لماذا لا يستطيع الإنسان التنفس تحت الماء؟ التنفس العميق

اشتهر الساحر والمشعوذ هاري هوديني بقدرته على حبس أنفاسه لمدة ثلاث دقائق. لكن اليوم، يستطيع الغواصون ذوو الخبرة أن يحبسوا أنفاسهم لمدة عشرة أو خمسة عشر أو حتى عشرين دقيقة. كيف يفعل الغواصون ذلك، وكيف يتدربون على حبس أنفاسهم لفترة طويلة؟

أفضل نتيجة لحبس أنفاسي في وضعية ثابتة ليست مثيرة للإعجاب على الإطلاق، أعتقد أنها تستغرق حوالي 5.5 دقيقة. مارك هيلي، راكب أمواج

يبدو أن مثل هذه النتيجة هي ببساطة غير واقعية، وهيلي متواضعة ببساطة. سيقول البعض أنه من المستحيل ببساطة حبس أنفاسك لمثل هذه الفترة من الزمن، لكن هذا ليس صحيحًا بالنسبة للأشخاص الذين يمارسون "انقطاع التنفس الثابت".

وهي رياضة يحبس فيها الغواص أنفاسه و"يعلق" تحت الماء دون أن يتحرك لأطول فترة ممكنة. لذلك، بالنسبة لمثل هؤلاء الغواصين، فإن خمس دقائق ونصف هي في الواقع إنجاز صغير.

في عام 2001، حبس الغواص الحر الشهير مارتن ستيبانيك أنفاسه لمدة ثماني دقائق وست ثوان. ظل رقمه القياسي ثابتًا لمدة ثلاث سنوات حتى يونيو 2004، عندما رفع الغواص الحر توم سيتاس التحدي بمقدار 41 ثانية مع أفضل وقت تحت الماء قدره 8:47.

تم كسر هذا الرقم القياسي ثماني مرات (خمسة منها بواسطة توم سيتاس نفسه)، ولكن الوقت الأكثر إثارة للإعجاب حتى الآن ينتمي إلى الغواص الحر الفرنسي ستيفان ميفسود. وفي عام 2009، قضى ميفسود 11 دقيقة و35 ثانية تحت الماء.

ما هو انقطاع النفس الساكن

انقطاع النفس الثابت هو النظام الوحيد المحدد بوقت في الغوص الحر، ولكنه التعبير النقي عن هذه الرياضة، وأساسها. حبس أنفاسك لفترة طويلة أمر مهم لجميع أنواع الغوص الحر الأخرى، سواء في حوض السباحة أو في المياه المفتوحة.

غواص حر يؤدي في تخصص "ديناميكيات الزعانف" في مسابقة في لندن عام 2009

لدى الغواصين الحرين تخصصات مختلفة، مثل "الديناميكيات مع الزعانف" أو بدون زعانف، حيث يتعين على الغواص السباحة إلى أقصى حد ممكن تحت الماء، أو "بلا حدود" - وهو النظام الأكثر صعوبة، حيث يغوص الغواص بمساعدة عربة. إلى أقصى عمق ممكن، ثم بمساعدة الكرة تطفو للأعلى مرة أخرى.

لكن كلا التخصصين يعتمدان على انقطاع النفس - القدرة على الاستمرار لأطول فترة ممكنة بدون هواء.

التغيرات في الجسم

يدخل الأكسجين الذي تستنشقه إلى مجرى الدم وينتقل إلى أنسجة الجسم المختلفة، حيث يتحول إلى طاقة. وفي نهاية هذه العملية يتكون ثاني أكسيد الكربون، الذي يعود إلى الرئتين ويتم طرده من الجسم عن طريق الزفير.

عندما تحبس أنفاسك، يتحول الأكسجين أيضًا إلى ثاني أكسيد الكربون، ولكن لا يوجد مكان يذهب إليه. وهو يدور عبر عروقك، مما يؤدي إلى تحمض دمك وإرسال إشارة لجسمك بأن الوقت قد حان للتنفس. أولا، حرق الرئتين، وبعد ذلك - تشنجات قوية ومؤلمة في الحجاب الحاجز.

يقضي الغواصون الحرون سنوات من التدريب لإتقان حبس النفس، وتتغير وظائفهم الفسيولوجية تدريجيًا في هذه العملية. يتأكسد دماء الغواصين الأحرار بشكل أبطأ من دماء الأشخاص العاديين، الذين يقومون بالشهيق والزفير بشكل انعكاسي طوال حياتهم.

يؤدي تنشيط الجهاز العصبي الودي إلى انقباض الأوعية الدموية الطرفية بعد وقت قصير من توقف التنفس. يتم تخزين الدم الغني بالأكسجين في الجسم وإعادة توجيهه من الأطراف إلى أهم الأعضاء، وخاصة القلب والدماغ.

يمارس بعض الغواصين الأحرار أيضًا التأمل لتهدئة قلوبهم. إنها تبطئ الإيقاعات الطبيعية، ويتحول الأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون بشكل أبطأ.

للتأمل تأثير مهدئ على العقل أيضًا، لأن الصعوبة الرئيسية في حبس أنفاسك تكمن في الوعي. يجب أن تعلم أن جسمك يمكن أن يعيش على الأكسجين الموجود لديه بالفعل ويتجاهل بنجاح حاجة الجسم إلى التنفس.

يتطلب هذا سنوات من التدريب، ولكن هناك طرقًا أخرى أسرع لحبس أنفاسك.

"ضخ الشدق" وفرط التنفس

هناك تقنية يسميها الغواصون "تخزين الغاز" الشخصي أو "ضخ الخد".. تم اختراعه منذ وقت طويل من قبل الصيادين الغواصين. تتضمن الطريقة التنفس بعمق قدر الإمكان، باستخدام عضلات الفم والبلعوم لزيادة احتياطيات الهواء.

