让人类更快、更高、更强的科技

　　在竞技体育的赛场，除了运动员之间的较量，各种高科技的比拼也是暗潮汹涌。不知从何时开始，体育赛场上的高科技已经成为人们关注的又一个焦点。在备受世界瞩目的奥运会上，无论夏季奥运会、冬季奥运会还是残奥会，几乎每届都会有新的高科技装备亮相，让展示人类“更快、更高、更强”的奥运赛场也成为了体育科技创新的赛场。

　　夏季奥运会：科技革命的主战场

　　不论在什么样的比赛场上，用于提高选手成绩的高科技装备大多在空气动力学或是流体力学，以及装备的材料性能上做文章。

　　战衣

　　说起“战衣”，就不得不提到曾叱咤泳坛近十年的“鲨鱼皮”（学名FASTSKIN）。鲨鱼皮采用的特殊纤维模仿了鲨鱼的皮肤结构，能引导周围的水流，减少水阻力，把前进速度提高3%～7.5%。接缝处模仿人类的肌腱，采用超声缝合技术，使得整件泳衣几乎没有接缝，阻力降低到最低。此外，聚氨酯纤维还可以增加运动员在水中的浮力。

　　2000年悉尼奥运会上，澳大利亚人伊恩·索普穿着鲨鱼皮一举夺得3枚金牌，使得鲨鱼皮泳衣名震泳界。在2008年的北京奥运会上，“鲨鱼皮”绝杀了94%的游泳金牌，刷新了23项世界纪录。不过在“鲨鱼皮”连破世界纪录后，针对这种“高科技兴奋剂”的争议却越来越激烈。国际泳联迫于压力在2009年出台《迪拜宪章》，决定从2010年1月起全面禁止在比赛中使用高科技泳衣。

　　虽然“鲨鱼皮”被禁，但体育科技对“战衣”的改造远没有结束。2012年伦敦奥运会前，澳大利亚一家名为海德兹的公司，为马术比赛中的马儿设计了一款塑身衣，使用“分度压缩”系统帮助马在训练奔跑时减震，并促进血液循环，还采用了一种特殊的水分控制面料让马时刻保持皮肤干爽，在赛后减少肌肉酸痛。

　　Nike Pro TurboSpeed细节高手过招，往往只差毫厘。在世界顶尖的短跑赛场上，0.1秒甚至0.01秒的优势都很重要。2012年伦敦奥运会上，部分跑步选手身着耐克公司升级款运动服（Nike Pro TurboSpeed）出战。这款高科技运动服采用局部空气动力学原理，根据高尔夫球表面的“小酒窝”能让球飞得更远的特性，在运动员奔跑时产生阻力最大的肩部、臂部和小腿部分采用了类似的“小酒窝”设计，从而实现对经过身体表面的流动空气的引导，达到帮助运动员减少迎风阻力的效果。据耐克公司官方的说法，这款“最快的运动服”可以帮助100米跑选手成绩提升0.23秒。

　　战靴

　　还记得2008年北京奥运会上牙买加短跑名将博尔特把男子100米跑世界纪录刷新到9秒69后与“黄金战靴”合影的情景吗？博尔特如此喜欢这双彪马跑鞋（PUMA Complete Theseus II），不仅仅是因其展示了他飞扬的个性和时尚品位，也因为它具备十足的科技含量。

　　跑鞋的中底采用注入式热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）打造前掌和后跟，提供了足够的支撑；搭配由超级弹性胶制成的双蜂窝系统（Duo Cell），提供了有效的减震和舒适的足感；鱼鳞纹路的网状真皮鞋面提供了良好的透气性；整双鞋超轻的重量还减少了体能消耗。难怪博尔特毫不吝啬他的赞美：“这是我穿过的最好的短跑鞋。它拥有我所需要的支撑力，又很轻盈，同时还拥有一个柔韧的鞋面。”

　　一直在不遗余力地推进体育科技创新的英国拉夫堡大学体育技术和创新学院的迈克·卡因教授表示，体育装备的“定制”，并不仅仅是在鞋子上写上运动员的名字或者提供专属的颜色，真正的改变是根据运动员不同的足部特征，采用几何学与生物机械学的测量和研究，让鞋底的柔韧度和坚硬度等参数与运动员达到最契合的程度。

