Man hör episka berättelser om människor som överlevt kulor i hjärnan, fall från tio våningar eller månader strandsatta på havet. Men om man placerar en människa var som helst i det kända universumet utom i det tunna skal av rymden som sträcker sig ett par kilometer över eller under havsnivån på jorden, så dör vi inom några minuter. Hur stark och motståndskraftig människokroppen än verkar i vissa situationer, är den i förhållande till kosmos som helhet oroväckande bräcklig.

Många av de gränser inom vilka en typisk människa kan överleva har fastställts helt och hållet; den välkända ”regeln om tre” dikterar hur länge vi kan avstå från luft, vatten och mat (ungefär tre minuter, tre dagar respektive tre veckor). Andra gränser är mer spekulativa, eftersom människor sällan eller aldrig har testat dem. Hur länge kan man till exempel hålla sig vaken innan man dör? Hur hög höjd kan man klättra innan man kvävs? Hur mycket acceleration kan din kropp tåla innan den slits sönder?

Experiment under årtiondenas lopp – vissa avsiktliga, andra oavsiktliga – har bidragit till att staka ut den domän inom vilken vi bokstavligen lever.

Hur länge kan vi hålla oss vakna?

Air Force-piloter har varit kända för att bli så deliriska efter tre eller fyra dagars sömnbrist att de störtar sina plan (efter att ha somnat). Även en enda nattlig sömn försämrar körförmågan lika mycket som att vara berusad. Den absolut längsta tid som någon frivilligt har hållit sig vaken innan han eller hon nickat är 264 timmar (cirka 11 dagar) – ett rekord som sattes av 17-årige Randy Gardner för ett vetenskapsprojekt i gymnasiet 1965. Innan han somnade på dag 11 var han i princip en grönsak med ögonen öppna.

Men vid vilken tidpunkt skulle han ha dött?

I juni rapporterades en 26-årig kinesisk man ha dött 11 dagar efter ett sömnlöst försök att se varje match i Europacupen. Men han drack också alkohol och rökte hela tiden, vilket gör det svårt att fastställa dödsorsaken. Ingen människa har någonsin definitivt dött enbart på grund av sömnbrist, och av uppenbara etiska skäl kan forskarna inte hitta brytpunkten i laboratoriet.

De har dock gjort det med råttor. År 1999 satte sömnforskare vid University of Chicago råttor på en roterande skiva placerad över en vattenbassäng och registrerade kontinuerligt råttornas hjärnvågor med ett datorprogram som kunde känna igen när sömnen började. När råttorna slumrade till roterades plötsligt skivan för att hålla dem vakna genom att stöta dem mot väggen och hota med att stöta dem i vattnet. Råttorna dog konsekvent efter två veckor av detta elände. Innan de dog visade gnagarna symtom på hypermetabolism, ett tillstånd där kroppens ämnesomsättning i vila ökar så mycket att den förbränner överdrivet mycket kalorier även när den är helt stilla. Hypermetabolism har kopplats till brist på sömn.

Hur mycket strålning kan vi absorbera?

Strålning utgör en långsiktig fara eftersom den muterar DNA och skriver om den genetiska koden på ett sätt som kan leda till cancertillväxt av celler. Men hur mycket strålning slår dig död direkt? Enligt Peter Caracappa, kärnkraftsingenjör och strålsäkerhetsspecialist vid Rensselaer Polytechnic Institute, kommer 5 och 6 Sievert (Sv) under loppet av några minuter att strimla sönder för många celler för att din kropp ska kunna reparera dem på en gång. ”Ju längre tidsperiod under vilken dosen ackumuleras, desto högre blir intervallet, eftersom kroppen arbetar för att reparera sig själv under den tiden också”, sade Caracappa till Life’s Little Mysteries.

Som jämförelse kan nämnas att vissa arbetare vid Japans kärnkraftverk i Fukushima absorberade 0,4 till 1 Sv strålning i timmen när de kämpade med kärnkraftskatastrofen i mars förra året. Även om de överlevde på kort sikt ökade deras cancerrisk under hela livet, har forskare sagt.

Även om man undviker kärnkraftskatastrofer och supernovaexplosioner ökar den naturliga bakgrundsstrålning som vi alla upplever på jorden (från källor som uran i marken, kosmisk strålning och medicinteknisk utrustning) vår chans att utveckla cancer under ett visst år med 0,025 procent, sade Caracappa. Detta sätter en bisarr övre gräns för människans livslängd.