يقوم الشخص بملء الرئتين بالهواء بشكل كامل، ومن ثم يستخدم عضلات البلعوم لسد المدخل حتى لا يهرب الهواء. بعد ذلك يقوم بسحب الهواء إلى فمه، وعند إغلاق فمه يستخدم عضلات خديه لدفع المزيد من الهواء إلى الرئتين. وبتكرار هذا التنفس 50 مرة يستطيع الغواص زيادة سعة رئتيه بمقدار ثلاثة لترات.

وفي عام 2003، أجريت دراسة لقياس سعة الرئة لدى الغواصين، وتم الحصول على النتائج التالية: "ضخ الخد" يزيد سعة الرئة من 9.28 لتراً إلى 11.02 لتراً.

يمكن أن تختلف سعة الرئة أيضًا من شخص لآخر. تبلغ سعة الرئة التقريبية للمرأة أربعة لترات، والرجل - ستة، ولكن يمكن أن يكون أكثر من ذلك. على سبيل المثال، كان للغواص الحر الشهير هربرت نيتش سعة رئة تبلغ 14 لترًا.

هناك طريقة أخرى - فرط التنفس في الرئتينوالتي غالبا ما يستخدمها الغواصون. تتيح لك هذه الطريقة تخليص الجسم من ثاني أكسيد الكربون وملء الجسم بالأكسجين. تتضمن النسخة الأكثر تطرفًا من هذه التقنية تنفس الأكسجين فقط لمدة 30 دقيقة قبل الغوص.

يحتوي الهواء على 21% فقط من الأكسجين، لذلك إذا كنت تتنفس الهواء الجوي قبل الغوص، سيكون لديك كمية أقل من الأكسجين في جسمك مما لو كنت تستنشق الأكسجين النقي.

كانت هذه التقنية هي التي سمحت للساحر ديفيد بلين بتحطيم الرقم القياسي العالمي لحبس أنفاسه في عام 2008، حيث صمد بدون هواء لمدة 17 دقيقة و4 ثوانٍ. وبمساعدتها، حطم ستيغ سيفيرينسن هذا الرقم القياسي في عام 2012 بزمن قدره 22 دقيقة.

على عكس "انقطاع التنفس الساكن"، حيث لا يُسمح لك باستنشاق الأكسجين النقي قبل الغوص، فإن موسوعة غينيس للأرقام القياسية ليست صارمة، ولهذا السبب يعتبر الرقم القياسي البالغ 22 دقيقة الآن الأول من نوعه في العالم.

مخاطر انقطاع النفس

لكن كل هذه التقنيات والتدريبات خطيرة بطريقتها الخاصة. حبس أنفاسك لفترة طويلة وحرمان الجسم من الأكسجين يمكن أن يكون له تأثير سيء على صحتك، كما يمكن أن يؤدي فرط التنفس إلى فقدان الوعي ومخاطر أخرى. أما طريقة الضخ الشدقي فيمكن أن تسبب تمزق الرئة.

ولهذا السبب، لا يتدرب الغواصون الأحرار بمفردهم، بل تحت إشراف فقط. حتى عندما تكون في المياه الضحلة، لأنه لا يهم العمق الذي تتواجد فيه إذا كنت فاقدًا للوعي.

لذا، إذا قررت التدرب على حبس أنفاسك، فمن الأفضل ألا تفعل ذلك بمفردك، فأنت لا تعرف أبدًا ما يمكن أن يحدث.

البحث العلمي لا يتوقف ولو ليوم واحد، بل يستمر التقدم، مما يمنح البشرية المزيد والمزيد من الاكتشافات الجديدة. يعمل مئات العلماء ومساعديهم في مجال دراسة الكائنات الحية وتصنيع المواد غير العادية. تجري الأقسام بأكملها تجارب، وتختبر نظريات مختلفة، وفي بعض الأحيان تدهش الاكتشافات الخيال - ففي النهاية، ما يمكن للمرء أن يحلم به فقط يمكن أن يصبح حقيقة. إنهم يطورون أفكارًا، والأسئلة حول تجميد شخص ما في غرفة التبريد ثم إذابة الجليد عنه بعد قرن، أو حول إمكانية استنشاق السائل، ليست مجرد حبكة رائعة بالنسبة لهم. يمكن لعملهم الشاق أن يحول هذه الأوهام إلى حقيقة.

لطالما اهتم العلماء بالسؤال: هل يستطيع الإنسان أن يتنفس السائل؟

هل يحتاج الإنسان إلى التنفس السائل؟

ولا يدخر أي جهد أو وقت أو مال في مثل هذا البحث. ومن هذه الأسئلة التي شغلت العقول المستنيرة لعقود من الزمن ما يلي - هل التنفس السائل ممكن للإنسان؟ هل ستتمكن الرئتان من امتصاص الأكسجين ليس من سائل خاص؟ بالنسبة لأولئك الذين يشككون في الحاجة الحقيقية لهذا النوع من التنفس، يمكننا أن نذكر على الأقل 3 مجالات واعدة حيث أنها سوف تخدم الشخص بشكل جيد. إذا، بالطبع، يمكنهم تنفيذها.

