以科學(xué)的視角看體育

每隔四年,世界上都會有一次最為盛大的天才聚會——奧運(yùn)會。今年雖不是奧運(yùn)年,也有一場能與之媲美的體育盛事,世界杯。

曾有朋友問我,電視上哪個頻道的天才最多?我回答:“江蘇衛(wèi)視的最強(qiáng)大腦?”。他笑了笑,說道:“這可是一個綜藝節(jié)目?!边@個回答的確讓我語塞。綜藝節(jié)目對觀賞性、收視率的看重,遠(yuǎn)比真實性高。曾經(jīng)最強(qiáng)大腦節(jié)目組,在魔方比拼中,因提升觀賞性而造假。搞出魔方聽音盲擰這種無厘頭的項目,遭到魔方界的一片罵聲。

他繼續(xù)說道:“CCTV5才是天才云集的頻道,一個人從市隊到省隊,從省隊到國家隊,再到國際比賽,層層選拔,優(yōu)勝劣汰,往往只有冠軍才能被媒體熱捧,讓大眾所知,在這個競爭環(huán)境下,留下來的難道不是天才嗎?”我點(diǎn)頭說是。因為他的邏輯的確很對,體育賽事雖不能說絕不造假,單論真實性,的確比綜藝節(jié)目高出幾個量級。

雖然我們的價值觀念中看重努力更甚于天賦。但我看到更多的是對天才的崇拜,而不是對努力的人?;蛟S還有不少自認(rèn)為是努力者的天才并不自知呢。

沒錯,努力的確很重要,人與人之間個體差異其實很小,稍微努力一點(diǎn),能拉開很大的差距。換句話說,就是起初階段努力的邊際收益很高,隨著水平的提高,收益越來越低。普通人進(jìn)行一百米短跑時,能15秒完成,算是很優(yōu)秀了。從15秒跑進(jìn)13秒,縮短兩秒,靠不懈的努力是可以做到的。越是逼近極限,想要獲得一點(diǎn)點(diǎn)提升都是極難的。

還記得歷史上,第一次跑進(jìn)11秒,是在1867年,英國運(yùn)動員威廉姆斯創(chuàng)造的。而之后不斷的有新的成績不斷刷新著這個人類的極限。這個速度幾乎是每10年就減少0.1秒。之所以記錄刷新的如此之快,很大程度在于訓(xùn)練工具、裝備的完善,訓(xùn)練方法更加科學(xué)合理。更重要的是運(yùn)動員的天賦。

這也讓我對這些運(yùn)動員產(chǎn)生了興趣,我想看看,上帝給他們的眷顧到底到了何種程度,用科學(xué)的方法看看,他們?yōu)槭裁催@么強(qiáng)。冠軍運(yùn)動員天賦高在哪里。

第一小節(jié):鮑威爾的臀大肌和博爾特的跟腱

最能體現(xiàn)出人類速度的極限的項目無疑是百米短跑了,也是關(guān)注度最高的項目之一。在牙買加人阿薩法·鮑威爾(博爾特的師兄)崛起前,百米短跑一直是美國隊的舞臺。在博爾特橫空出世后,百米短跑便是他一個人的表演。

在說博爾特之前,先聊聊他的師兄,阿薩法·鮑威爾。鮑威爾最大的特點(diǎn)是,起跑后具有極強(qiáng)的爆發(fā)力加速,他可在15米處加速至10.9米/秒,到35米處,可以加速至11.4米/秒。這個起跑加速能力,連博爾特也得汗顏。要知道為什么鮑威爾爆發(fā)加速能力為何如此之強(qiáng),我們先要對力學(xué)有些許了解。

從科學(xué)上看加速的大小,由“蹬地力量的大小”乘以“發(fā)力時間的長短”所得到的“沖量的大小”所決定。通俗的說法就是,蹬地的力量越大,時間越長,所得到的“沖量”越大,加速也就越快。

鮑威爾超強(qiáng)的加速能力,跟他蹬地時間有很大關(guān)系,他相比亞洲頂級選手,蹬地時間要高出1.4倍,從而使“沖量”變大。這種方法并不是所有人都適合使用,鮑威爾之所以可以,在于其臀部的“臀大肌”與“大腿后肌群”非常強(qiáng)韌的緣故。有數(shù)據(jù)表明,負(fù)責(zé)上半身與下半身聯(lián)動的“腰大肌”的強(qiáng)韌與起跑能力有關(guān)。鮑威爾“腰大肌”的橫截面積也是亞洲選手的兩倍以上。如此異稟的天賦,是不是如同上帝打造出來的短跑機(jī)器?可惜他已是明日黃花。

