决定人类奔跑速度的秘密
世界顶级的短跑选手往往需要满足一些客观标准条件,如体型、肌肉力量、腿部、脚踵、脚趾相对于身体的长度、神经系统等。如此说来,对跑步速度的影响因素实在太广泛,很难评价哪些对于最终的成绩起到了关键的作用。
▲南卫理公会大学 运动表现实验室的 主任彼得·韦安德, 该实验室在研究博尔特的奔跑模式。(图片来源 纽约时 报中文网)
速度耐力不可兼得,跑得快由“天赋”决定
在体能因素中,不仅包括身高体重、心肺力量等,还包括运动素质,其中肌肉特性与运动素质有很大关系。解剖学来说,人具有两种肌肉——红肌和白肌。前者里面有很多毛细血管为有氧呼吸提供能量,功能上属于慢速肌肉。白肌没有毛细血管,可进行无氧呼吸,葡萄糖无氧条件下变成乳酸而提供能量,功能上属于快速肌肉。
博尔特是牙买加人,本身具有其他选手不具备的优势。研究认为黑人运动员拥有更多的快速肌肉,这种肌肉容易疲劳,但能够以更快的速度收缩。
短跑需要腿部肌肉拥有更多快肌纤维,短时间产生能量。相反,马拉松选手拥有更多慢肌纤维,能够获得持久耐力。力量训练,如举重等可以让慢肌纤维变得更粗壮,只是还没有证据显示通过任何训练可以使两种肌肉纤维相互变化。
显然短时的高速和长时的耐力不可兼而得之。不过,科学家们发现了更有趣的基因因素。
“短跑基因”——ACTN3,它的天然变异可以强化快肌纤维。牙买加人在内的一些民族拥有的短跑基因比例更高。基因因素还能决定人的跟腱更短、脚趾更长,这些有助于小腿肌肉在加速阶段提高速度的因素,也是优秀短跑选手的特征。
为什么同样的跑步训练,有的人成绩毫无进步,有的人却突飞猛进?原以为是训练方法不对,其实90%靠的是“天赋”。同样的训练时长,有“运动天赋”的人肌肉耐力、血液含氧量的增长都会比其他人要高很多。
基因天赋注定博尔特有较强的短跑能力,而让肌肉拥有更为出色的爆发力则需要科学训练,提高其肌肉的强度。
找到步频步幅平衡点,身高“拔高”的苏炳添快过博尔特
我国短跑运动员苏炳添是第一个跑进10秒大关的黄种人,他用了48步跑出了9秒99的百米最好成绩,平均步频接近4.8步/秒,平均步幅为2.08米。按照步幅与身高的公式计算,1.72米的苏炳添比例系数达到1.209(最合理比为1.2)。在教练袁国强看来,苏炳添在步频和步幅的比例已经做到了个人身体条件的最高状态。
博尔特的平均步频为4.39步/秒,不及苏炳添,两人的整体速度差距还在步幅上。博尔特身高1.95米,平均步幅达到2.33米。也就是说,单从步幅判断,每一步两人的差距在0.25米。博尔特只需要42步就能完成百米比赛了。
那么,提高步幅可以帮苏炳添快过博尔特吗?理论上,如果苏炳添身高再高10厘米,步幅增加至2.21米,将用45步完成百米。以其现有最好成绩的步频状态,他将跑出9秒43的成绩。
提高整体成绩不是强化某一部分可以实现的,需要综合、全面的训练设计才能实现。仅仅提高步幅也会导致风险,如步幅过大会显著增加震动的传导、明显地加长地面支撑的时间,几乎抵消掉大步幅带来的好处。因而,现实中增大步幅可能会影响到步频,在中间寻找平衡点,尽量让步幅与身高接近1.2的最佳比例才是更有效的方法。
心理状态不佳是压倒选手的一根稻草
竞技比赛的激烈竞争中,运动员难免在落后的情况下,在逆境中进行艰苦的比赛。良好的心理状态和较强的自我心理调节能力,将在此时帮助运动员最大限度地激发生理的潜能。反之,思想包袱重、心理压力大,可能因过度紧张使得身体抑制体能的发挥。
短跑的第一个心理考验,就是起跑。2003年以后的国际赛事中,一旦抢跑立即被取消参赛资格。博尔特就曾在2011年的大邱世锦赛上因起跑犯规被取消资格。
当然,大赛前各种烟雾弹,还有咄咄逼人的挑衅都会见诸报端,也是一种心理战术设计。
优秀运动员需要具备良好的心理素质,这是比赛取得胜利的关键。清华大学体育部的一位老师告诉北京科技报记者,选择跑步选手的时候,除了竞技能力,也尤其注重心理情况。
依赖于多次对选手比赛的观察,有经验的教练员可以通过起跑线上选手的眼神是否坚定,以及多次比赛成绩的稳定性,来判断运动员的心理状态。心理状态不佳,可能导致赛前睡不着觉、第二天就会出现疲劳状态。多次比赛的成绩波动大,也能说明其心理状态不够平稳。许多运动员有固定的开跑仪式,就像博尔特都会十字交叉亲吻指尖,也有平缓赛前心理的作用。
知己知彼不能仅靠经验
所谓“知己知彼,百战不殆”。在日益激烈的体坛赛场上,“知己”“知彼”很大程度上采用了新的科技手段。如赛前、赛后通过大数据分析对手特点,赛程中实时监控、辅助指导,以及日常的科学管理和技术支撑。
在竞技体育发展中,运动员受伤病困扰,带伤、带病训练和比赛的情况很多。通过预防损伤、恢复伤病的专业知识可以帮助运动员实现“个性化”的训练和恢复方案设计。
经济力量的投入,也是促使运动项目取得成绩的重要因素。人种差异在一些运动项目中表现明显。但多年前的百米赛场上,就曾出现日本人的身影。同样是黄种人,他们的竞赛成绩背后有经济支撑下的有效训练。数年后,中国运动员也在世界的百米赛场上有了一席之地,同样与大量经费投入支撑是分不开的。因为,每个优秀运动员身后,都少不了一支庞大的团队提供支持,包括训练、恢复、保健等。