• الاتجاه الأول هو الغوص إلى أعماق كبيرة. كما تعلمون، عند الغوص، يتعرض الغواص لضغط البيئة المائية، وهو أكثر كثافة بـ 800 مرة من الهواء. وتزداد بمقدار 1 جو كل 10 أمتار من العمق. مثل هذه الزيادة الحادة في الضغط محفوفة بتأثير غير سار للغاية - فالغازات المذابة في الدم تبدأ في الغليان على شكل فقاعات. وتسمى هذه الظاهرة "مرض القيسون" وهي غالبا ما تصيب أولئك الذين يمارسون الرياضة. أيضًا، أثناء السباحة في أعماق البحار، هناك خطر التسمم بالأكسجين أو النيتروجين، لأنه في مثل هذه الظروف تصبح هذه الغازات الحيوية سامة للغاية. من أجل مكافحة ذلك بطريقة أو بأخرى، يستخدمون إما مخاليط تنفس خاصة أو بدلات فضائية صلبة تحافظ على ضغط جوي واحد بالداخل. لكن لو كان التنفس السائل ممكنا لكان الحل الثالث والأسهل للمشكلة، لأن تنفس السائل لا يشبع الجسم بالنيتروجين والغازات الخاملة، ولا داعي لتخفيف الضغط لفترة طويلة.
• الطريقة الثانية للتطبيق هي الطب. إن استخدام سوائل التنفس فيه يمكن أن ينقذ حياة الأطفال المبتسرين، لأن القصبات الهوائية لديهم متخلفة ويمكن لأجهزة تهوية الرئة الاصطناعية أن تلحق بهم الضرر بسهولة. كما هو معروف، تمتلئ رئتا الجنين بالسوائل في الرحم، وبحلول وقت الولادة، يتراكم الفاعل بالسطح الرئوي - وهو خليط من المواد التي تمنع الأنسجة من الالتصاق ببعضها البعض عند استنشاق الهواء. ولكن في حالة الولادة المبكرة، يتطلب التنفس الكثير من الجهد من جانب الطفل، وقد يؤدي ذلك إلى الوفاة.

هناك سابقة تاريخية لاستخدام طريقة التهوية السائلة الكلية للرئتين، ويعود تاريخها إلى عام 1989. تم استخدامه من قبل T. Shaffer، الذي عمل كطبيب أطفال في جامعة تمبل (الولايات المتحدة الأمريكية)، لإنقاذ الأطفال المبتسرين من الموت. وللأسف، لم تنجح المحاولة؛ ولم ينج ثلاثة مرضى صغار، لكن الجدير بالذكر أن الوفيات حدثت لأسباب أخرى غير طريقة التنفس السائل نفسها.

منذ ذلك الحين، لم يجرؤوا على تهوية رئتي الشخص بشكل كامل، ولكن في التسعينيات، تعرض المرضى الذين يعانون من التهاب حاد للتهوية السائلة الجزئية. في هذه الحالة، تمتلئ الرئتان جزئيًا فقط. ولكن للأسف، كانت فعالية هذه الطريقة مثيرة للجدل، لأن تهوية الهواء التقليدية لم تكن أسوأ.

• التطبيق في الملاحة الفضائية. مع المستوى الحالي للتكنولوجيا، يواجه رائد الفضاء أثناء الرحلة حمولات زائدة تصل إلى 10 جرام. بعد هذه العتبة، من المستحيل الحفاظ ليس فقط على القدرة على العمل، ولكن أيضًا على الوعي. ويكون الحمل على الجسم غير متساوٍ، وعند نقاط الدعم التي يمكن التخلص منها عند غمرها في السائل، سيتم توزيع الضغط بالتساوي على جميع نقاط الجسم. هذا المبدأ هو الأساس لتصميم بدلة الفضاء الصلبة Libelle، المملوءة بالماء وتسمح بزيادة الحد إلى 15-20 جم، وحتى ذلك الحين بسبب الكثافة المحدودة للأنسجة البشرية. وإذا لم تقم بغمر رائد الفضاء في السائل فحسب، بل قمت أيضًا بملء رئتيه به، فسيكون من الممكن له أن يتحمل بسهولة الأحمال الزائدة الشديدة التي تتجاوز علامة 20 جرامًا. ليس لا نهائيًا بالطبع، لكن العتبة ستكون عالية جدًا إذا تم استيفاء شرط واحد - يجب أن يكون السائل الموجود في الرئتين وحول الجسم مساويًا في الكثافة للماء.

أصل وتطور التنفس السائل

تعود التجارب الأولى إلى الستينيات من القرن الماضي. أول من اختبر تقنية التنفس السائل الناشئة كانت الفئران والجرذان المختبرية، التي أجبرت على التنفس ليس بالهواء، ولكن بمحلول ملحي، والذي كان تحت ضغط 160 ضغطًا جويًا. وتنفسوا! ولكن كانت هناك مشكلة لم تسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة في مثل هذه البيئة لفترة طويلة - فالسائل لم يسمح بإزالة ثاني أكسيد الكربون.

لكن التجارب لم تتوقف عند هذا الحد. علاوة على ذلك، بدأوا في إجراء أبحاث على المواد العضوية التي تم استبدال ذرات الهيدروجين بها بذرات الفلور - ما يسمى بالمركبات الكربونية الفلورية المشبعة. وكانت النتائج أفضل بكثير من تلك التي توصل إليها السائل القديم والبدائي، لأن البيرفلوروكربون خامل، ولا يمتصه الجسم، ويذيب الأكسجين والهيدروجين بشكل مثالي. لكنها كانت بعيدة عن الكمال واستمر البحث في هذا الاتجاه.

الآن أفضل إنجاز في هذا المجال هو بيرفلوبرون (الاسم التجاري - "Liquivent"). خصائص هذا السائل مذهلة:

1. تنفتح الحويصلات الهوائية بشكل أفضل عندما يدخل هذا السائل إلى الرئتين ويتحسن تبادل الغازات.
2. يمكن لهذا السائل أن يحمل أكسجينًا أكثر بمرتين مقارنة بالهواء.
3. تسمح نقطة الغليان المنخفضة بإزالته من الرئتين عن طريق التبخر.

لكن رئتينا ليستا مصممتين للتنفس السائل بشكل كامل. إذا قمت بملئها بالكامل بالبيرفلوبرون، فستحتاج إلى مؤكسج غشائي وعنصر تسخين وتهوية هواء. ولا تنس أن هذا الخليط أسمك مرتين من الماء. ولذلك يتم استخدام التهوية المختلطة، حيث تمتلئ الرئتان بالسائل بنسبة 40% فقط.

ولكن لماذا لا نستطيع أن نتنفس السائل؟ كل هذا بسبب ثاني أكسيد الكربون، الذي يتم إزالته بشكل سيئ للغاية في البيئة السائلة. يجب على الشخص الذي يبلغ وزنه 70 كجم أن يمرر 5 لترات من الخليط من خلال نفسه كل دقيقة، وهذا في حالة الهدوء. لذلك، على الرغم من أن رئتينا قادرتان تقنيًا على استخلاص الأكسجين من السوائل، إلا أنهما ضعيفتان جدًا. لذلك لا يسعنا إلا أن نأمل في الأبحاث المستقبلية.

