奧林匹克日 | 運動中的科學之美

6月23日是奧林匹克日，由國際奧林匹克委員會於1948年設立，旨在紀念1894年6月23日在巴黎索邦誕生的現代奧林匹克運動會。紀念日的宗旨是鼓勵世界上所有的人，不分性別、年齡或體育技能的高低，都能參與到體育活動中來。

中國奧委會自1987年以來每年開展奧林匹克日慶祝活動，以此作為弘揚奧林匹克精神、傳播奧林匹克理念、推廣奧林匹克文化的重要平臺。奧林匹克日活動已成為我國一項重要的傳統性群眾體育活動。 讓我們來看看運動中的科學之美。

不論在什麼樣的比賽場上，用於提高選手成績的高科技裝備大多在空氣動力學或是流體力學，以及裝備的材料效能上做文章。

#01

戰衣

說起“戰衣”，就不得不提到曾叱吒泳壇近十年的戰衣“鯊魚皮”(學名FASTSKIN)。鯊魚皮採用的特殊纖維模仿了鯊魚的面板結構，能引導周圍的水流，減少水阻力，把前進速度提高3%~7.5%。接縫處模仿人類的肌腱，採用超聲縫合技術，使得整件泳衣幾乎沒有接縫，阻力降低到最低。此外，聚氨酯纖維還可以增加運動員在水中的浮力。

2000年悉尼奧運會上，澳大利亞人伊恩·索普穿著鯊魚皮一舉奪得3枚金牌，使得鯊魚皮泳衣名震泳界。在2008年的北京奧運會 上，“鯊魚皮”絕殺了94%的游泳金牌，重新整理了23項世界紀錄。不過在“鯊魚皮”連破世界紀錄後，針對這種“高科技興奮劑”的爭議卻越來越激烈。國際泳聯迫於壓力在2009年出臺《迪拜憲章》，決定從2010年1月起全面禁止在比賽中使用高科技泳衣。

雖然“鯊魚皮”被禁，但體育科技對“戰衣”的改造遠沒有結束。2012年倫敦奧運會前，澳大利亞一家名為海德茲的公司，為馬術比賽中的馬兒設計了一款塑身衣，使用“分度壓縮”系統幫助馬在訓練奔跑時減震，並促進血液迴圈，還採用了一種特殊的水分控制面料讓馬時刻保持面板乾爽，在賽後減少肌肉痠痛。

高手過招，往往只差毫釐。在世界頂尖的短跑賽場上，0.1秒甚至0.01秒的優勢都很重要。2012年倫敦奧運會上，部分跑步選手身著耐克公司升級款運動服(Nike Pro TurboSpeed)出戰。這款高科技運動服採用區域性空氣動力學原理，根據高爾夫球表面的“小酒窩”能讓球飛得更遠的特性，在運動員奔跑時產生阻力最大的肩部、臂部和小腿部分採用了類似的“小酒窩”設計，從而實現對經過身體表面的流動空氣的引導，達到幫助運動員減少迎風阻力的效果。據耐克公司官方的說法，這款“最快的運動服”可以幫助100米跑選手成績提升0.23秒。

#02

戰靴

還記得2008年北京奧運會上牙買加短跑名將博爾特把男子100米跑世界紀錄重新整理到9秒69後與“黃金戰靴”合影的情景嗎？博爾特如此喜歡這雙彪馬跑鞋(PUMA ComplereTheseusl)，不僅僅是因其展示了他飛揚的個性和時尚品位，也因為它具備十足的科技含量。

跑鞋的中底採用注入式熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)打造前掌和後跟，提供了足夠的支撐；搭配由超級彈性膠製成的雙蜂窩系統(DuoCel)，提供了有效的減震和舒適的足感;魚鱗紋路的網狀真皮鞋面提供了良好的透氣性；整雙鞋超輕的重量還減少了體能消耗。難怪博爾特毫不吝嗇他的讚美：“這是我穿過的最好的短跑鞋。它擁有我所需要的支撐力，又很輕盈，同時還擁有一個柔韌的鞋面。”

一直在不遺餘力地推進體育科技創新的英國拉夫堡大學體育技術和創新學院的邁克·卡因教授表示，體育裝備的“定製”，並不僅僅是在鞋子上寫上運動員的名字或者提供專屬的顏色，真正的改變是根據運動員不同的足部特徵，採用幾何學與生物機械學的測量和研究，讓鞋底的柔韌度和堅硬度等引數與運動員達到最契合的程度。

#03

戰具

在需要藉助器械的競賽中，器械本身的設計和所用的材料是決定運動員最終成績的一個很重要因素。

撐竿跳高是藉助撐竿彎曲時積聚的彈力，在撐竿展伸釋放時將運動員“彈”過障礙竿，因此， 撐竿跳高的成績與撐竿的質地和運動員跳躍的高度關係十分密切。 撐竿的材料經歷了木杆、竹竿、金屬竿、玻璃纖維複合竿、碳纖維塑膠複合竿幾個階段。 竹竿把木杆時代3.3米的最好記錄提高到了4.77米；而更輕、更有韌性的玻璃纖維竿和碳纖維竿又把紀錄向上提升了1米多。

現在的碳纖維撐竿分為三層：外層是高強力的碳素纖維，保證撐竿既柔韌又結實；中間是碳素纖維質地的帶狀織物；裡層是繃帶狀的玻璃纖維，以防撐竿斷裂或扭結。目前撐竿跳高的男女世界紀錄分別是6.16米和5.06米，由法國人拉維萊涅和俄羅斯“撐竿女皇”伊辛巴耶娃創造。除了跳高撐竿外，力學效能優異的碳纖維材料幾乎應用在所有可能用到的體育器材上，網球拍、羽毛球拍、腳踏車架、弓箭、賽艇，等等。

如果說競技體育的賽場是對人體力與美的集中展示，那科技的助力便是對“更快、更高、更強”的重新定義。各種高科技裝備和技術的比拼成了為體育賽場錦上添花的一出好戲，也給我們帶來到底應該依靠科技裝備提高世界紀錄還是利用科學手段挑戰人體極限的問題。科技與體育擦出的火花，也為我們日常的運動增添了時代感。在6月23日“國際奧林匹克日”到來之際，《知識就是力量》雜誌《運動中的科學之美》，讓更多人都能參與到體育活動中來，享受運動的樂趣。

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編輯/趙青雲

文章來源：《知識就是力量》雜誌