挑战极限——科学在体育竞技中的作用，本文主要内容关键词为：体育竞技论文,极限论文,作用论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1996年7月27日，加拿大短跑名将多诺万·贝利在亚特兰大奥运会100米赛场上一鸣惊人，创造了9秒84的世界新纪录。数万名观众掌声雷动，为贝利所表现出的“更快、更高、更远”的奥林匹克竞技精神欢呼不已。但恐怕很多人不知道，1891年，第一个男子100米世界纪录是10秒8。在这个表现人类速度和爆发力的项目上，一个世纪来人们取得的进步还不到1秒。
正是这不到1秒的进步，体现了当代竞技体育的精髓所在：不仅向对手挑战，更要向纪录挑战、向人的极限挑战。正如世界体育医学联合会名誉主席维尔多·霍尔曼教授所说：“向对手的挑战和向纪录的挑战把人类引向生理能力的极限。”为了这个目标，一代又一代天才运动员付出了拼搏的汗水，在他们背后，科学家们的探索也功不可没。
游泳女将与ATP
从第一届现代奥运会在雅典举办以来，人们就开始了挑战极限的伟大试验。到今天，让运动员多承担一点重量、再多投掷几厘米，或者再把速度提高百分之几秒，已经成为一些科学家、医生和心理学家殚精竭虑的工作，除了修改基因和特殊药物，他们几乎想尽了办法。
在这个规模宏大的试验中，体育科学家们把自己的职责归结为5条：改善身体的能量供应系统；训练肌肉，使其能在运动中利用能量；找到训练负荷与恢复的时间规律；改善运动的技巧；以及强化心理素质。
德国游泳女将桑德拉·福尔克尔就是一位试验者。1989年，没有受过什么正规训练的福尔克尔在欧洲游泳锦标赛上异军突起，夺得了50米与100米自由泳两项第四名。但在德国游泳队训练了3年后，每天训练3次的福尔克尔在巴塞罗那奥运会上只得了第16名，其中100米自由泳的成绩比1989年慢了几乎1秒。
她的新教练朗格说：“传统的训练方法使桑德拉变慢了。我们必需找一条自己的路子。”为什么刻苦训练并没带来好成绩？体育科学家分析后指出：福尔克尔每天3次的长距离训练破坏了她体内的ATP能量供应，直接违反了体育科学的第一条原则。
ATP全称三磷酸腺苷，是人体内生物化学反应中直接供应能量的物质。人举起1克重量的东西，就需要200亿个ATP分子。ATP由其他物质转化而来，象脂肪和血糖。如果有氧气，一个血糖分子能分解出37个ATP。
但是这个过程太慢了，对福尔克尔这样的短距离游泳选手尤其如此，她要在1分钟左右的时间里游完100米。科学家分析，这时候她的能量有一半是通过无氧循环获得的——一个血糠分子只分解出3个ATP，剩下的乳酸会使她浑身肌肉酸痛，但为了提高速度，她必须加强这个无氧过程，使身体能在短时间内供应大量能量。
然而，德国游泳队的教练所做的正好相反，他们让福尔克尔进行的长距离训练加强了有氧过程，削弱了无氧过程。这造成了福尔克尔的失败。
科学训练结硕果
皮皮希是一名出众的马拉松选手。她所需的正好与福尔克尔相反——加强体内ATP的有氧循环，尽量消除乳酸。她像世界上大多数长跑选手那样选择了高原，在美国科罗拉多州的洛基山脉进行日常训练。
科学家们经过研究发现，在2200米以上的高原训练能改善运动员的心血管循环系统，他们血液中的红细胞能携带更多的氧气，这加强了ATP的有氧循环，到平地比赛的时候，他们就有很大的优势。
