王　芳

僅僅靠運(yùn)動(dòng)員和教練員的汗水取得優(yōu)異成績(jī)的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，以科技手段促進(jìn)成績(jī)進(jìn)步，標(biāo)志科技體育時(shí)代的到來(lái)。各種現(xiàn)代科技理論，如系統(tǒng)論、信息論和控制論廣泛應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中。據(jù)俄羅斯學(xué)者統(tǒng)計(jì)，有150多項(xiàng)指標(biāo)影響運(yùn)動(dòng)員成績(jī)，分屬遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、形態(tài)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)、生化學(xué)、生物力學(xué)、組織學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)等不同學(xué)科。激光技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技的尖端技術(shù)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中得到廣泛運(yùn)用，從運(yùn)動(dòng)員選材到?jīng)_刺世界紀(jì)錄無(wú)一不留下高科技的烙印。

世界紀(jì)景因姿勢(shì)而改變

人類對(duì)運(yùn)動(dòng)極限的突破有時(shí)僅僅是改變一下運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)的結(jié)果！可千萬(wàn)不要小看了這些小小的改變，變化雖小，里面可包含了人體動(dòng)力學(xué)、生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)仿生學(xué)等“多多”的深?yuàn)W理論呢！

1896年4月10日是第一屆奧運(yùn)會(huì)男子百米賽跑決賽的日子，當(dāng)時(shí)的短跑比賽并未規(guī)定統(tǒng)一的起跑姿勢(shì)，因此起跑線上的5位選手各自拉開(kāi)架勢(shì)，準(zhǔn)備出發(fā)。選手中，第四道，美國(guó)選手伯克的起跑姿勢(shì)最為引人注目：他雙手手心向下按在地上，兩腿前后分開(kāi)，兩腳的地方挖了兩個(gè)小坑，俯身弓腰，臀部高高抬起，觀眾對(duì)伯克標(biāo)新立異的起跑姿勢(shì)感到非常好奇，他們議論紛紛，哄笑不已，甚至有人認(rèn)為照這樣蹲著起跑非摔跤不可!但之后的事情讓人們大跌眼鏡：只見(jiàn)伯克第一個(gè)從起跑線飛出，最終以12秒奪得了冠軍!

生物力學(xué)知識(shí)能給出伯克“蹲踞式”起跑姿勢(shì)合理的科學(xué)解釋。通過(guò)對(duì)蹲踞式起跑姿勢(shì)和站立式起跑姿勢(shì)的生物力學(xué)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：蹲踞式起跑姿勢(shì)和站立式起跑姿勢(shì)中肌肉用力順序是不相同的，蹲踞式起跑中水平支撐反作用力明顯大于站立式起跑時(shí)的水平支撐反作用力，蹲踞式起跑時(shí)獲得的水平后蹬力遠(yuǎn)大于站立式起跑所獲得水平后蹬力，將使加速過(guò)程增快，能在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大速度。

伯克取得的巨大成功證實(shí)了蹲踞式起跑姿勢(shì)的優(yōu)越性和科學(xué)性，推動(dòng)了這項(xiàng)技術(shù)的傳播和普及，后來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和完善，蹲踞式起跑方法成為現(xiàn)代田徑運(yùn)動(dòng)中短跑項(xiàng)目的統(tǒng)一起跑方法，人類的短跑世界紀(jì)錄也在這種起跑的幫助下不斷提高。

另一個(gè)因動(dòng)作姿勢(shì)改變而不斷創(chuàng)造新紀(jì)錄的經(jīng)典事例發(fā)生在跳高項(xiàng)目中。從運(yùn)動(dòng)成績(jī)的角度看，一部現(xiàn)代跳高運(yùn)動(dòng)史其實(shí)也是一部跳高姿勢(shì)的演化史，跳高成績(jī)的每一次飛躍都與運(yùn)動(dòng)員尋求更加科學(xué)的跳高姿勢(shì)密切相關(guān)：1876年英國(guó)運(yùn)動(dòng)員布魯克斯采用跨越式跳高姿勢(shì)首先突破1.83米大關(guān)：1887年，美國(guó)選手佩基以改良過(guò)的剪式跳高姿勢(shì)成功越過(guò)1.93米的高度；1895年，美國(guó)選手斯文尼斯以東方滾式跳高姿勢(shì)創(chuàng)造出1.97米的世界記錄；1912年，美國(guó)選手赫瑞尼采用西方滾式的跳高姿勢(shì)成為世界上第一個(gè)跳過(guò)2米高度的人；1941年，美國(guó)選手斯蒂爾以俯臥式跳高姿勢(shì)跳過(guò)2.11米……

