人間が生き残る限界とは

脳天に銃弾を受けたり、10階から落下したり、海で何ヶ月も座礁したりしても生き残ったという壮大な話を耳にすることがあります。 しかし、地球上の海抜数マイルに広がる宇宙の薄い殻を除いて、既知の宇宙のどこにでも人間を置くと、数分以内に死んでしまいます。 6309>

典型的な人間が生存できる境界線の多くは完全に確立されている。よく知られている「3つの法則」は、空気、水、食物をどれくらいの期間断つことができるかを規定している(それぞれ、およそ3分、3日、3週間)。 しかし、それ以外の限界については、これまでほとんど実験が行われていないため、推測の域を出ていない。 例えば、どのくらいの時間起きていられれば死ぬのか? 窒息するまでにどれくらいの高さまで登れるか? 6309>

数十年にわたる実験が、あるものは意図的に、あるものは偶然に、私たちが文字通り生きている領域を突き止めるのに役立っています。 たった一晩の徹夜でも、飲酒と同じくらい運転能力が損なわれる。 居眠りする前に起きていた人の絶対的な最長記録は264時間(約11日間)で、1965年に17歳のランディ・ガードナーが高校の科学フェアのプロジェクトで作った記録だそうです。 11日目に眠りに落ちるまで、彼は基本的に目を開けたまま植物状態だった。

しかし、彼はどの時点で死んだだろうか?

6月に、26歳の中国人男性が、ヨーロッパカップの全試合を見ようと、眠らずに11日目に死んだと報告された。 しかし、彼はずっと酒を飲み、タバコも吸っていたため、死因の特定は困難だった。 睡眠不足だけで死亡した人間はこれまでおらず、明らかな倫理的理由から、科学者は実験室で限界点を見つけることができません。

ラットの睡眠不足の実験。 (Image credit: Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic Jean-Etienne Poirrier)

They’ve done it with rats, however. 1999年、シカゴ大学の睡眠研究者たちは、水の入ったプールの上に置かれた回転する円盤の上にラットを乗せ、入眠を認識できるコンピュータプログラムを使ってラットの脳波を連続的に記録しました。 ラットが居眠りをすると、円盤を突然回転させ、壁にぶつけたり、水の中にたたき込むように脅したりして、ラットを覚醒させた。 この苦痛を2週間続けると、ラットは一貫して死んでしまった。 これは、安静時の代謝速度が非常に速くなり、完全に静止していてもカロリーが過剰に消費される状態である。 代謝亢進症は、睡眠不足と関連している。

放射線は、DNAを変異させ、細胞のがん化につながるような方法で遺伝コードを書き換えるため、長期的に危険なものとなっています。 しかし、どれくらいの放射線が、あなたをすぐに死に至らしめるのでしょうか? レンセラー工科大学のピーター・カラカッパ教授によると、5~6シーベルトの放射線を数分間浴びると、体が一度に修復できないほど多くの細胞が細切れになるという。 カラカッパ氏は、「線量が蓄積される時間が長ければ長いほど、体はその時間にも自己修復しようと働くので、その範囲は高くなります」と、Life’s Little Mysteriesに語っています。

比較対象として、日本の福島原子力発電所で働く人々の中には、昨年3月の原発事故に対応する間に1時間に0.4~1Svを吸収した人もいました。

たとえ核災害や超新星爆発から遠ざかっても、私たちが地球上で経験する自然放射線(土壌中のウラン、宇宙線、医療機器など)は、ある年に癌になる確率を 0.025% 高める、とカラカッパは言いました。 これは、人間の寿命に奇妙な上限を設定します。

「平均的な人は… 4000年にわたって毎年平均的なバックグラウンド放射線を受け、他のすべての影響がない場合、放射線によるがんにかかることが合理的に保証されます」と、カラカッパは述べています。 要するに、たとえ私たちが最終的にすべての病気を根絶し、私たちの体に老化を告げる遺伝的命令を止めることに成功したとしても、幸運なことに、私たちは4,000歳を超えて生きることはできないのです。 NASAと軍の研究者は、安全な宇宙船や航空機の設計のために、この質問に答えるべく前進してきました。 (横方向への加速は、力の非対称性により、私たちの内臓に大きな影響を与えます。 ポピュラーサイエンス誌の最近の記事によると、14Gの横方向の加速度は、内臓を互いに引き離す可能性があるとのことです。 一方、頭から足への動きでは、血液がすべて足に流れ込む。 縦方向の加速度では4〜8Gで失神する。 (1Gの力は私たちがこの地上で感じる通常の重力であり、14Gは14倍の質量を持つ惑星の引力に等しい)

前方または後方の加速は、頭と心臓を一緒に加速させるので、体に最も負担がかからないように思われる。 1940年代と1950年代に行われた、カリフォルニア州のエドワーズ空軍基地を往復するロケットのソリを使った「人間減速機」の軍事実験では、人間は45G、つまり地球45個分の重力で減速でき、まだ生きてその話をすることができることが示唆されています。 この速度では、時速630マイルから時速0マイルまで、数百フィートの距離をコンマ数秒で減速することになります。 私たちはおそらく50Gのあたりでスペアパーツの袋になってしまうだろうと研究者は推測しています。

私たちはどのような環境変化に対応できるのでしょうか

通常の大気条件からの逸脱にどれだけ耐えられるかは、それが温度、圧力、空気中の酸素含有量の変化であろうと、個人によって大きな差があります。 また、身体は外的条件に応じて酸素の使用量や代謝を徐々に調整できるため、生存の限界は環境変化がどの程度ゆっくり起こるかに依存します。

ほとんどの人間は、極めて湿度の高い華氏140度(摂氏60度)の暑さの中で10分後には高熱症になる。 寒さによる死は定義が難しい。 人は通常、体温が華氏70度(摂氏21度)に下がると失神するが、これが起こるまでの時間は、人がどれほど「寒さに慣れているか」、また、神秘的で潜在的な冬眠の形態が設定されるかどうかに依存する。

生存の境界は、長期の快適さのためにより確立されている。 1958年のNASAの報告によると、後者の温度が相対湿度50%以下で発生する場合、人はおよそ華氏40度から華氏95度(4度から35度)の間の環境で無限に生きることができる。 湿度が低いと、空気中の水分が少なくなって汗をかきやすくなるため、最高気温が上昇するのです。

宇宙船の外で宇宙飛行士のヘルメットが飛び出すSF映画が証明しているように、人間は酸素や気圧が異常だとうまくいかないものです。 大気圧では、空気は21%の酸素を含んでいます。 酸素濃度が11パーセントを超えると、無酸素状態になり、死に至る。 酸素が多すぎる場合も、数日かけて徐々に肺に炎症を起こして死に至る。 登山家は酸素の低下に徐々に体を慣らしていくので、より高く登ることができますが、26000フィート(7925メートル)以上では、酸素ボンベなしで長く生きられる人はいません。

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