الماء مثل الهواء

لكي نعلن أخيرًا للعالم بفخر - "الآن يستطيع الإنسان أن يتنفس تحت الماء!" - قام العلماء في بعض الأحيان بتطوير أجهزة مذهلة. لذلك، في عام 1976، ابتكر علماء الكيمياء الحيوية من أمريكا جهازًا معجزة قادرًا على تجديد الأكسجين من الماء وتزويده للغواص. ومع سعة البطارية الكافية، يمكن للغواص البقاء والتنفس في العمق إلى أجل غير مسمى تقريبًا.

بدأ كل شيء عندما بدأ العلماء بحثًا يعتمد على حقيقة أن الهيموجلوبين يوصل الهواء بشكل متساوٍ من الخياشيم والرئتين. لقد استخدموا دمهم الوريدي الممزوج بالبولي يوريثين - حيث تم غمره في الماء وهذا السائل يمتص الأكسجين الذي يذوب بسخاء في الماء. بعد ذلك، تم استبدال الدم بمادة خاصة وكانت النتيجة جهازًا يعمل مثل الخياشيم العادية لأي سمكة. مصير الاختراع هو كما يلي: استحوذت عليه شركة معينة وأنفقت عليه مليون دولار، ومنذ ذلك الحين لم يسمع أي شيء عن الجهاز. وبالطبع لم يتم طرحه للبيع.

لكن هذا ليس الهدف الرئيسي للعلماء. حلمهم ليس جهاز تنفس، بل يريدون تعليم الشخص نفسه أن يتنفس السائل. ولم يتم التخلي بعد عن محاولات تحقيق هذا الحلم. وهكذا، أجرى أحد معاهد البحوث الروسية، على سبيل المثال، اختبارات على التنفس السائل على متطوع كان لديه أمراض خلقية - غياب الحنجرة. وهذا يعني أنه ببساطة لم يكن لديه رد فعل الجسم تجاه السائل، حيث تكون أدنى قطرة ماء على القصبات الهوائية مصحوبة بضغط على الحلقة البلعومية والاختناق. وبما أنه ببساطة لم يكن لديه هذه العضلة، كانت التجربة ناجحة. تم سكب سائل في رئتيه، وخلطه طوال التجربة باستخدام حركات البطن، وبعد ذلك تم ضخه بهدوء وأمان. ومن المميزات أن التركيبة الملحية للسائل تتوافق مع التركيبة الملحية للدم. يمكن اعتبار هذا نجاحًا، ويدعي العلماء أنهم سيجدون قريبًا طريقة للتنفس السائل يمكن للأشخاص الذين لا يعانون من أمراض الوصول إليها.

إذن أسطورة أم حقيقة؟

على الرغم من إصرار الإنسان، الذي يرغب بشغف في التغلب على جميع الموائل الممكنة، فإن الطبيعة نفسها لا تزال تقرر أين تعيش. للأسف، بغض النظر عن مقدار الوقت الذي يقضيه في البحث، بغض النظر عن عدد الملايين التي تنفق، فمن غير المرجح أن يكون الشخص مقدرًا للتنفس تحت الماء وكذلك على الأرض. بالطبع، هناك الكثير من القواسم المشتركة بين البشر والحياة البحرية، ولكن لا يزال هناك الكثير من الاختلافات. لم يكن الإنسان البرمائي ليتحمل ظروف المحيط، ولو تمكن من التكيف، لكان طريق العودة إلى الأرض مغلقًا أمامه. وكما هو الحال مع الغواصين الذين يرتدون معدات الغوص، يخرج الأشخاص البرمائيون إلى الشاطئ ببدلات مائية. وبالتالي، بغض النظر عما يقوله المتحمسون، فإن حكم العلماء لا يزال حازما ومخيبا للآمال - حياة الإنسان على المدى الطويل تحت الماء مستحيلة، والخروج ضد الطبيعة الأم في هذا الصدد غير معقول، وجميع محاولات التنفس السائل محكوم عليها بالفشل.

ولكن لا تثبط. وعلى الرغم من أن قاع البحر لن يصبح وطننا أبدًا، إلا أننا نمتلك كل آليات الجسم والقدرات التقنية لنكون ضيوفًا متكررين هناك. فهل يستحق هذا أن نحزن عليه؟ بعد كل شيء، هذه البيئات قد غزاها الإنسان بالفعل إلى حد ما، والآن تكمن هاوية الفضاء الخارجي أمامه.

والآن يمكننا أن نقول بثقة أن أعماق المحيط ستصبح مكان عمل رائع بالنسبة لنا. لكن المثابرة يمكن أن تؤدي إلى خط رفيع للغاية من التنفس تحت الماء، إذا كنت تعمل فقط على حل هذه المشكلة. وماذا سيكون الجواب على سؤال ما إذا كان تغيير الحضارة الأرضية إلى تحت الماء يعتمد فقط على الشخص نفسه.

في التسعينيات، أظهر فيلم جيمس كاميرون الشهير The Abyss، من بين عجائب أخرى، سائلًا يمكنك التنفس من خلاله. قليل من الناس يعرفون أن هذا يعتمد على التطورات السوفيتية. في عام 1988، في لينينغراد، ابتكرت مجموعة من العلماء سائلًا لا يمكن للفئران فحسب، بل للكلاب أيضًا أن تتنفسه بحرية.

لقد حلم الناس بالتنفس تحت الماء منذ العصور القديمة. وقد ورد هذا الاحتمال في القصص الخيالية، وفي ملحمة «صدكو» وغيرها من الروايات. أجرى الطبيب والعالم أندريه فيليبينكو أول اختبارات ناجحة لتقنيات التنفس السائل في العصر السوفييتي.

