人類短跑速度的理論極限是多少？

知識 08-14

問題：人類短跑速度的理論極限是多少？

人類的體能到目前為止是否已經達到了極限？

是否可以通過幾種模型計算出不同的限制條件下，人類所可能的最大速度範圍是多少？

Ent 回答：

世界頂尖短跑運動員（比如博爾特）的瞬時最高速度差不多是45千米/小時，但只是瞬時。

不過2010年，一項研究認為（未經改造的）人類的生物學極限可以達到60千米/小時以上。

這篇論文名為The biological limits to running speed are imposed from the ground up。傳統上計算人類跑步極限依據的是這樣一個假定：人類運動速度的短板，是腳蹬地面的力度。目前短跑運動員一條腿能夠對地面施加4000牛頓的力，大家都覺得這差不多到頭了。事實上按照之前的計算，人類百米跑到9.48秒就差不多到頭了。

人類短跑速度的理論極限是多少？

但這項研究發現，其實短板不光有力度，還有施力時間。短跑者衝刺的時候其實很像彈力球，大部分時間在空中，每一步接觸地面的時間不到0.1秒。他們認為，人類的肌肉其實還能釋放出更大的潛能，只不過接觸時間太短了沒用出來——肌肉收縮也是要花時間的。要是想辦法釋放出來的話，那就是60千米以上了。按照最為樂觀的估計，跑完百米只需要5.18秒（龜仙人速度？）。

遺憾的是，這是最理想的情況。現實中如果你想延長受力時間，就意味著邁步頻率也要變慢。這也就是為啥我們現在還突破不了9.5秒的原因……

從另一個角度說，跑步者在跑的時候其實只有大概7%的力是向前推動的，剩下的力都用來向上推動彈跳了。如果我們發明一種辦法能將所有的力都用來克服空氣阻力而非重力，那麼用最簡單的估算，人類速度還能再提高3-4倍。所以最最理想的極限情況下，不改造人體，我們可能可以瞬間跑到200千米/小時（超過哆啦A夢被老鼠嚇的速度）——當然那時候我們的姿態肯定就無法稱之為」跑「了。

人類短跑速度的理論極限是多少？

如果放寬對跑姿的要求，還會有很多別的好玩的結論。比如，NASA計算人類坐姿單腿靜蹬最大力度可達2400牛。如果人能把雙腿力量這樣一刻不停向後施加作為推力，那麼相當於8-9個g，粗略估計這可以讓人抵達600千米/小時的終末速度。

如果再進一步，調節一下人體的姿勢、裝備和海拔的話……世界速降跳傘紀錄是531.42km/h，由Marco Wiederkehr在2013年創造。他採用了特別的姿勢和專用頭盔衣服，而且最高速度是在高海拔稀薄空氣中獲得。我們的短跑運動員擁有9g推力，理論速度可以達到他的三倍（1600千米/小時），但是因為三倍就要遭遇音障，所以實際上速度恐怕不會比音速（1200千米/小時）高太多。

人類短跑速度的理論極限是多少？