本文来自微信公众号:瞻云(ID:zhanyun2028),作者:瞻云,原文标题:《拥有无限寿命的人类,一直锻炼下去,身体素质能提升到超人的程度吗?》,题图来自:视觉中国


一个人无限锻炼下去,肌肉力量可以提升到什么程度?


可以拥有超人的力量吗?


当然不能。


就像你拿纸永远造不出航空母舰一样。


人的材料属性,就限定死了。


你无论怎么锻炼,组成你的组织、皮肤、肌肉、器官,以及骨骼本身的材料不会变化。


就拿头颅来说,也就不过和椰子的强度差不多:


椰子壳的力学性质如下[1]


图/参考资料[1]


根据经纬方向不同,椰子的强度极限大约是22.6~59.5MPa之间(大约相当于一些木材)


人类骨头不同湿度的压缩极限强度[2]


图/参考资料[2]


由此可知,根据不同骨头,以及干湿度,人类骨头的强度在40~76MPa之间,只是比椰子壳强那么一点点,强度范围有重叠。


这样的极限强度,无论你怎么锻炼,一个狼锤下去,人就直接没了。


虽然人类的骨头由弹性模量极高的羟磷灰石所组成,但它通常只占骨头的三分之二,其他部分则是由胶原纤维所组成,而胶原纤维的弹性模量就低很多了。


成年人骨头的硬度通常比木头稍强,大约和砖、砂岩的硬度相当,为铅的1/4,钢的1/10[3]


人体最强的股骨、胫骨,强度极限在120MPa左右。


图/参考资料[3]


即便我们完全不考虑骨骼软组织和肌腱的强度,仅仅从胫骨的强度来看,可以计算出能够弹跳的极限高度。


人体胫骨的最小横截面积通常为3.2cm2


假设你体重偏轻60kg,拥有极好的翻滚技巧,落地缓冲的极限距离为0.8m。


根据公式:



得:



也就是说,无论你怎么科学锻炼,从4米高度跳下,落在结实不提供额外缓冲的地面上,同样会骨折。


图/参考资料[3]


或许,你可以通过未来科技,直接把骨头替换掉。


例如使用超高强度的碳纤维作为骨骼,其强度最高可接近10GPa,虽然达不到超人的地步,但骨骼已经可以支持你从40km的高空自由跳下了。


人体下坠时,在空气中的极限速度也就几十米每秒(具体极限速度和下坠方式有关),超高强度的碳纤维,能支撑的速度冲击,大约是人下坠极限速度的2倍。


但是,如果只是提升骨头强度,落地的刹那,整个人的其他组织会直接散架。


人的皮肤强度典型值是2.5~16MPa,甚至比起木材都远远不如。


皮肤怎么都得用未来科技打造成纳米材料是不是,有个几GPa以上的强度就差不多了。


人类的肌腱强度还是不错的,达到600-1300MPa的强度,但肌腱太细了,受到的冲击远远高于骨骼。


一定有人想到了用蜘蛛丝代替肌腱,不过蛛丝的特性就有些折腾人了。


蛛丝的强度大约1~10GPa,也就比人类肌腱强了10来倍,看起来不太行。


不过蛛丝有一个特性,就是应变越高,强度越大。


图/参考资料[4]


红框中的数据,便是蛛丝在应变率变化时的强度极限,当蛛丝每秒拉伸2.4%的时候,强度就可以轻轻松松地高达1000GPa以上。


只要不静止,一直保持运动状态,蛛丝做成肌腱的话,强度是相当MAX。


我相信,你把肌肉和肌腱都换成蛛丝的话,一定能体验到什么才是真正的久到离谱,根本停不下来。


肌肉当然是需要一并改造的。


毕竟人的肌肉纤维每根大约0.3μN拉力,提升力量,靠的就是增加肌肉的维度。但是增加肌肉维度,体重也会增加,整体的抗自由落体能力反而会降低。


如果你想要在静态不会拉断肌腱的话,我建议你直接上碳纳米管。


50~200GPa,强度绰绰有余。


但改造了肌肉、肌腱、骨骼之后,你就可以自由飞翔东方明珠塔了吗?


也不行,毕竟内脏、大脑还是普通材料。


哪里经得起折腾。


那么,换了大脑之后,你还是你吗?


所以,我的建议是:既然拥有无限的寿命,等到未来科技达到一定的地步,直接机械飞升不香吗?


参考文献:

[1] 高盟, 石传志, 张继严. 椰子壳的力学性能试验研究[J]. 山东科技大学学报(自然科学版), 2018, 037(005):40-44.

[2] 徐晋彬, 张宏民. 人颅骨力学性质的实验研究[J]. 医用生物力学, 1996, 011(001):5-9.

[3] S.C.Cowin, 王德琪, 董务民. 骨的力学性能[J]. 力学进展, 1985(01):92-109.

[4] 卢天健, 徐峰. 皮肤的力学性能概述[J]. 力学进展, 2008, 38(4):393-393.


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