لقد وصل الأمريكان إلى طريق مسدود

كسينيا ياكوبوفسكايا، الموقع الإلكتروني: - أندريه فيكتوروفيتش، هل من الممكن حقًا استنشاق السائل؟

أندريه فيليبينكو:- بالطبع الماء يحتوي على الأكسجين. شيء آخر هو أنه في الحالة المعتادة، في أحسن الأحوال، 2.7٪ O2. ولكي تتمكن الثدييات من التنفس يرتفع هذا الرقم إلى 20-21٪. وقد أثبتت الدراسات أنه عندما يدخل هذا السائل إلى الرئتين، تدخل كمية كافية من الأكسجين إلى الدم.

التنفس السائل هو تقنية تسمح لك بالحصول على الأكسجين ليس من الهواء، ولكن من سائل خاص. فكرة التحرك بحرية والتنفس تحت الماء أثارت أذهان العديد من العلماء. تم إجراء التجارب الأولى في الستينيات من القرن الماضي على يد الباحث الهولندي يوهانس كيلسترا. وفي عام 1968، أظهر بوضوح أن الثدييات يمكنها الحصول على الأكسجين من السائل. وفي هذا المحلول، يمكن للفئران أن تتنفس، بل وتجري أيضًا.

كان والدي ضابطًا في المعهد البحري الأول الذي كان يتعامل مع بناء السفن واستراتيجية تطوير أسطول الغواصات. تلقى أوامر من الإدارة لتقييم بحث كيلسترا. لقد كتب مراجعة إيجابية. كنت لا أزال تلميذًا، لكني تذكرت الفكرة. عندما بدأت العمل كعالم كبير في معهد ونتز لأبحاث الإنقاذ وتكنولوجيات تحت الماء التابع للبحرية، أثرت هذا الموضوع. كانت المهمة مثيرة للاهتمام، وسُمح لي بدراسة توزيع الغازات في جسم الإنسان في ظل ظروف الضغط العالي. كان عام 1979.

- لكن الأبحاث العالمية لم تكن قد تقدمت في هذا الاتجاه بحلول ذلك الوقت؟

كانت التجارب الأولى على الفئران في تلك البلدان التي شاركت في تصنيع الأسلحة الذرية ويمكنها العمل بطاقة عالية. كانت هناك حاجة إلى متخصصين أكفاء ومبالغ ضخمة من المال والمعدات المتخصصة. كان لدينا كل هذا في لينينغراد. قامت مجموعة مكونة من 1500 شخص بدراسة تكنولوجيا التنفس السائل. لقد سلك الأمريكيون طريقا مسدودا. على سبيل المثال، قاموا بملء رئة واحدة فقط بالماء المؤكسج. كان لديهم أيضًا أنظمة تهوية رئوية، أي أن الشخص لا يستطيع أن يتنفس السائل بمفرده، وكان بحاجة إلى المساعدة. من الصعب تخيل غواصة مزودة بجهاز تهوية.

الوصول إلى المريخ في أسبوع

- لماذا يتنفس الناس السوائل أصلاً؟

هناك العديد من التطبيقات الممكنة هنا - في عمليات الإنقاذ تحت الماء، وعلم الآثار تحت الماء، والرحلات الفضائية، وفي الطب. تحت الماء، يعاني الشخص من الضغط، لأن البيئة أكثر كثافة 800 مرة من الهواء. ويزداد بمعدل جو واحد كل 10 أمتار من العمق تقريبًا. إذا صعد الغواص بسرعة، تبدأ الغازات الذائبة في الدم بالغليان على شكل فقاعات، مسببة مرض تخفيف الضغط.

في التنفس السائل، لا يحتوي المحلول على غازات، بل هو خليط نقي. وهذا يعني أن تخفيف الضغط على المدى الطويل ليس ضروريًا. وفي الوقت نفسه، يتم أيضًا مقارنة الضغط الخارجي والداخلي. عندما قمنا بأبحاثنا، أنشأنا ضغطًا في غرفة الضغط كان مشابهًا على أعماق 700 و800 و900 و1000 متر ومحاكاة الصعود الحر. تتحمل الحيوانات التغيرات في درجة الحرارة والضغط بشكل طبيعي تمامًا.

وقد أثبتت هذه التجارب فعالية التنفس السائل في علاج مرض تخفيف الضغط. عند استخدامه، ببساطة لا يوجد تهديد بالرضح الضغطي. مع مثل هذه التكنولوجيا، سيكون إنقاذ الناس من الغواصات الغارقة مهمة سهلة. لن يموتوا بسبب نقص الأكسجين أو مرض تخفيف الضغط أثناء الصعود السريع. وسيكون من الأسهل على رجال الإنقاذ النزول إليهم. علاوة على ذلك، سيكون مفيدًا للبحث الأثري تحت الماء واستكشاف أعماق المحيطات.

مع مثل هذا السائل، يمكن أن تستغرق الرحلة إلى المريخ أسبوعًا، حيث سيتحمل الجسم بسهولة الأحمال الزائدة والتسارع، وستكون الرحلة إلى القمر هي نفس تكلفة الرحلة إلى هاواي. في الطب، يمكن أن يؤدي استخدام التنفس السائل إلى إنقاذ الأطفال المبتسرين، فضلاً عن المساعدة في علاج أمراض الرئة الخطيرة لدى البالغين.

مستحضرات التجميل أكثر إثارة للاهتمام من العلم

- متى حققت النجاح؟

في أوائل الثمانينات. أدركت أن الأمريكان فشلوا بسبب السائل. ولو كان هناك نوع من النجاسة، لكان من المستحيل التنفس. لقد أمضينا أنا والكيميائيين عدة سنوات في تحقيق الجودة المثالية. وحالما وصلوا إليها، بدأت الفئران تتنفس بحرية، ثم الكلاب. لقد بقوا بهدوء في هذا السائل لمدة ساعتين واستجابوا للصوت. وبعد الاختبارات شعروا بالارتياح وأنجبوا وعاشوا لفترة طويلة جدًا. في وقت لاحق عرضت سائلنا في إنجلترا والولايات المتحدة وألمانيا. لم يتمكن الخبراء من فهم كيف تمكنا من إنشاء مثل هذه التركيبة النقية الفريدة.

