自由潛水:改寫人類生理學的極限運動

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常人道極限運動玩家皆亡命之徒,以為他們不惜捨生求快感,殊不知絕大部分人為了挑戰極限,付出多少心血訓練與裝備自己。事實上,不少極限運動靠的不是熱血而是理性。以自由潛水員為例,雖知其不可為而為之,卻為人類測出新底線,自 68 年前起,不斷用實踐推翻科學家為人類設下的理論性極限,拋離人體生理學定義。

Hanli Prinsloo 自小在水邊長大夢想成為美人魚,2011 年, 她矢言要挑戰女性自由潛水世界記錄,這意味她需要潛入地中海下 213 呎。如此深度,在 1960 年代以前的科學家眼中,定然無異於自殺。蓋因根據現代化學之父 Robert Boyle 1662 年的「玻意耳定律」,氣體在恆溫下,壓強與體積成反比關係。如此類推,當人體潛入海中,遞增的水壓導致肺臟及內部空氣體積相應遞減,當下沉至 100 呎,肺部承受力到達極限,終會破裂。直到 1949 年,意大利戰鬥機飛行員 Raimondo Bucher,潛入拿玻里灣海面下 100 呎的「死亡界線」,在科學家們斷言有去無回的情況下,安然折返,震驚科學界,標誌自由潛水此極限運動的誕生。1976 年法國潛水員 Jacques Mayol 結合瑜伽呼吸法與自由潛水,更創出 330 呎深潛記錄。順帶一提,如今在國際自由潛水發展協會(AIDA)的無限制自由潛水世界記錄,是奧地利人 Herbert Nitsch 創下的 702 呎

紐約州立大學水牛城分校的特殊環境研究和教育中心前主任 Claes Lundgren,在呼吸道及高壓氧治療上已是世界權威:「深潛至此,實在異乎尋常。」他形容在 330 呎海水下,壓力相等於 11 個大氣壓,換言之肺部需承受 11 倍壓力,按「玻意耳定律」, Mayol 的肺早該爆煲。

鐵證在前,然而科學家如 Lundgren 經反覆研究計算依然認為「玻意耳定律」所言不假;另一方面,自由潛水員屢創「奇蹟」似乎非因構造特異,書作 The Body Builders 作者 Adam Piore 在 Prinsloo 的指導下,也能創出閉氣的新時間紀錄。前有 Bucher 和 Mayol,後有 Prinsloo,除他們以外,科學記者 James Nestor 2014 年出版的書作 Deep 更詳細記錄了多個自由潛水員的征途。究竟怎樣一回事?何以他們能多次挑戰「人類極限」?這麼多年下來,自由潛水員的壯舉迫使一眾生理學科學家苦苦追尋箇中原因。

原來,人類天生具有水底生存機制,影響力之強,科學家認為足以逃過物競天擇的嚴酷考驗。斯克里普斯海洋研究所生理學家 Swede Per Scholander 進行實驗,將心率監視器綁於潛水受驗者身上,發現即使受驗者在水中進行激烈運動,心跳率亦不升反跌。他當即聯想到以往研究過的水生動物如鴨子、海豹、企鵝等的能耐 —— 潛入水中,身體便進入節氧狀態,心跳減慢、周邊動脈閉合將充氧血液迫回心臟與大腦等重要器官 —— 這種情況在人體稱為血管收縮(vasoconstriction)。而 Lundgren 其後的實驗進一步驗證它能抵消「玻意耳定律」,他發現受驗者即使只是頸部以下的身體浸於水下,身體感知的水壓也足以叫血液回流肺壁血管。他估計人體血液循環中幾乎有 2 升血可在限氧狀態中調動至肺部,築起堡壘抵禦水壓。

除了血管,脾臟作用亦舉足輕重。近年瑞典大學生理學家 Erika Schagatay 邀請多個自由潛水員參與實驗,發現原來脾臟也支配部分血液儲備,為自由潛水員釋出額外氧氣供應身體多個部位,避免缺氧。這個建基於自主神經系統的進化安全機制,因自由潛水始為人所知。

到頭來,自由潛水並未推翻「玻意耳定律」,只是帶領科學家發現人類先天的生存機制。Lundgren 指出這些生存機制與生俱來,最初其實是應付嬰兒出生時通過狹窄產道時可能遇到的壓迫和短暫缺氧:「我想這種天性並沒有預計到人類長大後會變成潛水員。」

有極限的極限活動

自由潛水員駕馭生存機制之餘,亦運用特殊技巧將之推到極限,例如加拿大有自由潛水團體聲稱利用「口腔抽吸法(buccal pumping)」強行吸入超量空氣入肺,據說可增加肺容量 30%。但這些方法有違自然,更可能造成肺水腫或出血,實際亦有致命個案。

Prinsloo 始終沒有出席 2011 年的自由潛水比賽。她在那之前的潛水練習中突然感到橫膈膜收縮,卻不願中途放棄,結果上水後吐血、如鯁在喉:「我當時不應繼續,我在勉強自己,根本看不清自己究竟在做甚麼。自由潛水不應該是這樣的。只有在你停止嘗試時,你才開始真正達成目標。」確實,今天自由潛水深受歡迎,皆因它讓參與者在水底感受片刻安寧,從減慢的心跳開始,平復由高壓都市而來的紊亂思緒。

自由潛水讓人類超越過從前視為不可能超越的身心極限,這些都歸功與生俱來的天性,但天性有限,後天擴展便需尋找平衡點 —— 在尊重人體極限與勇於挑戰恐懼之間,享受與大自然共存。