Выносливость. Разум, тело и удивительно гибкие пределы человеческих возможностей

Получается, наука о том, как мы распределяем силы по дистанции, удивительно сложна (мы еще увидим это в следующих главах). Мы принимаем решение о том, какое усилие следует приложить, основываясь не только на том, что чувствуем, но и на том, как это чувство соотносится с тем, что мы предполагали ощутить в этот момент. Когда я начал второй круг, в моей голове боролись два противоречивых факта: знание, что я стартовал безумно быстро, и субъективное ощущение, что мне удивительно, головокружительно легко бежать. Я поборол паническое желание сбавить скорость и прошел два круга за 57 секунд – и мне все равно было легко. Теперь я точно знал, что со мной происходит что-то особенное.

Потом я перестал обращать внимание на время по кругам. Я настолько опережал график бега на четыре минуты, который засел в моей голове, что цифры больше не давали мне никакой полезной информации. Я просто бежал, надеясь добраться до финиша прежде, чем притяжение реальности снова подействует на мои ноги. Я пересек финишную черту за 3 минуты 52,7 секунды, улучшив личный рекорд на 9 секунд. За один только этот старт мой результат улучшился больше чем за все пять лет занятий бегом. Просматривая дневник тренировок – я делал это тогда и много раз с тех пор, – я не обнаруживал ни малейшего намека на предстоящий прорыв. Мои тренировки предполагали в лучшем случае постепенный прирост по сравнению с предыдущими годами.

После соревнований я поговорил с товарищем по команде, который засекал для меня время прохождения кругов. Судя по его часам, история была совсем другая. Первый круг я пробежал за 30 секунд, а не 27, два – за 60, а не 57. Вероятно, хронометрист, выкрикивающий время на финише, запустил свой секундомер на три секунды позже, или, возможно, его попытка перевести на лету цифры с французского на понятный мне английский привела к задержке в несколько секунд. В любом случае он ввел меня в заблуждение, заставив поверить, что я бегу быстрее, чем на самом деле, и при этом чувствую себя необъяснимо хорошо. В результате я освободился от своих ожиданий и пробежал гонку так, как никто не мог предположить.

После Роджера Баннистера начался «всемирный потоп». По крайней мере, именно так часто рассказывают эту историю. Типичной для этого жанра можно назвать написанную Джимом Бролтом и Кевином Симаном в 2006 году книгу «Разум победителя» (The Winning Mind Set) с практическими советами, где пример Баннистера, преодолевшего милю за четыре минуты, используется как притча о важности веры в себя. «В течение года еще 37 человек сделали то же самое, – пишут авторы. – Еще через год более 300 бегунов преодолели милю, уложившись в четыре минуты». Подобные невероятные (а на самом деле вымышленные) факты[19] – основная тема мотивационных семинаров и в интернете: как только Баннистер показал путь, другие внезапно сломали свои психологические барьеры и раскрыли истинный потенциал.

По мере роста накала страстей[20] вокруг возможности пробежать марафон быстрее двух часов эта книга все чаще всплывает в качестве доказательства того, что и этот новый вызов тоже в первую очередь психологический. Скептики между тем утверждают, что вера не имеет к этому никакого отношения и что люди в той форме, которая достижима на сегодня, просто не способны бежать так быстро и долго. Эта дискуссия, как и та, что состоялась шестьдесят лет назад, предлагает замечательную реальную экспериментальную платформу для изучения различных современных теорий о выносливости и пределах возможностей человеческого организма. Но чтобы сделать какие-то значимые выводы, важно правильно изложить факты. Во-первых, Лэнди стал единственным, кто присоединился к клубу пробежавших милю за четыре минуты в течение года после рекорда Баннистера, и всего лишь четверо последовали за ним в следующем году. Только в 1979 году – более чем через двадцать лет – испанская звезда Хосе Луис Гонсалес стал трехсотым бегуном[21], преодолевшим этот барьер.

