أسرع إنسان لن يتفوق على قطك المنزلي في مسابقة ركض لهذا السبب!

اجتمع أسرع العدائين على هذا الكوكب في أولمبياد طوكيو للتنافس على الميدالية الذهبية في اندفاعة 100 متر، حيث تجاوز لامونت مارسيل جاكوبس خط النهاية في 9.80 ثانية ليحقق لإيطاليا أول ذهبية في هذا الحدث وفي سباق السيدات، فازت إيلين طومسون-هيرا والبالغة من العمر 33 عامًا وحطمت الرقم القياسي الأولمبي للسيدات و بزمن قدره 10.61 ثانية.

لكن لم يستطع أي منهما لمس مكانة يوسين بولت الحاصل على الميدالية الذهبية الأولمبية ثماني مرات والذي تقاعد في عام 2017 لكنه لا يزال يفتخر بلقب أسرع إنسان على قيد الحياة.

حيث ركض بولت مسافة 100 متر في 9.58 ثانية ويبلغ الحد الأقصى حوالي 27 ميلاً في الساعة وهذا أقل بقليل من السرعة القصوى للقطط المنزلية، وسط أسرع الحيوانات في العالم، لن يحظى بولت بفرصة الفوز عليها أبدًا.

القطط المنزلية أسرع من أهم عداء على قيد الحياة

قد تعتقد أن السرعة التي يمكن للحيوان أن يتحرك بها تعتمد على حجم عضلاته، في حين أن هذا صحيح إلى حد ما، فإن الفيل لن يتفوق على الغزال أبدًا، لكن ما الذي يحدد السرعة القصوى؟

في الآونة الأخيرة، شرعت مجموعة من العلماء بقيادة عالم الميكانيكا الحيوية مايكل غونتر، في تحديد قوانين الطبيعة التي تحكم سرعات الجري القصوى في مملكة الحيوان وفي دراسة جديدة نُشرت في مجلة علم الأحياء النظري، قدموا نموذجًا معقدًا يأخذ في الاعتبار الحجم وطول الساق وكثافة العضلات والمزيد لاكتشاف عناصر تصميم الجسم الأكثر أهمية لتحسين السرعة.

يقدم هذا البحث نظرة ثاقبة للتطور البيولوجي للحيوانات، حيث يمكن أن يؤدي التعرف على هياكل الجسم المثالية للسرعة إلى تحسين تصميمات آلات المشي على قدمين والأطراف الصناعية، حيث يقول غونتر عن هدف المشروع: "يتعلق الأمر بفهم أسباب التطور ولماذا وكيف يتشكل الجسم، إذا طرحت هذا السؤال ميكانيكيًا، فيمكنك حقًا إضافة فهم لكيفية تشكيل تصميم الجسم من خلال المتطلبات التطورية، على سبيل المثال السرعة".

وجدت الأعمال السابقة في هذا المجال، بقيادة ميريام هيرت من المركز الألماني لأبحاث التنوع البيولوجي التكاملي، أن مفتاح السرعة يتعلق بعملية التمثيل الغذائي للحيوان وهي العملية التي يقوم الجسم من خلالها بتحويل العناصر الغذائية إلى وقود وكمية محدودة منها مخزنة في ألياف العضلات لاستخدامها عند الركض.

وجد فريق هيرت أن الحيوانات الأكبر حجمًا تنفد منها الطاقة أسرع من الحيوانات الصغيرة، لأنها تستغرق وقتًا أطول لتسريع أجسامها الثقيلة وهذا ما يعرف بإجهاد العضلات وهذا يشرح من الناحية النظرية، لماذا يمكن للإنسان أن يتفوق على الديناصور في السرعة.

يقول روبرت روكينفيلر، عالم الرياضيات في جامعة كوبلنز لانداو والذي شارك في تأليف إحدى الدراسات التي تناقض نتائج فريق هيرت: "الفكرة الأساسية هي أن شيئين يحدان السرعة القصوى،مقاومة الهواء أو السحب والقوة المعاكسة التي تعمل على كل ساق بينما تحاول دفع الجسم للأمام، نظرًا لأن تأثيرات السحب لا تزداد مع زيادة الكتلة، فهي العامل المهيمن في تحديد السرعة في الحيوانات الصغيرة" وأضاف: "إذا كنت ثقيلًا للغاية، فستركض بسرعة لا متناهية وفقًا لسحب الهواء".

الشيء الثاني الذي يحد من السرعة القصوى هو ما يُسمى بالقصور الذاتي وهي مقاومة الجسم للتسارع من حالة السكون، يقول روكينفيلر إنه عند الجري، هناك حد زمني للحيوان لتسريع كتلته وهي المدة بين منتصف المسافة، عندما تكون القدم مسطحة على الأرض للإقلاع، عندما تترك القدم الأرض مع زيادة الكتلة للمضي قدمًا، يصعب التغلب على القصور الذاتي، لذلك الأجسام الأصغر لها الأفضلية هنا.

وفقًا لنتائج الفريق، فإن الكتلة المثالية للتغلب على سحب الهواء والقصور الذاتي تكمن في حوالي 110 أرطال، ليس من قبيل الصدفة، أن هذا هو متوسط ​​وزن الفهود.

يقول غونتر إن الطريقة الأكثر دقة لدراسة سلوك الجري في الحيوانات هي زرع أجهزة استشعار ميكانيكية داخل عضلاتها وتتبعها أثناء تحركها في بيئتها الطبيعية، لكن هذا يثير تحديات لوجستية واضحة ومخاوف أخلاقية.

أخيرًا هل سيهزم أي شخص رقم يوسين بولت صاحب لقب أسرع شخص على قيد الحياة؟ ربما، لكن لن نحصل على أسرع من ذلك بكثير، حيث تظهر الميكانيكا الحيوية للعدو أننا نقترب بالفعل من الحد الأقصى لما هو ممكن للأجسام البشرية وعندما يصبح شخص جديد أسرع شخص على هذا الكوكب، فلن يستطيع أيضًا التنافس مع القطط والنمور وسيخسر في أي مسابقة ركض معهم. ^[1]