่สั้นกว่ามันเป็นเรื่องเกี่ยวกับความแข็งแรงของกล้ามเนื้อความยาวก้าวย่างและนักวิ่งสามารถพลิกก้าวของเขาหรือเธอได้เร็วแค่ไหน
นักวิ่งที่ดีที่สุดในโลกมีเพียงหนึ่งฟุตแตะพื้นดินประมาณ 90 มิลลิวินาทีเมื่อพวกเขาวิ่ง Morin กล่าว ความท้าทายคือการเพิ่มแรงสูงสุดที่ใช้ในแต่ละก้าวในช่วงเวลาสั้น ๆ -7 ข้อผิดพลาดในการออกกำลังกายทั่วไป - และวิธีการแก้ไข-
แต่การทำงานอย่างรวดเร็วสิ่งสำคัญคือการบังคับให้บังคับให้ไปข้างหน้า มนุษย์มีข้อเสียโดยธรรมชาติที่นี่เพราะพวกเขามีเพียงสองขา Morin บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต มนุษย์ถือศูนย์กลางของมวลอยู่เหนือเท้าของพวกเขาโดยตรง นี่เป็นปัญหาเนื่องจากแรงจากการดันออกจากพื้นแต่ละครั้งส่วนใหญ่จะถูกชี้นำในแนวตั้งแทนที่จะเป็นแนวนอน
ในทางตรงกันข้ามสัตว์สี่ขาเช่น Greyhounds และเสือชีต้าสามารถแพร่กระจายศูนย์กลางของมวลของพวกเขาในสี่แขนขาแทนที่จะเป็นสอง พวกเขายังมีการเคลื่อนไหวที่หลากหลายมากขึ้นในแขนขาของพวกเขาและสามารถควบคุมแรงจากการกดแต่ละครั้งในทิศทางแนวนอนได้ดีขึ้น ขามนุษย์ยาวเกินไปและสะโพกข้อต่อหัวเข่าและข้อเท้าไม่มีการเคลื่อนไหวที่หลากหลายมากพอที่จะก้าวไปข้างหน้าอย่างมีประสิทธิภาพเท่าที่เสือชีต้าสามารถทำได้
ขีด จำกัด ทางพันธุกรรม
ถึงกระนั้นแม้แต่นักกีฬาที่มีความมุ่งมั่นมากที่สุดก็ไม่เคยขึ้นอันดับสูงสุดของนักวิ่งยอดเยี่ยมเพราะพันธุศาสตร์มีบทบาทสำคัญ บางคนมีจำนวนมากเส้นใยกล้ามเนื้อเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวิ่ง แต่เป็นตัวยับยั้งสำหรับการวิ่งระยะทาง คนอื่น ๆ มีเส้นใยกล้ามเนื้อกระตุกช้ากว่าซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการวิ่งระยะไกล แต่ไร้ประโยชน์สำหรับการวิ่ง
เส้นใยกล้ามเนื้อย่นอย่างรวดเร็วทำงานได้อย่างไม่เป็นทางการซึ่งหมายความว่าพวกเขาใช้กลูโคสแทนออกซิเจนเพื่อสร้างพลังงาน เส้นใย Fast-Twitch สามารถสร้างความเร็วในการระเบิดได้ แต่พวกมันจะเบื่อหน่ายได้อย่างง่ายดาย เส้นใยกล้ามเนื้อกระตุกช้าเปลี่ยนออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิง พวกเขาทำงานช้ากว่ากล้ามเนื้อกระตุกเร็วมากและได้รับการออกแบบมาสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่องในระยะเวลานาน
นักวิ่งบางคนมีโชคทางพันธุกรรมมากกว่าคนอื่น ๆ ผู้ที่มีขายาวมีแนวโน้มที่จะเร็วขึ้นเพราะสามารถเข้าถึงความยาวก้าวยาวได้นานขึ้นและผู้ที่มีปอดขนาดใหญ่สามารถสร้างการไหลของออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น อัตราส่วนน้ำหนักของกระดูกต่อกล้ามเนื้อของนักวิ่งยังมีผลต่อความเร็วและความอดทน
สำหรับการแข่งขันทางไกล Baggish กล่าวว่าบางคนมีความพร้อมทางพันธุกรรมที่ดีกว่าเพื่อรองรับไมล์มากขึ้น พวกเขามีแนวโน้มที่จะมีระบบกล้ามเนื้อและกระดูกที่แข็งกว่าและระบบการเต้นของหัวใจเขากล่าวเสริม แต่แม้แต่คนที่มีร่างกายที่สร้างขึ้นสำหรับการวิ่งมีระยะทางไมล์
“ ทุกคนมีจุดแตกหัก” Baggish กล่าว
เป็นไปได้ที่นักวิ่งจะไปถึงจุดที่พวกเขาเริ่มต้นก่อให้เกิดความเสียหายต่อหัวใจของพวกเขาแต่นักกีฬาส่วนใหญ่จะไม่มีปฏิกิริยาประเภทนี้ Baggish กล่าว ความเสียหายของหัวใจสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อนักวิ่งลงน้ำด้วยการฝึกอบรมของพวกเขาเช่นเมื่อผลักดันผ่านการเจ็บป่วยหรือซ้อนกันในไมล์เมื่อพวกเขามีสภาพหัวใจที่มีอยู่ก่อน
เรายังคงเร็วขึ้นได้อย่างไร?