Внезапный прорыв Лэнди после того, как он столько раз «упирался в стену», не просто власть разума над мышцами. Все шесть его промахов были допущены на небольших местных соревнованиях в Австралии, где конкуренция невысокая, а погода часто неблагоприятная. Весной 1954 года он отправился в длительное турне по Европе, где конкуренция выше, а беговые дорожки лучше и быстрее. И всего через три дня после прибытия он обнаружил, что Баннистер уже опередил его. В Хельсинки Лэнди впервые бежал с пейсером – местным бегуном, задававшим быстрый темп первые полтора круга. Но главное, у него появился настоящий конкурент – Крис Чэтавей, один из двух бегунов, помогавших Баннистеру впервые пробежать милю из четырех минут. И он же наступал Лэнди на пятки до начала последнего круга. Нетрудно поверить, что Лэнди уложился бы в четыре минуты в тот день, даже если бы Баннистера не существовало.

Но я не могу полностью отрицать роль разума во многом из-за того, что произошло после моего прорыва. В следующих после Шербрука соревнованиях я преодолел аналогичную дистанцию за 3:49. Потом еще раз, испытывая одновременно подъем и волнение, пересек финишную черту на 3:44, благодаря чему получил право выступать на отборе к летней Олимпиаде того года. За три старта я каким-то образом преобразился. На YouTube есть видеозапись отборочного забега 1996 года[22]. Камера задерживается на мне перед началом финала на дистанции 1500 м (я стою рядом с Грэмом Худом, рекордсменом Канады того времени), и по мне видно, что я не очень понимаю, как туда попал. Глаза бегают в панике по сторонам, и мне кажется, что если я посмотрю вниз, то обнаружу себя все еще в пижаме.

В следующие десять лет я много раз пытался осуществить подобные прорывы, но результаты были явно неоднозначными. Знание (или вера), что все пределы у нас в голове, не делает их менее реальными во время соревнований. И это не значит, что можно просто принять решение изменить их. Если уж на то пошло, все эти годы моя голова, к моему разочарованию и смятению, удерживала меня так же часто, как и толкала вперед. Как сказал участник Олимпийских игр, бегун Ян Добсон, пытаясь понять собственные успехи и неудачи, «такие результаты должны иметь математическое объяснение, но его нет»[23]. Я тоже искал формулу, которая позволила бы мне раз и навсегда вычислить свои пределы. Если бы я знал, что бегу на предельной для своего организма скорости, то без сожаления ушел бы из спорта.

В двадцать восемь лет, после случившегося очень не вовремя стрессового перелома крестца за три месяца до отбора к Олимпийским играм 2004 года, я наконец решил двигаться дальше. Я вернулся в университет, получил диплом журналиста, а затем начал работать журналистом широкого профиля в газете в Оттаве. Но меня продолжали мучить все те же вопросы. Почему бег нельзя просчитать математически? Что не давало мне так долго уложиться в четыре минуты и что изменилось, когда я это сделал? Я ушел из газеты и как фрилансер начал писать о спорте на выносливость: не столько о том, кто выиграл и кто проиграл, сколько о том, почему. Я проштудировал научную литературу и обнаружил, что по этим вопросам активно ведутся весьма энергичные (а иногда и злобные) дебаты.

Большую часть XX века физиологи решали невероятную задачу, пытаясь понять механизм усталости. Они отрезали лягушкам задние лапы и заставляли мышцы сокращаться с помощью электричества, пока те не переставали дергаться, таскали громоздкое лабораторное оборудование в экспедиции на вершины Анд, доводили до изнеможения тысячи добровольцев на беговых дорожках и в тепловых камерах, заставляя их принимать всевозможные препараты. Сформировался механистический, почти математический взгляд на человеческие пределы: как автомобиль с кирпичом на педали газа, вы едете, пока не закончится бензин в баке или не закипит радиатор, а затем останавливаетесь.

Но это не полная картина. С появлением сложных методов измерения и возможности манипулирования мозгом исследователи наконец получили представление о том, что происходит с нейронами и синапсами, когда мы доведены до предела. Оказывается, независимо от стресса – жары или холода, голода или жажды, мышечной боли, возможно, от ядовитой молочной кислоты – во многих случаях важно то, как мозг интерпретирует сигналы бедствия. Вместе с новым пониманием роли мозга появляются невиданные, порой неоднозначные возможности. Компания Red Bull в своей штаб-квартире в Санта-Монике экспериментировала с транскраниальной стимуляцией постоянным током: в поисках пределов физических возможностей к мозгу профессиональных триатлетов и велосипедистов высокого уровня подключались электроды, через которые проводился электрический разряд. Финансируемые британскими военными компьютерные исследования тренировки мозга для повышения выносливости солдат привели к поразительным результатам. Даже воздействие на подсознание может увеличить или уменьшить выносливость: изображение улыбающегося лица, вспыхивающее на 16 миллисекунд, повышает производительность при езде на велосипеде на 12 % по сравнению с изображениями хмурого лица.