1968年墨西哥奧運(yùn)會(huì)上，在那個(gè)俯臥式姿勢(shì)還占統(tǒng)治地位的時(shí)代，美國(guó)運(yùn)動(dòng)員理查德·福斯伯憑借自己創(chuàng)造的背越式姿勢(shì)一舉躍過(guò)了2.24米的高度，它距當(dāng)時(shí)2.25米的世界紀(jì)錄僅差1厘米。背躍式跳高姿勢(shì)自然地利用了人體高度與彈跳的關(guān)系，只要腳有足夠的力量和借助跑步的飛躍，人的頭部能先越過(guò)去的地方，全身也能飛躍過(guò)去。這個(gè)符合人體工程學(xué)和人體力學(xué)原理的創(chuàng)新姿勢(shì)使人類跳高的極限在此后幾十年間上升了20厘米，達(dá)到2.45米。

結(jié)合運(yùn)動(dòng)力學(xué)和人體工程學(xué)原理的游泳姿勢(shì)的改變使人類游得更快。早期的奧運(yùn)會(huì)游泳比賽并不是像和今天一樣按照不同泳姿分項(xiàng)比賽，而是只按比賽的長(zhǎng)度來(lái)分項(xiàng)的，當(dāng)時(shí)運(yùn)動(dòng)員以側(cè)泳泳姿為主。在1912年斯德哥爾摩奧運(yùn)會(huì)上，來(lái)自夏威夷的美國(guó)選手杜克·卡哈納莫庫(kù)首次采用了自由泳泳姿，結(jié)果他將100米泳的世界紀(jì)錄整整提高了5秒。這個(gè)成績(jī)?cè)诋?dāng)時(shí)簡(jiǎn)直令人難以置信，賽后裁判們把他的游泳距離反復(fù)測(cè)算了4遍才承認(rèn)成績(jī)有效。從此以后，自由泳泳姿在全球普及開(kāi)來(lái)。

讓看慣了固定姿勢(shì)運(yùn)動(dòng)的人接受新的姿勢(shì)真不是件容易的事，但誰(shuí)又能擔(dān)保未來(lái)一個(gè)又一個(gè)有著科學(xué)依據(jù)的“怪異”姿勢(shì)不會(huì)一次又一次地讓人類的運(yùn)動(dòng)成績(jī)更高、更快呢?

世界紀(jì)錄高原制造

上世紀(jì)60年代，非洲的肯尼亞、坦桑尼亞等國(guó)的運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始了對(duì)國(guó)際長(zhǎng)跑比賽的長(zhǎng)期統(tǒng)治，由于他們居住和訓(xùn)練地都在東非高原，因此引發(fā)了人們對(duì)海拔高度與人體及運(yùn)動(dòng)成績(jī)關(guān)系的關(guān)注。

正當(dāng)人們紛紛推測(cè)在一定海拔高度進(jìn)行訓(xùn)練將可能會(huì)有助于提高耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)時(shí)，1963年，國(guó)際奧委會(huì)決定，第19屆奧運(yùn)會(huì)將于1968年在海拔高度為2240米的墨西哥城舉行。高海拔使人們對(duì)生活在平原地區(qū)的運(yùn)動(dòng)員能否適應(yīng)自然環(huán)境，能否發(fā)揮出最佳競(jìng)技狀態(tài)表現(xiàn)出很大的憂慮。