現(xiàn)在的百米短跑世界紀(jì)錄保持者,已經(jīng)算得上家喻戶曉了,他便是尤賽恩·博爾特。博爾特恰恰與鮑威爾不同,他真正厲害在于他后60米的速度。超過60米仍然可以持續(xù)加速,其速度可以達(dá)到每秒12米以上。我們在看博爾特比賽視頻時,也可以發(fā)現(xiàn),前50米幾乎拉不開差距,60米以后就能看出明顯的差距了。博爾特是靠什么傲視群雄的呢?

首先,博爾特的跑法較特別,他的跑法是以骻關(guān)節(jié)為中心,以腿做“振子”來回擺動,他們并不依靠膝蓋或足腕的力量,奔跑時身體前傾,大腿在身體后,這樣會使身體更快的向前拉。這種跑法比傳統(tǒng)的跑法要更快。當(dāng)然這種跑法并不是人人可以使用的,它對“髂腰肌”和促進(jìn)髖關(guān)節(jié)運(yùn)動肌肉群的要求很高,博爾特恰好這些肌肉都十分發(fā)達(dá)。

博爾特想要達(dá)到12米每秒的速度,光靠肌肉和跑法是不足以實現(xiàn)的,最大的秘密在于“跟腱”?!案臁笔菍⑿⊥燃∪馀c腳后跟骨頭相連的組織,它主要是由膠原質(zhì)的蛋白組成,與肌肉需要能量進(jìn)行伸縮發(fā)力不同的是,它的伸縮不需要能量的參與。

我們從上文得知,沖量大小決定加速能力,但在高速奔跑過程中,腳的蹬地時間是非常短的,這便產(chǎn)生了一個矛盾。要獲得較大的肌肉力量,得靠肌肉快速收縮。但腳觸地頻率越高,肌肉收縮時間越短,發(fā)出的力越小。這會導(dǎo)致蹬地力量大減,速度變慢。博爾特的特殊之處便在于,他的跟腱極長極硬,跟腱越長,越能產(chǎn)生較大的伸縮,跟腱越硬,肌肉的伸縮越快。發(fā)達(dá)的跟腱就如同在小腿肌肉中安裝了一個彈簧。所以他能在短時間內(nèi)高頻率的用很大的力氣去蹬地。

身高腿長的優(yōu)勢對博爾特來說也相當(dāng)重要,有人統(tǒng)計過,博爾特跑一次一百米,雙腿只需來回跨41次,平均每一步的跨度有2.43米。而其他頂級運(yùn)動員是45至48次。高頻率的蹬地,對于那些跟腱不發(fā)達(dá)的亞洲運(yùn)動員來說,是難以彌補(bǔ)的劣勢。

在先天上,非洲裔的跟腱普遍比亞洲裔的發(fā)達(dá),我們從電視中所看到,跑步、籃球這類運(yùn)動,都是黑人主導(dǎo)的運(yùn)動,并不是沒有原因的。跟腱的發(fā)達(dá)程度直接影響跑步與彈跳。

或許你感覺不對,為什么跳高沒有被黑人統(tǒng)治呢?

因為跳高是把橫向速度轉(zhuǎn)化為上升速度的運(yùn)動,他依靠的是助跑產(chǎn)生的力量,以背越式的方式過桿。很少依靠彈跳力獲得上升力。如果比的是立定跳高,還是黑人的天下。

第二小節(jié):先天因素該有多重要?

夸獎別人的最高標(biāo)準(zhǔn),大概就是將他與天才扯上關(guān)系。例如一些偉大的先賢巨匠們,要說愛因斯坦、高斯、馮·洛伊曼是天才,相信沒有人會質(zhì)疑。但他們的成就是智力上的,可如今科學(xué)對大腦的研究僅僅是皮毛,完全沒有確定的證據(jù)證明,他們大腦發(fā)達(dá)程度遠(yuǎn)超常人。當(dāng)然他們的智力的確屬于頂尖水準(zhǔn),也許這世界上還有比他們更聰明的人呢?也許他們之所以有如此成就,是他們?nèi)松须H遇的緣故呢?這些方面太難研究,有太多的不確定性。難以用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)算出來。