За прошедшие десять лет, посетив лаборатории в Европе, Южной Африке, Австралии и Северной Америке, я поговорил с сотнями ученых, тренеров и спортсменов, не менее моего увлеченных расшифровкой тайны выносливости. Я начал с идеи, что мозг играет более важную роль, чем принято считать. Это оказалось правдой, но все не так просто, как пишут в книгах по саморазвитию, где «все проблемы в голове». Напротив, мозг и организм сильно связаны, и, чтобы понять, что устанавливает наши пределы при любом определенном наборе обстоятельств, нужно рассматривать их вместе. Именно этим занимались ученые, о которых вы узнаете, прочтя эту книгу. Удивительные результаты их исследований наводят меня на мысль, что, когда дело доходит до расширения наших границ, это только начало.

Глава 2. Человек-машина

На пятьдесят шестой день напряженного лыжного путешествия[24] Генри Уорсли взглянул на цифровой дисплей GPS-навигатора и остановился. «Вот и все, – объявил он с горькой улыбкой, воткнув лыжную палку в снежный наст, – мы это сделали!» Дело шло к вечеру 9 января 2009 года. Ровно за сто лет до этого британский исследователь Эрнест Шеклтон установил британский флаг во имя короля Эдуарда VII на Антарктическом плато именно в этом месте: 88°23’ ю. ш., 162° в. д., всего в 180 км от Южного полюса. В 1909 году это была самая южная точка, покоренная человеком[25]. Уорсли, ветеран Особой воздушной службы Британии, известный своим резким характером и долго боготворивший Шеклтона, пустил «слезу облегчения и радости» под толстыми стеклами полярных очков в первый раз с тех пор, как ему исполнилось десять лет (позже он объяснил: «Плохое самочувствие сделало меня более чувствительным»). Тогда он и его спутники, Уил Гоу и Генри Адамс, развернули палатку и зажгли огонь под чайником. Температура воздуха была –35℃.

Шеклтон был разочарован тем, что дошел только до точки 88°23’ ю. ш. За шесть лет до этого в составе исследовательской экспедиции Роберта Фалькона Скотта он был одним из тех троих, кто установил рекорд, добравшись до самой южной точки – 82°17’. Однако Скотт объявил, что его физическая слабость не дает группе двигаться вперед, и с позором отправил Эрнеста домой[26]. Одержимый желанием доказать себе, что может превзойти наставника и дойти до полюса, Шеклтон вернулся в Антарктиду, возглавив экспедицию 1908–1909 годов. Однако она с самого начала стала тяжелым испытанием для всех четырех участников. К тому моменту, как четвертая и последняя маньчжурская пони Сокс исчезла в трещине ледника Бирдмора (через шесть недель после начала экспедиции), участники уже шли на сокращенном рационе, и вероятность достижения цели все снижалась. Но Шеклтон решил дойти как можно дальше. Он признал 9 января неизбежное. «Мы отстрелялись, – писал он в дневнике. – Наконец вернемся домой. О чем бы мы ни сожалели, мы сделали все возможное».

Столетие спустя Уорсли считал этот момент очень показательным и многое говорящим о Шеклтоне как о руководителе: «Решение повернуть назад[27], – утверждал он, – вероятно, одно из величайших решений, принятых за всю историю исследований». Уорсли был потомком шкипера корабля Шеклтона «Эндьюранс», Адамс – правнуком помощника Шеклтона в экспедиции 1909 года, а Гоу был женат на внучатой племяннице Шеклтона. Все трое решили почтить память предков и пройти маршрут длиной 1320 км без посторонней помощи. Затем они хотели сделать то, что их предкам не удалось: дойти последние 180 км до Южного полюса, откуда их должен был забрать и доставить на базу небольшой самолет Twin Otter. Шеклтону же пришлось развернуться и пройти все 1320 км до базового лагеря. Обратный путь, как и большинство маршрутов в великую эпоху исследований, превратился в отчаянную борьбу со смертью.