不出人們所料，在墨西哥城奧運(yùn)會(huì)上，果真有一部分運(yùn)動(dòng)員因不適應(yīng)這里的高原環(huán)境而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)成績(jī)不理想，然而令人難以置信的是，這屆本不被人們“看好”的奧運(yùn)會(huì)竟然“集中”誕生了一批“高齡”世界紀(jì)錄：美國(guó)選手海因斯以9秒9打破男子100米世界紀(jì)錄，這一紀(jì)錄保持了15年之久；男子200米決賽中，美國(guó)選手托姆·史密斯以19秒8首破20秒大關(guān)，這一紀(jì)錄保持的時(shí)間是11年：男子400米跑世界紀(jì)錄被美國(guó)選手李·伊萬(wàn)斯打破，成績(jī)是43秒86，它在10年之后才得以被改寫：男子跳遠(yuǎn)比賽中，美國(guó)著名選手鮑勃·比蒙跳出“世紀(jì)一跳”——8米90，超出當(dāng)時(shí)世界紀(jì)錄整整55厘米，這項(xiàng)驚人紀(jì)錄保持了23年，成為田徑世界紀(jì)錄中有數(shù)的幾個(gè)“老資格”紀(jì)錄之一，直到1991年才被美國(guó)名將鮑威爾打破。

在輝煌成績(jī)之外，在奧運(yùn)會(huì)結(jié)束后更發(fā)生了一些令人迷惑的事情：很多在奧運(yùn)會(huì)時(shí)狀態(tài)不佳的運(yùn)動(dòng)員，他們?cè)诨氐狡皆貐^(qū)后不久，竟然紛紛達(dá)到了本人的最佳競(jìng)技狀態(tài)!

因?yàn)檫@些奇怪現(xiàn)象的發(fā)生，高原環(huán)境與運(yùn)動(dòng)成績(jī)間的關(guān)系引起了人們深入的思考，人們由此發(fā)現(xiàn)了自然環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的影響以及如何利用高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行特殊訓(xùn)練的新型訓(xùn)練手段。

物理學(xué)知識(shí)告訴我們，重力隨高度上升而減小，高度每上升1000米，加速度每秒可提高0.3厘米。這樣，從理論上分析，一些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目如果在高原上比賽，運(yùn)動(dòng)能力的發(fā)揮可能要更高一些。比如，根據(jù)彈道學(xué)計(jì)算原理，在相當(dāng)于墨西哥城的海拔高度推鉛球時(shí)成績(jī)可提高6厘米，鏈球可提高53厘米，標(biāo)槍69厘米，鐵餅62厘米。另一方面，隨著高度的增加，空氣逐漸稀薄，空氣阻力也隨之減小。經(jīng)測(cè)算，在1829米的高度，空氣密度將減低19.9％：在2398米高度，空氣密度將減低25.7％?？諝庾枇Φ臏p小對(duì)于短

跑、跳遠(yuǎn)等項(xiàng)目有著“意想不到”的好處。

1984年，意大利體育記者吉奧·阿普雷里諾在一家體育雜志上發(fā)表了一項(xiàng)新穎獨(dú)特的見(jiàn)解，認(rèn)為在今后所有的大型比賽上，要將成績(jī)、風(fēng)速、體育場(chǎng)地海拔高度以及空氣的溫度、濕度和壓力準(zhǔn)確記錄在案，然后研究制訂出各項(xiàng)常數(shù)，以此來(lái)對(duì)選手的成績(jī)進(jìn)行換算，把那些有助于或妨礙運(yùn)動(dòng)員出成績(jī)的各種因素除掉或加上。他的觀點(diǎn)得到了一些物理學(xué)家和地理學(xué)家的支持，也引起了國(guó)際業(yè)余田徑聯(lián)合會(huì)的重視。1987年，在意大利羅馬召開(kāi)的國(guó)際業(yè)余田聯(lián)成立75周年大會(huì)上，當(dāng)時(shí)的國(guó)際業(yè)余田聯(lián)主席內(nèi)比奧羅將阿普雷里諾的這一建議提交大會(huì)進(jìn)行了討論。

現(xiàn)在，人們根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，可以很容易地計(jì)算出影響田徑運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)的各種天氣、地理因素，并揭示出他們之間的關(guān)系。只要將比賽時(shí)的風(fēng)速情況按照順風(fēng)、逆風(fēng)分列開(kāi)來(lái)，再列出比賽時(shí)的空氣濕度、溫度及比賽場(chǎng)地的海拔高度等影響比賽成績(jī)的因素，將其與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)系進(jìn)行換算，就可以制成換算表格。按照這一方法，在任何時(shí)間和地點(diǎn)，在任何氣候條件下創(chuàng)造的運(yùn)動(dòng)成績(jī)，只要查對(duì)一下?lián)Q算表，就可以知道其在外部極端標(biāo)準(zhǔn)下的真正成績(jī)。如果把比蒙在創(chuàng)造“世界一跳”時(shí)的環(huán)境因素考慮進(jìn)去，按照阿普雷里諾換算方法換算的話，那么比蒙這一跳的實(shí)際成績(jī)應(yīng)該修正為8.58米!