　　战具

　　在需要借助器械的竞赛中，器械本身的设计和所用的材料是决定运动员最终成绩的一个很重要因素。

　　撑竿跳高是借助撑竿弯曲时积聚的弹力，在撑竿展伸释放时将运动员“弹”过障碍竿，因此，撑竿跳高的成绩与撑竿的质地和运动员跳跃的高度关系十分密切。撑竿的材料经历了木杆、竹竿、金属竿、玻璃纤维复合竿、碳纤维塑料复合竿几个阶段。竹竿把木杆时代3.3米的最好记录提高到了4.77米；而更轻、更有韧性的玻璃纤维竿和碳纤维竿又把纪录向上提升了1米多。

　　现在的碳纤维撑竿分为三层：外层是高强力的碳素纤维，保证撑竿既柔韧又结实；中间是碳素纤维质地的带状织物；里层是绷带状的玻璃纤维，以防撑竿断裂或扭结。目前撑竿跳高的男女世界纪录分别是6.16米和5.06米，由法国人拉维莱涅和俄罗斯“撑竿女皇”伊辛巴耶娃创造。

　　除了跳高撑竿外，力学性能优异的碳纤维材料几乎应用在所有可能用到的体育器材上，网球拍、羽毛球拍、自行车架、弓箭、赛艇，等等。

　　冬季奥运会：科技营造冰天雪地

　　冬奥会上科技力量也丝毫不示弱。2014年冬奥会的举办地索契地处亚热带气候区，是冬奥会有史以来最温暖的举办地，组委会引入了一批可根据天气状况自动调节进程的高科技人工造雪机，即使在20℃的气温下照样能造雪，提前为冬奥会的科技元素热了身。

　　战衣

　　跟夏季奥运会一样，运动员的穿着也是各种科技创新的重头戏。美国安德玛公司（Under Armour）利用动作捕捉技术收集速滑选手冰面动作的数据，然后经过成百上千小时的风洞测试寻找最佳面料，再运用航空航天工程学的技术分析通过人体的气流，最后打造出了更符合空气动力学原理的的滑冰服（Under Armour Mach 39）。供速滑运动员使用。

　　加拿大速滑队的科技也不逊色。短道速滑名将查尔斯哈梅林（Charles Hamelin）在赛前就表达了对采用了新的空气动力学原理的氨纶紧身衣的信心，“这里面有织物的空气动力学考虑，我们被告知这个面料会更快、更舒适，毫无疑问对提高成绩更有好处在这款速滑衣的帮助下，他拿下了1500米速滑的金牌。

　　此外，加拿大和俄罗斯的滑雪运动员滑雪服上使用了名为“轻轨”的新型拉链。和传统的PU拉链相比，新拉链闭合性能更好，且更轻盈、富有弹性大大提高了外套的防水性能。

　　护具

　　索契冬奥会上还出现了由乙烯基腈做材料的新型滑雪头盔。相较于以往由可发性聚苯乙烯打造的、只能应付较低程度撞击的头盔，新头盔即使遇到强烈撞击也会迅速还原，使运动员得到更有效的保护。护目镜也出现了往智能穿戴发展的趋势，它顶部内置了高清摄像头，可以在滑雪过程中录制高清视频，还可以通过WIFI与专用智能手机应用连接，传输视频及图像。

　　战具

　　纳米技术已经在很多领域大显身手，如今也开始在体育科技中崭露头角。在索契冬奥会上，美国高山滑雪运动员朱莉娅·曼库索（JuliaMancuso）就首次使用了一种新的碳纳米管滑雪板。

　　碳纳米管于1991年被首次发现，是一种具有特殊结构的一维量子材料，因其质量轻、柔韧性强和硬度高的特点，迅速而广泛地应用到包括碳材料计算机、水下扬声器等领域。碳纳米管滑雪板依靠碳纳米管把滑雪板各层固定在一起，可以在不平整的路面保持稳定，分散和降低以往玻璃纤维或钢制的滑雪板在路面颠簸时引起减速的震动。

　　残疾人奥运会：科技新战队

　　运动对帮助肢体伤残的人康复以及恢复自信有积极的作用。残疾人奥林匹克运动会始办于1960年，是专为身心有障碍的残疾人举行的世界大型综合性运动会。目前残奥会也有夏冬之分，在每届夏季奥运会和冬季奥运会之后的相同城市举行。

　　刀锋战士

　　提到残奥会，你是不是也会首先想到奥斯卡·皮斯托瑞斯（Oscar Pistorius）呢？这个著名的南非残疾运动员从小就做了截肢手术，但这并不妨碍装上义肢的皮斯托瑞斯展现自己的运动天赋。