Каковы были пределы, с которыми столкнулся Шеклтон? Не только собачий холод. Участники экспедиции поднялись более чем на 3000 м над уровнем моря, и каждый ледяной вдох давал только две трети необходимого организму кислорода. Пони выбыли на раннем этапе пути, и участникам пришлось самим тащить сани, которые в начале пути весили около 230 кг, – постоянная серьезная нагрузка на мышцы. Они сжигали от 6000 до 10 000 калорий в день (так показывают исследования состояния современных полярных путешественников[28]), а питались половиной рациона. К концу своего безжалостного четырехмесячного путешествия они израсходовали около миллиона калорий, аналогично и в последующей экспедиции Скотта в 1911–1912 годах. Южноафриканский ученый Тим Ноукс утверждает, что эти две экспедиции были «величайшими человеческими достижениями с точки зрения длительной физической выносливости всех времен».

Шеклтон не был знаком со всеми этими факторами. Он, конечно, знал, что ему и его людям необходима пища, но остальная внутренняя работа человеческого организма для него оставалась тайной. Однако уже были сделаны первые шаги к ее раскрытию. За несколько месяцев до отплытия корабля Шеклтона «Нимрод» в Антарктиду с острова Уайт, в августе 1907 года, ученые из Кембриджского университета опубликовали отчет об исследованиях молочной кислоты[29], явного врага мышечной выносливости, так знакомого не одному поколению спортсменов. Взгляд на молочную кислоту кардинально изменился за прошедшее столетие (например, внутри организма на самом деле присутствует лактат[30] – отрицательно заряженный ион, а не молочная кислота), но эта статья ознаменовала начало новой эры исследований человеческой выносливости. Если понимать, как работает машина, можно вычислить ее конечные пределы.

Шведский химик XIX века Йёнс Якоб Берцелиус сейчас известен больше всего благодаря тому, что ввел современную систему обозначения химических элементов – H2O, CO2 и т. д. Однако он был первым, кто в 1807 году установил связь между мышечной усталостью и недавно открытым веществом, найденным в кислом молоке. Берцелиус заметил, что в мышцах загнанных на охоте оленей[31] высоко содержание этой молочной кислоты, и количество ее зависело от того, насколько сильно загнано животное перед гибелью. Справедливости ради стоит отметить: только сто лет спустя[32] химики узнали о том, что такое «кислоты». Сейчас нам известно, что лактат из мышц и крови, оказавшись вне организма, сразу вступает во взаимодействие с ионами водорода и образует молочную кислоту. Именно ее уровень измеряли Берцелиус и его последователи, и они считали, что молочная кислота, а не лактат важна при изучении причин усталости. В оставшейся части книги (кроме тех случаев, когда будем освещать историю проблемы) мы будем говорить о лактате.

Что означало наличие молочной кислоты в мышцах оленей, было непонятно, особенно если учесть, насколько мало тогда знали о работе мышц. Сам Берцелиус придерживался теории «виталистической (жизненной) силы»[33], которая, по мнению ученых, приводит в действие живые организмы и существует вне сферы обычной химии. Но витализм постепенно вытеснялся «механистической теорией», согласно которой человеческое тело скорее машина (хотя и очень сложная), которая подчиняется тем же основным законам, что и маятники или паровые двигатели. Серия до смешного примитивных экспериментов, проведенных в XIX веке, постепенно подсказывала, что же приводит в действие эту машину. Например, в 1865 году немецкие ученые во время восхождения на Фолхорн – вершину в Бернских Альпах высотой 2400 м – собрали свою мочу[34], а затем измерили содержание азота в ней. Исследователи пришли к выводу, что один только белок не может обеспечить всю энергию, необходимую для длительной физической нагрузки. По мере накопления таких открытий укреплялось некогда еретическое представление о том, что человеческие пределы – простой вопрос химии и математики.