如果從地理學(xué)和人體科學(xué)的角度分析，利用高原環(huán)境進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也有著充分的科學(xué)依據(jù)。高原自然環(huán)境總的特點(diǎn)是低氣壓、低氧、風(fēng)沙大、日照時(shí)間長(zhǎng)、日夜溫差大、太陽(yáng)輻射量和紫外線輻射量及宇宙射線輻射量高。人體生理學(xué)研究表明，在海拔2000米左右的高原地帶，運(yùn)動(dòng)員即使在沒(méi)有訓(xùn)練負(fù)荷的情況下，有氧代謝系統(tǒng)仍要承受著一定的負(fù)荷，這樣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)體就會(huì)發(fā)生適應(yīng)性變化，再加上進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員機(jī)體內(nèi)的血紅蛋白、白細(xì)胞和血球容積等將大大增加，人體耐酸能力也因此得到相應(yīng)提高，從而可以在短時(shí)期內(nèi)迅速提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平。

今天，高原訓(xùn)練的方法已經(jīng)被廣泛采用在備戰(zhàn)奧運(yùn)會(huì)的訓(xùn)練中。1992年巴塞羅那奧運(yùn)會(huì)游泳比賽有一半以上共計(jì)93塊獎(jiǎng)牌的獲得者都在美國(guó)海拔高度2134米的弗拉格斯塔高原訓(xùn)練基地訓(xùn)練過(guò)，1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)，金牌總數(shù)排在前八位的美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、中國(guó)等國(guó)家均在不同程度上派遣運(yùn)動(dòng)員在奧運(yùn)會(huì)前進(jìn)行了高原訓(xùn)練。

計(jì)算機(jī)“算”出來(lái)的冠軍

體育科學(xué)研究者們普遍認(rèn)為有兩個(gè)變量能夠幫助優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員不斷創(chuàng)造佳績(jī)：一個(gè)是體育運(yùn)動(dòng)器材。另一個(gè)就是人類自己的身體。在傳統(tǒng)的體育訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)技巧的改進(jìn)主要是依靠教練員和運(yùn)動(dòng)員的自身經(jīng)驗(yàn)，而當(dāng)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、高速攝影機(jī)、電子傳感器等高科技設(shè)備進(jìn)入體育領(lǐng)域之后，這種被動(dòng)的局面發(fā)生了革命性的改變。

計(jì)算機(jī)在體育訓(xùn)練領(lǐng)域大顯身手的第一個(gè)產(chǎn)物是對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)分析。20世紀(jì)70年代末，開(kāi)風(fēng)氣之先的美國(guó)研制出一種指導(dǎo)投擲運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，此系統(tǒng)能用高速攝像機(jī)拍攝下運(yùn)動(dòng)員的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并迅速進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用圖像反映出投擲物(標(biāo)槍、鐵餅)出手后幾秒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡和狀態(tài)，顯示出加速度、速度、角度、角速度等各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)，還能將實(shí)際參數(shù)與計(jì)算機(jī)的優(yōu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員及時(shí)改進(jìn)動(dòng)作，進(jìn)而提高成績(jī)。

這套近乎“完美”的系統(tǒng)在實(shí)踐中取得了極大的成功。美國(guó)鐵餅運(yùn)動(dòng)員馬克·威爾金斯在1976年奧運(yùn)會(huì)前的最好成績(jī)是66.78米，此后計(jì)算機(jī)專家和田徑教練員利用這套系統(tǒng)對(duì)他的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行了“會(huì)診”。計(jì)算分析后發(fā)現(xiàn)，威爾金斯的技術(shù)動(dòng)作中有兩處不合理，一是旋轉(zhuǎn)時(shí)鞋與地面摩擦系數(shù)過(guò)大，消耗了一部分能量：二是膝關(guān)節(jié)支撐技術(shù)有點(diǎn)小毛病。專家們認(rèn)為，如果這兩條都能有所改進(jìn)的話，威爾金斯保持的世界紀(jì)錄還將能提高3米!之后，威爾金斯根據(jù)專家建議的方法進(jìn)行訓(xùn)練，真的將自己保持的世界紀(jì)錄由66.78米提高到70.86米!這個(gè)實(shí)例鼓舞了很多人，并由此產(chǎn)生了一個(gè)意氣風(fēng)發(fā)的口號(hào)“我們?cè)O(shè)計(jì)成績(jī)”!

