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本报特约撰稿池晴佳
在北京奥运会男子百米飞人大战中,牙买加名将博尔特以9秒69的成绩轻松打破世界纪录。据法新社9月10日报 道,挪威奥斯陆大学天体物理研究所学者艾利克森分析电视画面,说如果博尔特在最后15米时不减速,没有张开双臂、捶打 自己的胸膛,成绩可能达到9秒55。万般运动,田径为母,百米称王。在百米短跑上,人类还有多大提升空间呢?
“博尔特中了基因彩票”
男子百米冠军、女子百米冠军、男子200米冠军、女子400米栏冠军……牙买加选手在奥运短跑项目上掀起了一 股黑色旋风。曾有评论说:“这是个充满飞人的国度,无论男人还是女人。”博尔特无疑是这个飞人国度的超级英雄,他轻松 打破男子百米、200米世界纪录。博尔特的神话是怎么创造的呢?
“飞鱼”菲尔普斯在独获8金后,食谱被热炒,博尔特小时候的食谱也被翻了出来。有人说,这和他小时候吃的蔬菜 和草药“秘方”有关,有人则说,这和博尔特故乡的水有关。但这未免太捕风捉影了。有科学家从基因学出发,认为博尔特的 闪电速度是“天赋体能”。
很多人都知道,统治短跑赛场的几乎是清一色的黑人,这在很大程度上得益于基因。“基因说”得到了牙买加理工大 学教授莫里森的认可,他最近在一项研究中证实,牙买加人是天生的“神跑手”。他发现“快速肌肉纤维”里一种叫ActinenA 的特殊成分,而这来源于速度的助推剂——ACTN3(α辅肌动蛋白3)基因。人的肌原纤维分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类,组成 了慢肌和快肌。快肌纤维主要由无氧代谢提供短期能量,是造就短跑运动员惊人速度的关键成分。但仅有快肌,博尔特还不足 以打破世界纪录。百米短跑过程需要调动全身上下所有的能量,运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统等都 必须发挥到极致。很多黑人运动员都有ACTN3基因,却无法同博尔特比肩。
莫里森教授认为,博尔特还可能拥有EPO、CKMM等多种促进运动的基因。体检结果表明,博尔特血液中的荷尔 蒙含量,与红细胞含量都高于普通人的平均值,所以能够更快地从疲劳中恢复,而这些都离不开基因的帮助。EPO是促红细 胞生长素,可以促使机体更快地产生能量,CKMM(肌型肌酸激酶)则可帮助机体将慢肌转化为快肌,运动员通过训练提高 成绩的效果十分明显。莫里森认为,博尔特可能同时拥有这些基因,“毫无疑问他中了基因彩票。”
不可能打破9秒?
在很多专家看来,博尔特是短跑运动员中的另类。他身高1.96米,体重72公斤,在流行小个子的短跑选手中很 是与众不同。博尔特在“反应速度慢”的“非典型体型”下,跑出了令人始料未及的成绩,把沿用了多年来的人类速度推算公 式推至绝境。
现在国际上流行一种速度数学推算理论,该理论对过去一些重大国际比赛上产生的百米世界纪录,进行了详细分类, 在统计数据的基础上得出世界纪录与时间的函数关系。该理论在预测百米世界纪录不断被刷新方面非常成功,得到了广泛认可 。根据该理论,直至2030年以后,才会有人跑进9秒69。博尔特在明显减速的情况下就“过早地打破了纪录”,其教练 格伦·迈尔斯事后在接受采访时甚至表示,如不减速,博尔特能跑到9秒52。
为了维护这一经典理论,部分科学家试图对理论框架进行修改,并重新设定了百米速度极限。在此之前,根据该公式 推算出的人类百米纪录是9秒44。部分科学家认为,该理论是一个纯数学的公式,没有考虑到生理因素(如年龄、体型、跨 步、高度)甚至心理因素(包括意志力、观众呼声)的影响。一旦出现博尔特这样“不循常规”的人,这一理论就会出现尴尬 。
德国蒂尔贝格大学运动极限研究专家约翰·安马尔,就是修改理论的倡导者,他推算出人类的百米极限在9秒2左右 。他表示,男子百米世界纪录虽然很有可能被打破,但这个极限速度的提升空间只有0.5秒。近40年来人类的百米短跑纪 录仅提高了0.2秒。
这样说来,人类无论如何也跑不进9秒。然而,就像当初专家预言的10秒大关被冲破,9秒大关并非牢不可破。在 1936年柏林奥运会百米飞人大战上,德国选手杰西·欧文斯创下了10秒03的百米世界纪录。之后,医学界的权威们断 言,人类的肌肉纤维承载的运动极限不会少于百米10秒。但时隔32年,墨西哥奥运会上,美国选手吉·海因斯以9秒95 的成绩,将科学家们的预言打得粉碎。他获胜后说了那句著名的话:“上帝啊!那扇门原来虚掩着!”
美国达拉斯南卫理公会大学生理学家彼得·威亚德认为,纯数学方法永远无法预测人类最终能跑多快。科学家通过调 查发现,人体还有许多潜在的力量可以挖掘,很多因素都不可预知,百米极限可能并非9秒。
顶级钉鞋帮了博尔特
也许一些人仍认为,人类冲破9秒大关极为困难,但有了科技的帮助,这是否依然不变?现代科学凭借细致入微的动 力学分析及仿生学原理,找到最合理的姿势、动作,打造出最轻、阻力最小的装备,在现代奥运会允许的框架内,给了人类突 破极限的大资本。本届奥运会世界纪录被屡屡打破,新科技可是帮了不少忙,博尔特打破世界纪录的背后也有科学的影子。
北京奥运会前,彪马(PUMA)公司特意为博尔特打造了顶级赛跑钉鞋——TheseusⅡ,鞋面上运用了网状 材质,以确保透气性能;材质的坚硬度加强了冲刺阶段的效率,并为博尔特在北京奥运会上特别打造了“黄金版”。博尔特表 示:“这是我穿过的最好的短跑鞋,它很轻,拥有我所需要的支撑力,同时拥有一个柔韧的鞋面。”
在其他比赛项目也可以见到科技的影子。最出名的就是菲尔普斯的“鲨鱼皮”泳衣。再看打破女子撑杆跳世界纪录的 俄罗斯名将伊辛巴耶娃,其使用的撑杆中也融入了力学、材料科学的最新成果。
北京奥运会上打破的43项世界纪录,多集中在游泳和短跑,反观跳远、铅球等科技难以助推的项目,几十年间难有 突破。这是否说明,在不断挑战极限的竞技比赛中,也有科技的角逐?
科技当然包括生命科学,但因很多药物对人类身体有害,违背体育竞技的精神,生命科学在赛场上较为低调。一种“ 基因兴奋剂”(详见8月29日本版)已悄然出现,这种兴奋剂能大幅提高选手成绩,很难被查觉。据美国福布斯新闻网报道 ,如果一种基因药物能将线粒体(细胞的一种成分,主要通过消耗氧气为人体提供能量)的含量提高很小幅度,运动员跑进9 秒是轻而易举的事。目前,市场上已发现了能提高红血球数量的药物,可将运动员的马拉松成绩提高到两小时以内(目前世界 纪录为两小时4分55秒)。