Сейчас спортсмены проверяют уровень лактата во время тренировок с помощью экспресс-теста, делая небольшой укол (а некоторые компании и вовсе утверждают, что могут измерять лактат в режиме реального времени[35] с помощью пластыря, анализирующего состав пота). Но у первых исследователей даже простое определение наличия молочной кислоты вызывало серьезные затруднения. Берцелиус в 1808 году в книге «Лекции по химии животных» (Fӧrelӓsningar i Djurkemien) на шести страницах изложил свой рецепт: измельчить свежее мясо, протереть его через плотный полотняный мешок, приготовить из этого жидкость, испарить и подвергнуть ее различным химическим реакциям и получить осадок с растворенными свинцом и спиртами. В результате у исследователя остается «густой коричневый сироп, а в конечном счете – глазурь со всеми свойствами молочной кислоты».

Неудивительно, что дальнейшие попытки следовать такой процедуре вызвали путаницу и неоднозначность результатов, которые привели всех в замешательство. Так было и в 1907 году, когда кембриджские физиологи Фредерик Хопкинс и Уолтер Флетчер занялись этой проблемой. «К сожалению, известно, – писали они во введении к статье, – что… едва ли существует важный факт, касающийся образования молочной кислоты в мышцах, который был бы выдвинут одним наблюдателем, но не опровергнут другим». Хопкинс был очень придирчивым экспериментатором и впоследствии прославился как один из первооткрывателей витаминов, за что получил Нобелевскую премию. Флетчер – опытный бегун: в 1900-х он, будучи студентом, одним из первых преодолел трехсотдвадцатиметровый круг[36] во дворе кембриджского Тринити-колледжа, пока старинные часы на здании били двенадцать. Этот факт известен благодаря фильму «Огненные колесницы» (говорят, что Флетчер срезал углы).

Хопкинс и Флетчер погружали исследуемые мышцы в холодный спирт сразу после эксперимента. Это было серьезным достижением: так они добивались сохранения более-менее постоянного уровня молочной кислоты на последующих стадиях, среди которых по-прежнему было измельчение мышцы пестиком в ступке, а затем измерение ее кислотности. При помощи нового точного метода ученые исследовали мышечную усталость, экспериментируя на лягушачьих лапках, подвешенных длинными рядами по десять-пятнадцать пар и соединенных цинковыми крючками. Воздействуя электрическим током на одном конце ряда, они заставляли сокращаться все лапки одновременно. После двух часов периодических сокращений мышцы полностью истощались и были не способны даже слегка дергаться.

Результаты оказались очевидными: истощенные мышцы содержали втрое больше молочной кислоты, чем отдохнувшие, подтверждая подозрение Берцелиуса: это побочный продукт усталости, а возможно, и ее причина. Обнаружился еще один интересный момент: количество молочной кислоты уменьшалось, когда усталые лягушачьи мышцы запасались кислородом, но увеличивалось, когда кислорода не хватало. Наконец-то проявилась вполне современная картина того, что происходит при утомлении мышц, и с этого момента ученые стали быстро двигаться вперед.

Через год важность участия кислорода[37] подтвердил физиолог из Медицинского колледжа больницы Лондона[38] Леонард Хилл, опубликовав статью в British Medical Journal. Он давал чистый кислород бегунам, пловцам, рабочим и лошадям и получил потрясающие результаты. Марафонец пробежал пробную дистанцию 1,2 км, улучшив время на 38 секунд. Лошадь, впряженная в трамвайный вагон[39], смогла взобраться на крутой холм за две минуты и восемь секунд, а не за обычные три с половиной, и не так тяжело дышала наверху.

Один из коллег Хилла даже сопровождал пловца на длинные дистанции Джабиза Вольфе, когда тот пытался стать вторым человеком, пересекшим Ла-Манш. После более тринадцати часов плавания Вольфе был уже готов сдаться, но вдохнул кислород через длинную резиновую трубку, и у него открылось второе дыхание. «Снова пришлось подналечь на весла, чтобы не отставать от спортсмена, – отметил Хилл, – а до этого они то и дело дрейфовали и двигались вместе с приливом». Вольфе, хотя он и был с ног до головы обработан виски и скипидаром и натерт оливковым маслом, пришлось вытащить из воды за какие-то несчастные 400 м от французского берега из-за холода. Он пытался пересечь Ла-Манш двадцать два раза[40], но безуспешно.