長(zhǎng)期以來(lái)，選材的依據(jù)是教練員的眼光。而通常說(shuō)來(lái)，眼光這東西富于經(jīng)驗(yàn)性，缺乏科學(xué)性，或者說(shuō)缺乏由科學(xué)性所支撐的預(yù)見(jiàn)性，難以判斷那些不大起眼的男孩與女孩，日后哪一個(gè)會(huì)出落成翱翔藍(lán)天的天鵝，因此，在奧運(yùn)會(huì)歷史中不乏“丑小鴨”的故事。

當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于訓(xùn)練領(lǐng)域后，單靠眼光和經(jīng)驗(yàn)挑苗子的做法已經(jīng)落伍了。從運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)角度來(lái)看，選材的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指標(biāo)做出預(yù)測(cè)，面對(duì)大面積選材來(lái)說(shuō)，被調(diào)查對(duì)象成百上千，原始數(shù)據(jù)動(dòng)輒上萬(wàn)，若用人工統(tǒng)計(jì)，工程量浩繁，而如果用計(jì)算機(jī)程序，在輸入原始數(shù)據(jù)后，很快就能得到結(jié)果。計(jì)算機(jī)選材系統(tǒng)能夠?qū)Ρ粶y(cè)者進(jìn)行各種生理和心理的測(cè)試，為選擇運(yùn)動(dòng)員提供攝氧量、神經(jīng)類型、身高趨勢(shì)、營(yíng)養(yǎng)狀況等科學(xué)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的綜合判定，決定取舍。

80年代末期，日本內(nèi)海運(yùn)動(dòng)電腦公司在順天堂大學(xué)體力測(cè)定研究室、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究室、田徑研究室等各研究室和東京大學(xué)醫(yī)務(wù)電子研究室的指導(dǎo)下，研制出一種可以提供運(yùn)動(dòng)適用性診斷和訓(xùn)練處方的計(jì)算機(jī)。為了尋求運(yùn)動(dòng)的“適應(yīng)度”、“可塑度”，研制中輸入了曾參與東京和莫斯科奧運(yùn)會(huì)的大約4000名運(yùn)動(dòng)員的體型和體能資料。使用者將自己的年齡、性別、身高、體重、胸圍、反復(fù)橫跳、垂直跳等12項(xiàng)資料輸入計(jì)算機(jī)，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)最適合你的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目是什么，其次是什么，再其次是什么的答復(fù)。

這家公司曾用這套系統(tǒng)對(duì)優(yōu)秀馬拉松運(yùn)動(dòng)員宗茂做了診斷。當(dāng)時(shí)輸入的資料是：身高178厘米，體重6l千克，胸圍87厘米。反復(fù)橫跳44次，垂直跳54厘米，背肌140千克，握力49千克，俯臥上體抬起56厘米，站立前屈11厘米，肺活量5320毫升。結(jié)果，屏幕上顯示宗茂對(duì)28個(gè)項(xiàng)目的適應(yīng)度和可塑度，而馬拉松在28個(gè)項(xiàng)目中顯出最高值，其次是競(jìng)走。說(shuō)明宗茂如果選擇競(jìng)走，也有可能成為優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員。這種“選材計(jì)算機(jī)”在漢城奧運(yùn)會(huì)上大受歡迎。

當(dāng)然，真正的計(jì)算機(jī)選材決不像這個(gè)系統(tǒng)這么簡(jiǎn)單，它主要還是通過(guò)對(duì)被測(cè)試者的各種心理、生理指標(biāo)進(jìn)行分析，根據(jù)內(nèi)定的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律決定取舍或給出結(jié)論。(文章代碼：0818)

[責(zé)任編輯]常汝先