وفي عام 1988، تم عرض فيلم عن اختباراتنا الناجحة في عروض مغلقة أمام مختلف الرؤساء: رؤساء أكاديمية العلوم، وأكاديمية العلوم الطبية، ولجنة الدولة للعلوم والتكنولوجيا، ووزارة الدفاع. وفقًا للخطة، كان من المقرر إجراء الاختبارات التطوعية الأولى بالفعل في عام 1991. لكن الأحداث التاريخية المعروفة حالت دون ذلك. تم تقليص جميع البرامج، وتم إغلاق الأبحاث، وتم تسريح الأشخاص.

- هل عرض عليك الأجانب العمل معهم في هذا الأمر؟

بالطبع فعلوا ذلك. لكنني ما زلت أريد أن نكون الأول في هذا الأمر. ففي نهاية المطاف، استثمرت البلاد الكثير من المال فيّ وفي أبحاثي. ولم أرغب في إعطاء عملي للآخرين. وعندما نظرت إلى مستوى أبحاثهم، أدركت أنهم متخلفون بشكل ميؤوس منه. كان علينا أولاً رفع مستوى المتخصصين لديهم إلى مستوى متخصصينا، والعمل مرة أخرى على إنتاج سائل ذي جودة مثالية.

- أظهر جيمس كاميرون التنفس السائل في فيلمه. أتساءل عما إذا كان على علم بالتطورات السوفيتية؟

بالتأكيد! علاوة على ذلك، رأيت فيلمنا. عندما بدأت السفر إلى الخارج، مرر زملائي الأمريكيون رقم هاتفه بشكل غير متوقع وقالوا إنه يبحث عني. اعتقدت أننا يجب أن نحاول أولاً التحدث إلى صانعي الأفلام لدينا. لقد اقترحت الفكرة على شركة Lenfilm في موسكو، لكن موظفينا لم يكونوا مهتمين.

- واليوم تساعد السلطات في استكمال العمل؟

الآن ننفق 1٪ من الناتج المحلي الإجمالي على العلوم (إسرائيل - 5٪). هذه ليست المنطقة الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لبلدنا. يتم استيراد مكونات مستحضرات التجميل إلى روسيا سنويا بمبلغ 15 مليار دولار. وفقًا للتقديرات العالمية، تنفق الحضارة الأرضية، من حيث المبدأ، على مستحضرات التجميل أكثر من إنفاقها على أبحاث الفضاء والاندماج النووي الحراري. الحضارة تريدنا أن نزين أنفسنا ونغني ونرقص. حقوق الطبع والنشر للموسيقى هي مدى الحياة، ولكن للحصول على براءة اختراع علمية - 10 سنوات فقط. لا تتفاجأ بعدم وجود تنفس سائل.

بالإضافة إلى ذلك، لن تسمح قوانيننا بإجراء الأبحاث على البشر. من الناحية القانونية، كل هذا معقد للغاية. وبطبيعة الحال، يمكن للشخص نفسه القيام بذلك. ومع ذلك، يمكن سجن كل من هو قريب في هذه اللحظة. وفي الوقت نفسه، نجري تجارب على أدوية جديدة على البشر أكثر مما نجريه في الصين.

إذا كان ذلك ممكنا، فسيكون الناس قادرين بالفعل على التنفس في الماء خلال ثلاثة أشهر. أعتقد أنهم سينجحون في الصين أو الهند لأن لديهم قوانين أكثر تسامحا.

بدأت المؤسسة الروسية للأبحاث المتقدمة في اختبار تقنية التنفس السائل للغواصات على الكلاب.

تحدث نائب المدير العام للمؤسسة فيتالي دافيدوف عن هذا. ووفقا له، فإن الاختبارات واسعة النطاق جارية بالفعل.

ويجري العمل في أحد مختبراته على تنفس السوائل. وفي الوقت الراهن، تجرى التجارب على الكلاب. في حضورنا، تم غمر كلب ألماني أحمر في قارورة كبيرة من الماء، ووجهه لأسفل. يبدو أنه لماذا يسخر من الحيوان، وسوف يختنق الآن. لكن لا. جلست تحت الماء لمدة 15 دقيقة. والسجل هو 30 دقيقة. رائع. وتبين أن رئتي الكلبة كانتا مملوءتين بالسائل المؤكسج، مما منحها القدرة على التنفس تحت الماء. عندما أخرجوها، كانت خاملة بعض الشيء - يقولون إنها كانت بسبب انخفاض حرارة الجسم (وأعتقد من يرغب في التسكع تحت الماء في جرة أمام الجميع)، ولكن بعد بضع دقائق أصبحت على طبيعتها تمامًا. يقول إيجور تشيرنياك، الصحفي في صحيفة روسيسكايا جازيتا، الذي شهد الاختبارات غير العادية: "سيتم إجراء تجارب على الناس قريبًا".

كل هذا كان مشابهًا للحبكة الرائعة للفيلم الشهير "The Abyss"، حيث يمكن لأي شخص أن ينزل إلى أعماق كبيرة ببدلة فضائية تمتلئ خوذتها بالسائل. تنفس الغواصة ذلك. الآن لم يعد هذا خيالا.

تتضمن تقنية التنفس السائل ملء الرئتين بسائل خاص مشبع بالأكسجين يخترق الدم. وافقت مؤسسة الأبحاث المتقدمة على تنفيذ مشروع فريد من نوعه، وينفذه معهد أبحاث الطب المهني. ومن المخطط إنشاء بدلة فضاء خاصة ستكون مفيدة ليس فقط للغواصات، ولكن أيضًا للطيارين ورواد الفضاء.