По мере того как человек раскрывал тайны сокращения мышц, вырисовывался очевидный вопрос: каковы пределы этих сокращений? Мыслители XIX века обсуждали идею, что «закон природы» определяет максимальный потенциал физических возможностей каждого человека. «У каждого живого существа от рождения есть предел роста и развития во всех направлениях[41], за границы которого оно не может выйти, несмотря ни на какие усилия, – утверждал шотландский врач Томас Клустон в 1883 году. – Рука кузнеца не способна вырасти дальше определенного предела. Игрок в крикет не может увеличивать скорость игры бесконечно, переходя неизбежные пределы». Но что это за пределы? Кембриджский протеже Флетчера, Арчибальд Вивиан Хилл (он ненавидел свое имя[42] и именовал себя как «А. В.») в 1920-х впервые провел достоверные измерения максимальной выносливости.

Может показаться очевидным, что лучший тест на максимальную выносливость – соревнование. Однако результат в соревнованиях зависит от очень многих переменных факторов, например темпа. Возможно, вы обладаете величайшей выносливостью в мире, но, если вы неисправимый оптимист и не можете не сорваться с места в карьер (или трус, который всегда бежит трусцой), время, за которое вы завершите дистанцию, никогда не будет точно отражать то, на что вы физически способны.

Можно частично исключить эту вариативность, если использовать функциональный тест на время до истощения: сколько вы сможете бежать на дорожке с определенной скоростью? Как долго будете поддерживать определенную выходную мощность на велотренажере? По сути, именно так сейчас проводятся исследования выносливости. Но у этого подхода есть недостатки. Главное – все зависит от того, насколько вы мотивированы, чтобы заставить себя работать на пределе возможностей. Кроме того, важно, как вы спали предыдущей ночью, что ели перед тестированием, насколько удобная у вас обувь, а также ряд других отвлекающих факторов и стимулов. Так что это – проверка вашей работоспособности в конкретный день, а не предельной работоспособности в принципе.

В 1923 году Хилл[43] и его коллега Хартли Лаптон, трудившиеся на тот момент в Манчестерском университете, опубликовали первую серию работ, посвященных исследованию того, что они первоначально назвали «максимальным вдыханием кислорода» – количества кислорода, которое теперь более известно под научным сокращением VO2max. (Современные ученые называют это максимальным потреблением кислорода (МПК), поскольку это количество кислорода, которое на самом деле используют ваши мышцы, а не то, которое вы вдыхаете.) За год до этого Хилл вместе с другим ученым, Отто Мейергофом, уже получил Нобелевскую премию за исследования физиологии мышц, включающие точные измерения количества тепла, производимого при их сокращении[44]. Как и многие физиологи, с которыми мы познакомимся в следующих главах, он был заядлым бегуном. Что касается экспериментов по использованию кислорода, то Хилл сам для себя стал лучшим испытуемым, изложив в докладе 1923 года, что в свои тридцать пять он «прошел хорошую общую подготовку благодаря ежедневной медленной пробежке около 1,5 км перед завтраком». Кроме того, он с удовольствием участвовал в соревнованиях по легкой атлетике и в кроссах по пересеченной местности: «По правде говоря, вполне возможно, что именно мои трудности и неудачи в легкой атлетике[45], а также забитые мышцы и усталость, которые иногда случались, заставили меня задаться многочисленными вопросами, на которые я попытался ответить здесь».

Эксперименты, которые ставили на себе Хилл с коллегами, включали пробежки в саду у Хилла по маленькому кругу восьмидесятиметровой травяной дорожки (для сравнения, длина стандартной беговой дорожки составляет 400 м). Для измерения объема потребляемого кислорода на спине бегуна закрепляли мешок с воздухом, подсоединенный к дыхательному аппарату. Чем быстрее двигался исследователь, тем больше он потреблял кислорода, но только вплоть до какого-то момента. В конце концов ученые пришли к выводу, что потребление кислорода «достигает максимального значения[46], после которого никакими усилиями нельзя его увеличить». Важно отметить, что они по-прежнему могут увеличивать скорость бега, однако при этом не будет увеличиваться потребление кислорода. Это плато и есть ваш VO2max (МПК) – чистая и объективная мера выносливости, которая теоретически не зависит от мотивации, погоды, фазы луны или других условий. Хилл предположил, что VO2max отражает максимальные возможности сердца и кровеносной системы. Это измеримая константа, которая, как может показаться, демонстрирует «объем двигателя», данный спортсмену изначально.