在另一方面，皮皮希和福尔克尔也是天差地别，这就是她们的肌肉系统。福尔克尔的肌肉大多数是“快”纤维，收缩有力，但疲劳也很快；皮皮希的则是“慢”纤维，收缩较慢，但更持久。科学家指出，人体70%肌肉纤维的特性已经由遗传基因确定了，非“快”即“慢”，剩下的30%肌肉纤维中，也是决定耐力的“慢”纤维较多。
体育科学的第二条原则决定了两个训练方式应该不同。皮皮希有时候每周跑300公里，但速度却比正式比赛慢得多，她需要让自己的肌肉细胞习惯有氧循环。科学的训练方式给她带来了成功，皮皮希去年获得了第100届波士顿马拉松大赛的冠军，而且这是她连续第三次夺冠，她的最好成绩和世界纪录相差在1分钟以内，在8年内她的个人成绩已经提高了9分钟。
如果采取科学的训练方法，福尔克尔本来也会取得好成绩。德国游泳专家克劳斯·鲁道尔夫博士说：“短距离游泳选手应该在5分钟里快游25米再放松游，让肌肉恢复。”但她原先的教练让她把2/3的时间花在举重和跑步上，这样福尔克尔的比赛成绩就很难提高。在体育科学家们的帮助下，她的新教练朗格迅速制定了新的训练方案：缩短距离、提高速度、减少次数。
高科技与心理学家
朗格希望福尔克尔在每场重大比赛中都以最佳状态出场，但实际效果往往不尽如人意。这就涉及体育科学的第三条原则：运动员的生理周期一般分为强化训练、轻度训练、超补偿和恢复4个阶段，在这4个阶段中，运动员的状态是波动的。只有在超补偿阶段参加比赛，才可能创造最好成绩。每个运动员都有自己的生理周期，发现和调整这个周期就是教练的责任了。
为了让运动员创造最佳成绩，运动技巧的改进也是必不可少的。在这方面，高科技发挥了作用。例如，用先进的传感器加上计算机，可以了解田径赛运动员的肌肉结构，分析其腿和脚部的力量分布情况，找到最省力、最合理的跑步姿势。80年代的“百米跨栏王”摩西，靠一台手提电脑经常分析、改善自己的跑姿，到30多岁还拿世界冠军。
象福尔克尔这样的游泳选手，高科技也能助一臂之力。在汉堡的一个训练池中，水会按照她的速度逆向流动，这样她游泳的时候就停在原地不动，同时她的每个动作都会被拍下来，并用计算机分析：她与水流的相对运动如何？前进的力量是否均衡？什么时候应该加速？有了这些数据，一些生物力学专家会给她提出建议，如改变手的姿势，身体的姿态或者呼吸的时间。
不过，切勿对高科技的魔力指望太高。德国游泳协会的翁格雷希茨博士指出，运动员新增加的体能只有6%能转变成推进力，能提高到6.5%就算不错了。更重要的倒是运动员的心理素质。如果福尔克尔在比赛的时候没有冷静、坚强的神经，那么她的所有体能和ATP、所有肌肉纤维和电脑设计的游泳动作，哪怕是在最佳竞技状态下都是白费。对于她这样一位有潜力的游泳选手，心理顾问是必不可少的。
使命没有结束
欧洲著名的体育心理学家阿默尔教授说过：“每个竞技运动员都应坚信，自己的事业是有意义的，此外他还需有克服挫折与失败的勇气。”心理顾问帮助福尔克尔走出连续失败的阴影，她在朗格教练的指导下采用了全新的、科学的训练模式，终于创造了好成绩。
在亚特兰大奥运会上，她以54秒88夺得100米自由泳银牌，比1989年的最初成绩提高了6秒75，还以25秒14的成绩获得50米自由泳的铜牌。到去年年底，她在欧洲短池游泳锦标赛上，竟然一次囊括5枚金牌并打破了欧洲纪录！
这样的成绩，福尔克尔以前根本不敢奢望。如果没有那些生理学家、心理学家、力学专家和电脑专家的帮助，她或许还是一个二流运动员。让运动员发挥最大的潜力，向极限挑战，这正是当代体育科学家们的重任。贝利、皮皮希和福尔克尔的成功只是其中的几例，而科学家们的使命远没有结束。