وكما قال فيتالي دافيدوف لمراسل تاس، تم إنشاء كبسولة خاصة للكلاب، تم غمرها في غرفة هيدروليكية ذات ضغط عالٍ. وفي الوقت الحالي، تستطيع الكلاب التنفس لأكثر من نصف ساعة على عمق يصل إلى 500 متر دون عواقب صحية. وأكد نائب رئيس FPI أن "جميع كلاب الاختبار نجت وتشعر بالارتياح بعد التنفس السائل لفترة طويلة".

قليل من الناس يعرفون أن تجارب التنفس السائل على البشر قد أجريت بالفعل في بلدنا. لقد أعطوا نتائج مذهلة. يتنفس رواد الماء السائل على عمق نصف كيلومتر أو أكثر. لكن الناس لم يتعلموا قط عن أبطالهم.

في الثمانينيات، طور الاتحاد السوفييتي وبدأ في تنفيذ برنامج جاد لإنقاذ الناس في العمق.

تم تصميم غواصات الإنقاذ الخاصة وحتى تشغيلها. تمت دراسة إمكانيات تكيف الإنسان على أعماق مئات الأمتار. علاوة على ذلك، كان على رائد الماء أن يكون في مثل هذا العمق ليس مرتديًا بدلة غوص ثقيلة، ولكن مرتديًا بدلة غوص خفيفة ومعزولة مع معدات غوص خلف ظهره، ولم تكن حركاته مقيدة بأي شيء.

وبما أن جسم الإنسان يتكون بالكامل تقريبًا من الماء، فهو ليس خطيرًا بسبب الضغط الرهيب الموجود في العمق في حد ذاته. يحتاج الجسم فقط إلى الاستعداد لذلك عن طريق زيادة الضغط في غرفة الضغط إلى القيمة المطلوبة. المشكلة الرئيسية مختلفة. كيف تتنفس عند ضغط عشرات الأجواء؟ الهواء النظيف يصبح سمًا للجسم. ويجب تخفيفه في مخاليط غازية مُعدة خصيصًا، وعادةً ما تكون النيتروجين والهيليوم والأكسجين.

وصفتهم - نسب الغازات المختلفة - هي السر الأكبر في جميع البلدان التي تجري فيها أبحاث مماثلة. ولكن في أعماق كبيرة جدًا، لا تساعد مخاليط الهيليوم. يجب ملء الرئتين بالسوائل لمنعها من التمزق. ما هو السائل الذي بمجرد دخوله إلى الرئتين لا يؤدي إلى الاختناق، بل ينقل الأكسجين إلى الجسم عبر الحويصلات الهوائية - لغز من الأسرار.

هذا هو السبب في أن جميع الأعمال مع رواد الأحياء المائية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، ثم في روسيا، تم تنفيذها تحت عنوان "سري للغاية".

ومع ذلك، هناك معلومات موثوقة تماما أنه في أواخر الثمانينات كان هناك حوض مائي في أعماق البحار في البحر الأسود، حيث عاش وعمل الغواصات الاختبارية. خرجوا إلى البحر، وهم يرتدون ملابس الغوص فقط، ويحملون معدات الغوص على ظهورهم، وعملوا على أعماق تتراوح بين 300 إلى 500 متر. تم تزويد رئتيهم بخليط غاز خاص تحت الضغط.

كان من المفترض أنه إذا كانت الغواصة في محنة وتقع في القاع، فسيتم إرسال غواصة إنقاذ إليها. سيتم إعداد Aquanauts مسبقًا للعمل على العمق المناسب.

أصعب شيء هو أن تكون قادرًا على تحمل ملء رئتيك بالسوائل وعدم الموت من الخوف

وعندما تقترب غواصة الإنقاذ من موقع الكارثة، سيخرج الغواصون بمعدات خفيفة إلى المحيط، ويفحصون قارب الطوارئ ويساعدون في إجلاء الطاقم باستخدام مركبات خاصة في أعماق البحار.

ولم يكن من الممكن استكمال تلك الأعمال بسبب انهيار الاتحاد السوفييتي. ومع ذلك، فإن أولئك الذين عملوا في العمق ما زالوا يحصلون على نجوم أبطال الاتحاد السوفيتي.

ربما استمرت الأبحاث الأكثر إثارة للاهتمام في عصرنا بالقرب من سانت بطرسبرغ على أساس أحد معاهد البحوث البحرية.

وهناك أيضًا أجريت تجارب على مخاليط الغاز لأبحاث أعماق البحار. ولكن الأهم من ذلك، ربما لأول مرة في العالم، تعلم الناس هناك تنفس السائل.

من حيث تفردها، كانت تلك الأعمال أكثر تعقيدًا بكثير من إعداد رواد الفضاء للرحلات إلى القمر، على سبيل المثال. تعرض المختبرون لضغوط جسدية ونفسية هائلة.

أولاً، تم تكييف جسم رواد المياه في غرفة ضغط الهواء على عمق عدة مئات من الأمتار. ثم انتقلوا بعد ذلك إلى غرفة مملوءة بالسائل، حيث واصلوا الغوص إلى أعماق قيل إنها تبلغ حوالي كيلومتر واحد.

أصعب شيء، كما يقول أولئك الذين أتيحت لهم فرصة التواصل مع رواد الماء، هو الصمود في وجه امتلاء الرئتين بالسائل وعدم الموت من الخوف. وهذا لا يعني الجبن. الخوف من الاختناق هو رد فعل طبيعي للجسم. أي شيء يمكن أن يحدث. تشنج الرئتين أو الأوعية الدماغية، وحتى نوبة قلبية.

عندما أدرك الشخص أن السائل الموجود في الرئتين لا يجلب الموت، ولكنه يعطي الحياة في أعماق كبيرة، نشأت أحاسيس خاصة تماما ورائعة حقا. ولكن فقط أولئك الذين شهدوا مثل هذا الغوص يعرفون عنهم.

للأسف، تم إيقاف العمل المذهل بأهميته لسبب بسيط - بسبب نقص التمويل. تم منح أبطال Aquanaut لقب أبطال روسيا وتم إرسالهم إلى التقاعد. يتم تصنيف أسماء الغواصات حتى يومنا هذا.

