人类短跑速度的理论极限是多少？

人类的体能到目前为止是否已经达到了极限？

是否可以通过几种模型计算出不同的限制条件下，人类所可能的最大速度范围是多少？

《闪电侠》

（提问by施魏因施泰格@果壳）

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世界顶尖短跑运动员（比如博尔特）的瞬时最高速度差不多是45千米/小时，但只是瞬时。

不过2010年，一项研究认为（未经改造的）人类的生物学极限可以达到60千米/小时以上。

这篇论文名为The biological limits to running speed are imposed from the ground up。传统上计算人类跑步极限依据的是这样一个假定：人类运动速度的短板，是脚蹬地面的力度。目前短跑运动员一条腿能够对地面施加4000牛顿的力，大家都觉得这差不多到头了。事实上按照之前的计算，人类百米跑到9.48秒就差不多到头了。

但这项研究发现，其实短板不光有力度，还有施力时间。短跑者冲刺的时候其实很像弹力球，大部分时间在空中，每一步接触地面的时间不到0.1秒。他们认为，人类的肌肉其实还能释放出更大的潜能，只不过接触时间太短了没用出来——肌肉收缩也是要花时间的。要是想办法释放出来的话，那就是60千米以上了。按照最为乐观的估计，跑完百米只需要5.18秒（龟仙人速度？）。

遗憾的是，这是最理想的情况。现实中如果你想延长受力时间，就意味着迈步频率也要变慢。这也就是为啥我们现在还突破不了9.5秒的原因……

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从另一个角度说，跑步者在跑的时候其实只有大概7%的力是向前推动的，剩下的力都用来向上推动弹跳了。如果我们发明一种办法能将所有的力都用来克服空气阻力而非重力，那么用最简单的估算，人类速度还能再提高3-4倍。所以最最理想的极限情况下，不改造人体，我们可能可以瞬间跑到200千米/小时（超过哆啦A梦被老鼠吓的速度）——当然那时候我们的姿态肯定就无法称之为”跑“了。

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如果放宽对跑姿的要求，还会有很多别的好玩的结论。比如，NASA计算人类坐姿单腿静蹬最大力度可达2400牛。如果人能把双腿力量这样一刻不停向后施加作为推力，那么相当于8-9个g，粗略估计这可以让人抵达600千米/小时的终末速度。

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如果再进一步，调节一下人体的姿势、装备和海拔的话……世界速降跳伞纪录是531.42km/h，由Marco Wiederkehr在2013年创造。他采用了特别的姿势和专用头盔衣服，而且最高速度是在高海拔稀薄空气中获得。我们的短跑运动员拥有9g推力，理论速度可以达到他的三倍（1600千米/小时），但是因为三倍就要遭遇音障，所以实际上速度恐怕不会比音速（1200千米/小时）高太多。

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（本部分感谢@Aerokura 同学热心帮忙）

世界上纯肉身最快的人可能是Felix Baumgartner，他从39045米高处跳下来的时候，最快速度达到了1342km/h，合1.26马赫 （不过，因为不合速降跳伞规定，这不算上面的纪录）。?

到了超音速，就没有什么方便的经验公式可算了……

（请忽略攻角啦空气密度啦之类参数，假定那些不变好了……）按这个图，阻力系数正好在1马赫附近有了突跃，让计算很困难。不过如果还是勉强估算的话，假定1.26马赫的阻力系数为0.9，2马赫以上阻力系数都是0.4，那么我们的最快极限理论速度可以达到6000千米/小时，超过5马赫。

不过到了这个程度，我们就要担心另一个问题：人会不会烧起来。

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SR71黑鸟侦察机的标准速度就是3马赫。它的表面温度从230摄氏度到510摄氏度不等。显然一个人到这时候怎么着都熟了（黑鸟表面是钛合金，挡风玻璃也是特制的能抗300度以上）。

遗憾的是，我不知道有什么好的公式估算飞行时的速度……

鉴于Baumgartner活下来了，所以我们大致可以推定，他的速度（在稀薄的空气中）是可以活下来的。所以一个未经改造的人在最最最理想的情况下，应该是可以略微超过音速”奔跑“并且存活的……吧……

答主：Ent@果壳