我對“天才”有自己的理解。我認(rèn)為,能算出來的天才,才是真的天才。首先說一個人,邁克爾·菲爾普斯。

菲爾普斯是一個完美的游泳運(yùn)動員,因為在游泳運(yùn)動中,推力主要是由手提供的??茖W(xué)家從流體力學(xué)的角度分析,手所產(chǎn)生的推力,要比腳的推力多6至10倍,所以手越大,推進(jìn)力越大。事實也與理論很吻合,世界頂尖的游泳運(yùn)動員的手掌都很大。菲爾普斯的手掌更是長達(dá)22厘米。如同蒲扇一般。雖然腳的作用不如手,但也起著決定性的作用,在高水平競爭中,輸贏就在千分之一秒間。有游泳戴過腳蹼的人知道,戴與不戴,完全就是兩種不同的推進(jìn)力度。菲爾普斯的腳大約有30厘米長,換算成鞋碼,就是50碼。這種鞋估計市場上買不到,得量身定制才行。

自由泳有兩種游法,一種是“S”型游法,簡單說就是手臂入水后劃水路線呈S型。這是主流的游法。但世界頂級運(yùn)動員并不這樣做,如同博爾特的“振子跑法”一樣,他們有自己的獨(dú)特游法。稱為“I”型游法。這種游法的手臂并不展開,而是抬高肘部,插入水中,使手臂直線入水。這種“I”型游法,所得到的推力是“S”型游法的1.3倍。但這種游法有一個弊端,將導(dǎo)致水的阻力變大。為了盡量使這個弊端的影響變小,運(yùn)動員們就要減少手臂的劃水次數(shù)。劃水次數(shù)減少,推力便相應(yīng)減小了,會影響速度。但是只要手掌足夠大,給的推力足,將阻力和推力綜合計算,“I”型游法的收益還是更大的。如果是普通人,手小推力小,就不太適合“I”型游法了。菲爾普斯自然是那種為游泳量身打造的運(yùn)動員。稱之為天才有理有據(jù)。你想達(dá)到菲爾普斯的這種高度,首先,爹媽得給你一雙這樣的手腳。這個硬件指標(biāo)起著決定性作用。

毫無疑問,我們可以贊嘆菲爾普斯的天賦,因為他在游泳項目中的確是百年難遇的天才。如果讓游泳天才去跑步呢?菲爾普斯雖有1.93米高,但腿很短,主要是上半身長。這樣的體型是跑不快的。游泳天才瞬間變成跑步廢柴。

說了這些,有沒有感覺“天才”有種“進(jìn)化論”的味道,適者生存,泳池中的王者只有在泳池中才是王者。至少以后我知道,夸人家天賦好,先得給個前提,在哪個環(huán)境,哪個項目上,你的天賦好。

第三小節(jié):體育競技中的公平真的存在嗎?

天才是少數(shù)的,但這個世界上也從來不缺。在芬蘭,有一名滑雪名將——埃羅·門蒂蘭塔,這是個七枚奧運(yùn)金牌的獲得者。他幾次在賽后血液檢查中都被懷疑使用違禁藥品,因為他的血液中紅細(xì)胞數(shù)比其他運(yùn)動員多出20%以上。紅細(xì)胞是血液中的搬運(yùn)工,數(shù)量越多,血液的攜氧能力越強(qiáng)。

研究發(fā)現(xiàn),其原因在于,他的EPO

receptor基因發(fā)生突變,導(dǎo)致血液攜帶氧氣能力比常人高出了50%,從而在耐力型的運(yùn)動中有先天優(yōu)勢。不僅是他,他們家族中其他人也有類似情況。這些都是上天賜予的,這種人從一出生,耐力型運(yùn)動所能達(dá)到的上限,就高出常人許多。

體育比賽追求“更高、更快、更強(qiáng)”,保證“公平、公正、公開”,我們之所以覺得體育比賽有意思,在于他是絕對公平的。而隨著我認(rèn)知的不斷提升,感覺絕對的公平不存在的,真實的世界是無法做到絕對公平的。

因為上天就不是公平的,從一出生,“天才”們身體的硬件上就已經(jīng)決定了,他只需要稍微努力些,就能獲得到普通人一輩子難以企及的高度。博爾特的跟腱,菲爾普斯的手腳,埃羅·門蒂蘭塔的基因,只要他們選對道路,就注定了不平凡的一生。

列夫托爾斯泰曾說:“幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸。”看來那些頂級運(yùn)動員,身體條件也都相似的很。

也許人生就是這樣,選擇有時真比努力更重要。

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