一個多月前，來自肯亞的丹尼斯·金梅託(Dennis Kimetto)以2小時2分57秒的成績完成了柏林馬拉松，創造了馬拉松的新世界紀錄。這意味著金梅託在42千米的馬拉松賽程中，每千米的用時僅為2分56秒。
人類能在2小時內跑完馬拉松麼？
而人類還在不斷刷新速度和耐力的記錄，其中的一個原因是破紀錄是很賺錢的事情，並且越來越多的人能夠得到優質的訓練，以便加入世界頂級選手的行列。
來自南衛理公會大學的應用生理學和生物力學教授彼得·魏安德(Peter Weyand)表示，一些人渴望得到名譽和財富。他說：「這刺激他們用盡各種方法讓自己跑得更快，這也是為什麼人類的跑速在不斷增加，而狗和馬的卻沒有。」
那麼馬拉松選手能否突破2小時大關，人類又到底能跑多快呢？科學家表示，不論一個人的決心多大，終究還是會有一些生理上的極限是無法突破的。
有氧呼吸的極限
來自麻薩諸塞州綜合醫院心血管功能項目的副主任、波士頓馬拉松醫療顧問亞倫·巴吉希(Aaron Baggish)介紹說，人類跑步時哪一個身體系統才是限制因素，人們有不同的觀點，不過對長跑來說，最大的限制是心輸出量(每分鐘一側心室射出的血液總量)和氧氣流量。
馬拉松運動員在運動中需要依賴最大攝氧量(maximal oxygen uptake，VO2max)，這一指標代表能夠輸送到肌肉中的氧氣量。
魏安德指出，一個人的最大攝氧量可以衡量他們在有氧運動中消耗氧氣的速度，氧氣在人體內流動越快，有氧適能(指人體攝取、運輸和利用氧的能力)就越強。
最大攝氧量的指的是人每千克體重在每分鐘內可循環的氧氣量，單位是mL/kg/min。根據《應用生理學》(Journal of Applied Physiology)期刊的研究結果，一名健康男性的最大攝氧量為35-40，女性為27-31，優秀男性跑步選手約為85，女性約為77。
長跑的關鍵是在數千米的距離內，維持一個最接近最大攝氧量的速度。魏安德認為，長跑中最重要的就是節奏和能量消耗。
身體結構上的不足
與長跑相比，短跑具有一系列不同的限制條件。法國尼斯大學的運動生物力學教授讓-伯努瓦·莫林(Jean-Beno?t Mori)認為，短跑的關鍵是肌肉力量、步距和步頻。
世界頂尖短跑運動員在跑步過程中，每隻腳接觸地面的時間只有90毫秒，那麼最難的地方就在於，如何在這麼短的時間內施加最大的力。
要跑得快，就必須保證力的作用方向是向前的。莫林說，人類只有兩條腿，在這一點上我們天生處於劣勢——由於直立，人類的重心位於腳的正上方，這使得每次推動產生的力通常是與地面垂直而不是平行的。
人類能在2小時內跑完馬拉松麼？
相反，四足動物們，例如灰狗和獵豹，能夠將身體的重心分散到四肢上。它們四肢的活動範圍也更廣，能更好的將每次的推動力保持在水平方向上。
而人類的腿太長了，而且髖關節、膝關節和踝關節的活動範圍較小，無法像獵豹一樣高效率的前進。
先天遺傳的限制
即使是一些最有抱負的人，可能也永遠無法成為最優秀的長跑運動員，因為遺傳是一個很重要的因素。有些人擁有大量快縮肌纖維(fast-twitch)，很適合短跑，但對長跑來說就不利了；另一些人有更多慢縮肌纖維(slow-twitch)，這些肌肉對長跑十分關鍵，但卻對短跑沒什麼幫助。
快縮肌纖維以無氧方式供能，也就是說它們依靠葡萄糖而不是氧氣來產生能量。快縮肌纖維能夠產生爆發式的速度，但是很容易就疲勞。慢縮肌纖維可以將氧氣轉化為能量，它們的運動比快縮肌纖維慢得多，因此更適合長時間的持續肌肉收縮。
一些人天生就比其他人更能跑。腿長的人通常跑得更快，因為他們的步距更大；肺活量較大的人也一樣，因為他們的氧氣流動效率更高。運動員的骨骼-肌肉重量比也對速度和耐力有影響。
巴吉希說，有些人天生就更適合長跑，他們通常具有更結實的骨骼肌肉系統，以及更強大的心血管系統。但即使是擁有這種身體的人，也會有長跑的強度極限，超過這個極限就有可能就會對心臟造成損傷，不過大多數運動員不會有這種問題。
心臟損傷可能會在過度訓練時發生，例如帶病訓練，或是在已有心臟問題的情況下還繼續跑。
那為什麼我們還在越跑越快？
一些運動員通過服用非法藥物來提高速度。短跑運動員有時會服用類固醇來增加跑步時對地面的推動力；而一些馬拉松運動員則採取違規增血的方法，來提高他們的最大攝氧量。這種方法通過增加血液中的紅細胞數，可將一個人的最大攝氧量提高約10%。要進行增血，可以通過藥物來實現，也可以將運動員自己的血液冷凍起來，在賽前進行注射，以獲得更多的血紅細胞。
技術可器材也幫助短跑運動員們提高了成績，例如更好的跑鞋和人工賽道，但莫林表示，在過去20年間都沒有什麼主要的技術突破，研究者還沒能找到一種真正有效的技術，來幫助提高長跑運動員的耐力。
莫林認為照目前的情況看，在未來20到30年內，應該都不會有人在2小時內跑完馬拉松。
但這個記錄什麼時候會被打破也很難說，因為時不時都會殺出一匹黑馬。具有優良的跑步基因、訓練環境和天生優勢，可能會讓運動員突然跑出刷新紀錄的好成績。
一個很好的例子就是女子馬拉松世界記錄。男子馬拉松記錄在過去10年內被刷新了5次，每次只快了幾秒，而由英國長跑運動員寶拉·拉德克利夫(Paula Radcliffe)創造的馬拉松記錄(2小時15分25秒)已經保持了11年，「她把其他選手甩開了一大截」，而這種情況可能再次出現。
文章題圖：維基百科 /果殼
編譯來源LifeScience, The Human Race: Will We Keep Breaking Running Records?