แม้จะมีข้อ จำกัด เหล่านี้ทั้งหมด "มนุษย์ยังคงเร็วขึ้นและเร็วขึ้น" Weyand กล่าว "คำถามที่ชัดเจนคือทำไม"
นักกีฬาบางคนหันไปหาสารที่ผิดกฎหมายเพื่อเพิ่มความเร็ว นักวิ่งได้รับรู้ว่าหันไปใช้สเตียรอยด์เพื่อเพิ่มแรงก้าวเดินอย่างรวดเร็วของพวกเขาสามารถนำไปใช้กับพื้นดิน นักวิ่งมาราธอนบางคนมีส่วนร่วมในผิดกฎหมาย "การเติมเลือด"เพื่อเพิ่ม VO2 สูงสุดในการเติมเลือดเกี่ยวข้องกับการเพิ่มจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดงในกระแสเลือดของนักกีฬาซึ่งสามารถเพิ่ม VO2 สูงสุดของบุคคลได้ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์
เทคโนโลยีและอุปกรณ์เช่นรองเท้าที่ดีกว่าและเส้นทางวิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นได้ช่วยให้นักวิ่งปรับปรุงเวลาของพวกเขา แต่ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาไม่มีการพัฒนาเทคโนโลยีที่สำคัญในพื้นที่นี้ Morin กล่าว นักวิจัยยังไม่พบการแทรกแซงทางเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการแข่งขันที่มีความอดทน
“ ตอนนี้เป็นความท้าทายด้านกล้ามเนื้อและเทคนิคจริงๆ” โมรินกล่าว
บันทึกจะลดลงเร็วกว่าที่เคย แต่ส่วนใหญ่จะลดลงเพียงไม่กี่วินาทีหรือเศษส่วนของวินาที
โมรินกล่าวว่าเขาไม่คิดว่าบันทึกการวิ่งมาราธอน 2 ชั่วโมงจะลดลงอีก 20 ถึง 30 ปีหากสิ่งต่าง ๆ ดำเนินต่อไปในแบบที่พวกเขาเป็น แต่มันยากที่จะคาดการณ์ว่าเมื่อใดที่บันทึกจะลดลงเพราะทุกครั้งที่มีค่าผิดปกติ การผสมผสานที่ถูกต้องของยีนสิ่งแวดล้อมและความสามารถในนักกีฬาสามารถนำไปสู่บันทึกใหม่อย่างฉับพลันและน่าทึ่ง ตัวอย่างที่ดีคือบันทึกการวิ่งมาราธอนของผู้หญิง Weyand กล่าว ในขณะที่บันทึกการวิ่งมาราธอนของผู้ชายได้ลดลงห้าครั้งในทศวรรษที่ผ่านมาในแต่ละครั้งเพียงไม่กี่วินาทีนักวิ่งมาราธอนของพอลล่าแรดคลิฟฟ์นักวิ่งชาวอังกฤษได้ยืนเป็นเวลา 11 ปี
“ เธอเพิ่งวางเครื่องหมายไว้ที่นั่น” Weyand กล่าว และมันอาจเกิดขึ้นอีกครั้ง
นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุเวลาหรือจังหวะที่แน่นอนที่เป็นไปไม่ได้ทางร่างกายสำหรับมนุษย์ที่จะเข้าถึง มันเป็นคำถามที่วิทยาศาสตร์ไม่ได้ตอบ - และนั่นอาจไม่ใช่เรื่องเลวร้าย Morin กล่าว ท้ายที่สุดคำตอบสามารถปล้นนักกีฬาของแรงบันดาลใจและแรงจูงใจในการปรับปรุง
“ ในฐานะนักวิทยาศาสตร์มันเป็นคำถามที่ฉันไม่ต้องการตอบสำหรับฉันโค้ชหรือนักกีฬา” โมรินกล่าว
ติดตาม Kelly Dickerson บนTwitter- ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