على الرغم من أنه ينبغي تكريمهم باعتبارهم رواد الفضاء الأوائل، لأنهم مهدوا الطريق إلى الفضاء المائي العميق للأرض.

الآن تم استئناف التجارب على التنفس السائل، ويتم إجراؤها على الكلاب، وخاصة الكلاب الألمانية. كما أنهم يعانون من التوتر.

لكن الباحثين يشعرون بالأسف تجاههم. كقاعدة عامة، بعد إجراء تجارب تحت الماء، يتم نقلهم للعيش في منزلهم، حيث يتم إطعامهم طعامًا لذيذًا وتحيط بهم المودة والرعاية.

حبس أنفاسك في الماء ليس بالأمر السهل على الإنسان. لا يستطيع الإنسان التنفس تحت الماء مثل الأسماك، لكنه يستطيع حبس أنفاسه لفترات قصيرة من الزمن. عندما يلعب الأطفال في حوض السباحة، أو في البحيرة، أو حتى في حوض الاستحمام، فإنهم يحبسون أنفاسهم كمنافسة لمعرفة من يستطيع البقاء لفترة أطول دون التنفس تحت الماء.

إن حبس أنفاسك تحت الماء ليس مجرد لعبة للأطفال. يتنافس الرياضيون المتطرفون المعروفون باسم الغواصين الأحرار بانتظام لتحقيق أرقام قياسية جديدة. تُعرف هذه الممارسة باسم انقطاع النفس الساكن. انقطاع التنفس هو توقف مؤقت للتنفس ويمارسه الغواصون الأحرار لزيادة مقدار الوقت الذي يمكنهم البقاء فيه تحت الماء دون الظهور مرة أخرى.

في حاليًا، يمتلك الفرنسي ستيفان ميفسود رقمًا قياسيًا في حبس النفس قدره 11 دقيقة و35 ثانية لانقطاع التنفس الساكن..

في الواقع، كان هناك أشخاص حبسوا أنفاسهم لمدة أطول من 11 دقيقة. يحتوي كتاب غينيس للأرقام القياسية على فئة خاصة لأولئك الذين يستطيعون حبس أنفاسهم تحت الماء. وعلى عكس الغواصين الحرين، فإن الذين يمارسون انقطاع النفس الساكن، والذين يسجلون موسوعة غينيس للأرقام القياسية، يسمحون للمنافسين باستنشاق الأكسجين النقي لمدة 30 دقيقة قبل محاولتهم.

مع التنفس الأولي للأكسجين النقي، دخل موسوعة غينيس العالمية الحالية سجل حبس النفستحت الماء ينتمي إلى ريكاردو باهيا من البرازيل بالكامل 20 دقيقة و 21 ثانية!

التنفس تحت الماء

يستطيع معظم الأشخاص الذين يتمتعون بصحة جيدة أن يحبسوا أنفاسهم لمدة دقيقتين تقريبًا. يعتقد الخبراء أن المزيد من الممارسة يمكن أن تزيد هذه الفترة الزمنية قليلاً. ومع ذلك، فإنهم يحذرون أيضًا من أن حرمان جسمك من الأكسجين يمكن أن يكون له العديد من العواقب السلبية، لذلك لا تعتاد على حبس أنفاسك لفترة طويلة جدًا! عندما يحبس الشخص أنفاسه، يتراكم ثاني أكسيد الكربون (الغاز الذي يتم إخراجه عادة مع الزفير) داخل الجسم. في نهاية المطاف، يجب أن يتم إطلاق هذا الغاز ويتسبب المنعكس في تشنج عضلات الجهاز التنفسي. عادة ما تترك هذه التشنجات الشخص يلهث من أجل التنفس خلال بضع دقائق فقط. إذا كان بإمكانه الصمود لفترة أطول بدون هواء بدون تدريب، فقد يتغير نقص الأكسجين ويمكن أن يموت. عندما يتنفس مرشحو غينيس للأرقام القياسية الأكسجين النقي، فإنهم يفعلون ذلك لإجبار أكبر قدر ممكن من ثاني أكسيد الكربون على الخروج من أجسامهم. ويساعدهم الأكسجين الإضافي على البقاء لفترة أطول دون هذه العملية الفسيولوجية.

أثناء وجودك تحت الماء، يُظهر الجسم رد فعل طبيعي لحبس أنفاسه. مثل الدلافين والحيتان، تحافظ أجسامنا بشكل غريزي على الأكسجين عندما تتعرض للهواء. يساعد هذا التفاعل، الذي يسمى منعكس الغوص، في الحفاظ على الأكسجين في الجسم ويسمح لك بالبقاء بدون هذه العملية الفسيولوجية لفترة أطول.

معدات الغوص للعملية الفسيولوجية تحت الماء

عادةً ما يستخدم الغواصون الذين يرغبون في قضاء الكثير من الوقت تحت الماء معدات الغوص. كان سكوبا في الأصل اختصارًا لعبارة "جهاز التنفس تحت الماء القائم بذاته". اليوم، يتم استخدام الغوص ككلمة شائعة للإشارة إلى ممارسة استخدام معدات خاصة للعمل بشكل طبيعي تحت الماء دون الحاجة إلى حبس أنفاسك أثناء الغوص.

تم تطوير معدات الغوص الأولى خلال الحرب العالمية الثانية للغواصين القتاليين الأمريكيين. يستخدم السباحون المقاتلون أجهزة تسمى أجهزة إعادة التنفس للبقاء تحت الماء لفترات طويلة من الوقت في المهام العسكرية تحت الماء. اليوم، يستخدم الغواصون أسطوانات الهواء المضغوط التي يتم تثبيتها على ظهورهم. يتلقى الغواصون الهواء من خلال قطعة فم متصلة بالأسطوانات من خلال منظم. يستغرق الأمر بعض الوقت للتكيف مع التنفس تحت الماء بهذه الطريقة.

ولهذا السبب يجب على الأشخاص الذين يريدون أن يصبحوا غواصين أن يحصلوا على تدريب خاص قبل الحصول على شهادة الغوص.