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如何刷新纪录?

刘利永 郑斌 袁晓  发表于 2019年04月04日

一个个纪录被打破已是司空见惯,在即将到来的第29届北京奥运会上,相信会有新的世界纪录产生。不断刷新世界纪录的过程,同时也是人类逼近体能极限的过程,赛场的每个角落都隐藏着高科技的身影。从训练方法到比赛装备,这些科技手段正在帮助运动员挑战极限。

 

会不会某项纪录会就此定格,运动场上可有极限?

从科学上来言,答案也许是肯定的。德国蒂尔贝格大学运动极限领域专家约翰·安马尔教授就曾从14种运动科目的角度,推算出了人类运动的极限。他表示,目前很多项目的世界纪录已经接近人类运动的极限。比如,中国选手刘翔曾经保持的110米跨栏1288的世界纪录只能再缩短半秒钟。

从现代体育发展趋势来看,迄今为止,人类总体上在不断逼近却从未达到过极限。就像刘翔的110米跨栏,随着科技的进步,计时的设备也会愈加精准,运动员成绩里小数点儿后面的位数也会逐渐增加—也就是说,人类在朝着自己的运动极限迈进,但在比较长的一段时间内,“极限”仍遥不可及。

而且,随着人类科技水平的不断提高,运动技术的改善与运动装备的改进都可在一定程度上提高运动成绩,帮助运动员发挥运动潜力,逼近极限。随着遗传学对人类体质和运动能力的研究,对基因与运动间关系的理解也在帮助我们逼近运动的极限。当然,服用兴奋剂也能换来成绩的提高,甚至让人类突破自身的限制,但这种方法是我们所反对,也是我们坚决抵制的。


系统的体能训练创造纪录

人类通过对自身的认识,改变了体能训练方式,从而带来了对运动极限的突破。近年来,体能训练已是提高运动员竞技能力最有效的训练方法。运动员体能是指运动员机体的基本运动能力,具体而言,它包含3个要素:身体形态、身体机能和运动素质。身体形态指机体内外部的形态,身体机能是指机体各器官的功能,运动素质是指机体在活动时表现出的各种基本运动能力即速度、力量、耐力、灵敏和柔韧等。3要素中运动素质是体能的外在表现,训练这些基本运动能力的体能训练与技术训练、战术训练、心理训练一同构成一个完整的训练系统。

体能可分为一般体能和专项体能两类,体能教练所进行的体能训练中,大多数以一般体能训练为主。而专项体能训练则是一件更科学、严谨的事情,不同运动项目的专项体能训练结构也不尽相同,孙海平教练运用科学训练方法让刘翔在110米栏的比赛中不断突破极限,即属专项体能训练。

110米栏属于体能类速度性项目,比赛中运动员要跨过10个栏架,完成10次栏间跑和跨栏步的相互交换,动作相当复杂。针对这些特点,孙海平教练从速度、力量、柔韧、节奏和神经对肌肉的控制能力5个方面,遵循专项特异性对刘翔进行了专项化训练。当然,专项体能还需要运动员的一般体能作为支撑,而且,专项体能是个系统工程,其水平提高不是各个训练因素的简单相加,而是通过对各个训练因素进行科学的安排。正是孙海平教练对110米栏专项体能结构的5大因素的深刻认识和对各种训练比重的合理安排,才使得刘翔不断地突破自己的运动极限。


“姿势”创造纪录

除了体能的提高,有时,人类对运动极限的突破仅仅是改变了一下运动姿势的结果,运动姿势的改变显然也是一种科学原理应用于体育的成果,其中涉及了人体工程学、人体力学、人类行为学、仿生学等。

背越式跳高是一个最为典型的创造新纪录的经典,因为它自然地利用了人体高度与弹跳的关系,只要脚有足够的力量和借助跑步的飞跃,人头能先越过去的地方,全身也能飞跃过去。从跨越式到俯卧式是人类跳高的飞跃,在俯卧式还占统治地位的时代,在1968年的墨西哥奥运会上,美国运动员理查德·福斯伯凭借自己创立的背越式跳出了2.24米的高度,距当时2.25米的世界纪录只差l厘米。实践证明,这个姿势创新符合人体工程学和人体力学,现在被广泛采用。