”En genomsnittlig person … som får en genomsnittlig bakgrundsstrålningsdos varje år under 4 000 år, i avsaknad av all annan påverkan, skulle rimligen vara säker på att drabbas av en strålningsinducerad cancer”, sade Caracappa. Kort sagt, även om vi så småningom lyckas utrota alla sjukdomar och stänga av de genetiska kommandon som talar om för våra kroppar att åldras, så har vi otur: Vi kommer aldrig att leva längre än 4 000 år.

Hur mycket kan vi accelerera?

Ribbenet skyddar vårt hjärta från en hård smäll, men det är ett svagt skydd mot den typ av stötar som tekniken har möjliggjort idag. Hur mycket acceleration kan våra organ tåla?

NASA och militära forskare har gjort stora framsteg när det gäller att besvara den frågan för att kunna konstruera säkra rymdfarkoster och flygplan. (Man vill inte att astronauter ska få en blackout vid start.) Sidoacceleration – ryckning åt sidan – är en stor påfrestning för våra inre delar på grund av de asymmetriska krafterna. Enligt en färsk artikel i Popular Science kan 14 Gs sidoacceleration slita loss dina organ från varandra. Rörelser från huvud till fot leder till att allt blod strömmar till fötterna. Mellan 4 och 8 G i längdriktning slår dig medvetslös. (En kraft på 1 G är den normala gravitationskraften som vi känner här på jorden, medan 14 Gs motsvarar dragningskraften från en planet som är 14 gånger så massiv.)

Acceleration framåt eller bakåt tycks gå lättast för kroppen, eftersom de gör det möjligt för huvudet och hjärtat att accelerera tillsammans. Militära experiment på 1940- och 1950-talen med en ”mänsklig decelerator”, i huvudsak en raketsläde som åkte fram och tillbaka över Edwards Air Force-basen i Kalifornien, tyder på att vi kan sakta ner med en hastighet av 45 Gs, eller motsvarande gravitationen på 45 jordklot, och fortfarande leva och prata om det. Med den hastigheten saktar man ner från 630 miles per timme till 0 mph på bråkdelar av en sekund över några hundra fot. Vi förvandlas förmodligen till en säck med reservdelar vid 50 G, uppskattar forskarna.

Vilka miljöförändringar kan vi hantera?

Individen varierar kraftigt i hur väl de tolererar avvikelser från normala atmosfäriska förhållanden, oavsett om det rör sig om förändringar i temperatur, tryck eller luftens syrehalt. Gränserna för överlevnad beror också på hur långsamt miljöförändringar sätter in, eftersom kroppen gradvis kan anpassa sin syreförbrukning och ämnesomsättning som svar på yttre förhållanden. Men några grova uppskattningar av våra brytpunkter kan göras.

De flesta människor kommer att drabbas av hypertermi efter 10 minuter i extremt fuktig, 140-graders-Fahrenheit (60-graders-Celsius) värme. Död genom kyla är svårare att avgränsa. En person dör vanligtvis när kroppstemperaturen sjunker till 70 grader F (21 grader C), men hur lång tid det tar beror på hur ”van vid kyla” en person är och om en mystisk, latent form av vinterdvala inträder, vilket har varit känt.

De gränser som gäller för överlevnad är bättre etablerade för långsiktig komfort. Enligt en NASA-rapport från 1958 kan människor leva på obestämd tid i miljöer som ligger mellan ungefär 40 grader F och 95 grader F (4 och 35 grader C), om den sistnämnda temperaturen inträffar vid högst 50 procent relativ luftfuktighet. Den maximala temperaturen stiger när det är mindre fuktigt, eftersom lägre vattenhalt i luften gör det lättare att svettas och därmed hålla sig sval.

Som det framgår av vilken sci-fi-film som helst där en astronauts hjälm hoppar av utanför rymdfarkosten, klarar vi oss inte så bra med onormala syre- eller trycknivåer. Vid atmosfäriskt tryck innehåller luft 21 procent syre. Vi dör av syrebrist när koncentrationen sjunker under 11 procent. För mycket syre dödar också genom att gradvis orsaka inflammation i lungorna under några dagar.

Vi svimmar när trycket sjunker under 57 procent av det atmosfäriska trycket – vilket motsvarar det på en höjd av 15 000 fot (4 572 meter). Klättrare kan ta sig högre upp eftersom de gradvis acklimatiserar sina kroppar till syreminskningen, men ingen överlever länge utan syretank över 7925 meter.

Det är ungefär 8 kilometer upp. Kanten av det kända universum ligger cirka 46 miljarder ljusår längre bort.

Följ Natalie Wolchover på Twitter @nattyover eller Life’s Little Mysteries @llmysteries. Vi finns även på Facebook & Google+.