　　走上跑道仅仅一年之后，17岁的皮斯托瑞斯穿着“豹式刀片式义肢”旋风般地成名。这种J形义肢由50~80层碳纤复合材料构成，当其受到外部力量冲击，能够吸收过大的压力，存储能量，从而有效地缓冲使用者膝盖、臀部以下腰椎要承受的压力。当脚趾脱离地面时，假肢会恢复到原来的形态，从而释放出所存储的一定比例的能量，推动使用者向前迈进。人类筋腱的自然弹力是95%，皮斯托瑞斯的“刀锋”能提供92%的回弹力，而且皮肤和义肢之间的连接也很舒适。正是在它的帮助下，皮斯托瑞斯创造了残疾人100米、200米和400米短跑的世界纪录，被称为“刀锋战士”。

　　戴着一副碳纤维义肢的皮斯托瑞斯还参加了2012年的伦敦奥运会，与肢体正常的运动员在400米的跑道上较量，并在预赛中取得了不错的成绩，晋级半决赛。这让他成为了夏季奥运会历史上第一位双腿截肢的运动员。

　　F1技术助阵轮椅大战

　　2012年伦敦奥运会上，主场作战的英国残奥队使用了整体重量只有2千克的碳纤维轮椅。这款轮椅经过了风洞测试，运用了F1迈凯轮车队开发的尖端跟踪技术来检测其操控性能，还运用了宝马公司设计制造的融入了F1尖端科技的泡沫座椅。为了更好地达到“人椅合一”的效果，这款座椅还采用了“私人订制”的方式，让运动员坐在全方位扫描椅上接受扫描，捕捉精确的坐姿。

　　英国男子轮椅篮球队队员在使用过这种“超级轮椅后表示，这种超轻而合身的轮椅可以让他在相撞后更快地脱身，而且能稳定而快速地转弯，大大提高了自己的竞技能力。

　　科技极限还是运动极限

　　2012年伦敦残奥会上，刀锋战士皮斯托瑞斯在200米项目中落败后，抱怨来自巴西的对手是使用了加长尺寸的“刀锋”而取得获胜的优势。这也让我们反思，到底是“刀锋”赢了“刀锋”，还是“战士”打败了“战士”？

　　在这个科技创新横扫竞技体育赛场的时代，科技也让奥林匹克格言“更快、更高、更强”的意义变得更加复杂。体育需要科技来开发人的潜能，科技也需要体育激发它的创新，如何处理两者的关系，成为当今体育运动的一个新问题。很多人在反思、探讨“科技兴奋剂”在赛场上存在的必要性和合理性，也有很多人认为，高科技的应用已经让很多体育比赛不再是个人身体和技术的比拼，而成为装备器材的比拼；而科技力量比拼的背后实际上也是经济实力的比拼，这有失体育比赛公平竞争的精神。

　　事实上，国际体育组织并不鼓励那些单纯为提高竞赛成绩而有违体育原则的技术手段。比如国际自行车联盟早在1996年就颁布了《卢加诺章程》，限定了自行车设计的范围，并明确禁止了职业车队在比赛中使用空气动力学设计的附件；在越来越像赛车性能比拼的F1赛场上，国际汽车运动联合会也对赛车引擎、底盘、悬架系统及轮胎全方位设限，不希望因为科技力量的不平衡拉开太大差距；国际泳联也禁止使用“鲨鱼皮”。但这样的禁令并没有阻止科技在“更快”的道路上继续创新。

　　科技助力体育，原本是大大的利好，但竞技体育最终的结果是要挑战人类的科技极限还是运动极限？这个问题的根本，在于运动员是科技的主人，还是科技的仆人？

　　体育科学是门综合性科学，人体在体育活动中的运动规律，各项运动的技术特点、训练规律，体育运动的各种社会功能、社会现象、发展规律等等，都是它的研究对象。而竞技赛场上的体育科技只是体育科学里细微的一环，当然，也是最容易被大众感知、最吸人眼球的一环。

　　对于职业运动员来说，高科技应该是对天赋与汗水的锦上添花，它不能成为给投机取巧者的雪中送炭。如果没有十年磨一剑的努力，无论请来多少高科技助阵，也很难成为冠军。就像让普通人穿上“鲨鱼皮”，也不会立马变身“菲鱼”，依然只能是条普通的“鱼”。

　　撰文/马佳

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