除了跳高比赛,姿势带来的纪录突破在很多运动项目中都可以看到。


颠覆泳坛的游泳衣科技战

2000年悉尼奥运会游泳比赛中,一位少年身穿黑色连体紧身泳装,宛如碧波中前进的黑鲨鱼,一举摘得了当届奥运会的3枚金牌。他便是澳大利亚游泳选手伊恩·索普。成绩面前,人们一面称赞着索普惊人的游泳天赋,一面对包裹他全身的那身与众不同的泳衣大加议论。几乎所有人都相信,是这件高科技泳衣帮助索普游得更快!

 

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澳大利亚著名游泳选手伊恩·索普穿的正是鲨鱼皮泳衣

 

研究表明,水的阻力大约是空气阻力的800倍,因此与陆地项目相比,减少水中的阻力更能大幅提高比赛成绩。实验数据表明,两位体型和推动力相同的游泳运动员,在100米自由泳比赛中,如果一方的阻力能降低10%的话,在时间上可缩短0.15秒,在距离上可领先对手30厘米;在国际大赛中,0.15秒的差距足以区分出冠亚军。

低阻力泳衣的设计者主要通过减少游泳者和水的摩擦来达到目的,而游泳者在水中的阻力,与水的密度、游泳者正面面积、摩擦系数及游泳者速度的平方成正比,因此,减少正面面积和摩擦系数是设计低阻力泳衣的关键。1976年,杜邦公司生产的聚氨脂纤维材料被用于制造泳衣,这种面料能显著降低泳者在水中所受的阻力,泳衣性能由此有了飞跃性提高。到了2000年,鲨鱼皮泳衣的出现,让人们看到泳衣的科技含量已达到了何等程度。近日,美国宇航局推出新一代Lzr Racer泳衣,以期在北京奥运会上打破更多的世界纪录。在不断发展的高科技帮助下,明天的泳衣会是什么样子?这已经变成了一个让人难以回答的问题。


最佳运动场地铺面—塑胶跑道

利用塑胶跑道改善和打破人类运动的纪录是体育史上的一个经典。漫长的人类体育史上,石块地、泥地、沙地、草地和煤渣地等都是人们展现自己运动才能的基本环境和场地,但科技的发展让人类找到了更优异的场道—聚氨脂塑胶跑道。

这种聚氨酯塑胶跑道的厚度一般有13毫米,其优点是平坦、不滑、有弹性,又有助于运动员释放生理体能,提高成绩。无数大型国际赛事表明,运动员100米短跑在聚氨脂跑道上要比在煤渣跑道上快0.21.03秒。


助飞梦想的高科技跑鞋

刘翔曾以1288的成绩打破世界纪录,为中国人在田径史上写下了光辉的篇章。他的成功除了个人的运动天赋外,比赛用鞋中的高科技也起了功不可没的作用。

据介绍,田径规则中对跑鞋上鞋钉的数量、长度、直径都有严格的规定,但对鞋钉的位置和鞋的重量没有限制。因此,合理地选择鞋钉的位置和形状、减轻跑鞋的重量就成为研究的重要课题。根据生物力学专家测定出的数据,跑鞋的重量每增加100克,体能消耗增加1%。人们一定对2000年奥运会迈克尔·约翰逊那双仅重116克的金色跑鞋记忆犹新,他正是穿着那双高科技跑鞋稳夺了400米冠军。

而耐克公司还专门为刘翔度身定做高科技跑鞋,鞋帮采用了特殊的穿孔设计,足尖处运用了“锁定”系统,弹性底板上有5个可换位的鞋钉,既合脚又舒适,而且,据说比迈克尔·约翰逊的还要轻。


 

(本文发表于《科学世界》2008年第8期)


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