漫长的奔跑

科技之光

今天马拉松比赛的宏大规模、壮阔气势和热烈场面都是令人难忘的。当人山人海的参赛者在万众瞩目下踏上赛程，整个城市都会沉醉在节日的亢奋与欢乐中。随着马拉松运动日益风靡全球，我们的世界更加充满了生命的活力（图１）。

（１）马拉松比赛的盛况

马拉松又是一项令人肃然起敬的运动，它承载了厚重的历史、文化和哲学内涵，也最强烈、最集中地体现了奥林匹克精神。第一位马拉松冠军斯皮里东淡泊名利的“草根”本色（图２），“人类火车头”扎托贝克的传奇故事，“赤脚大仙”阿贝贝的潇洒身影，都为世人所津津乐道。芬兰长跑名将鲁米不但在祖国丹麦的土地上赢得一尊铜像，而且在广袤的天空中赢得了一颗小行星的命名。

（２）第一位马拉松冠军斯皮里东

我们在欢声雷动中迎接马拉松英雄凯旋时，还应该把敬意献给那些在赛场上倒下的拼搏者。21岁的葡萄牙运动员拉萨罗在1912年的斯德哥尔摩奥运会上，成为继菲迪皮德斯后死于马拉松跑的第二人（图３）。1948年伦敦奥运会上，比利时运动员热利在第一个穿过体育场的大门后踉跄欲跌，拼出最后气力才跑到近在咫尺的终点赢得铜牌；1954年温哥华英联邦运动会上，吉姆.彼德斯在离终点不到200米处倒地而痛失金牌（图４），1984年洛杉矶奥运会上，瑞典女选手安德森跌跌撞撞进入体育场，经过5分钟极其痛苦的挣扎跑完最后一圈而仆倒。这些令人揪心的场面也同样长存马拉松史册，其阴影挥之不去。

（３）葡萄牙运动员拉萨罗

（４）吉姆.彼德斯

马拉松的确是对体能、耐力与意志的严峻考验。和短跑、跳跃、投掷等“无氧运动”不同，马拉松的供能方式基本属“有氧运动”。这里不妨重温一下“有氧”和“无氧”运动的差异（图５）。

（５）人体呼吸系统气体交换模式图

从细菌到人类进行体内的能量交换时，都无法直接利用食物中的能。地球上一切生命形式的能量流通必须要有“中介”，这个“硬通货”便是三磷酸腺苷，简称ATP，它对于生命的重要性仅次于DNA。我们摄取食物中的淀粉、脂肪和蛋白质在称为“细胞熔炉”的线粒体中分解后，产生的能量一部分用来维持体温，一部分生成ATP，将化学能储存在它高能级的磷酸键上。运动时肌肉中的ATP分解为二磷酸腺苷和肌酸，同时释放能量供肌肉收缩。但肌肉中只储存微量的ATP， 要维持运动就必须及时加以补充。

再生ATP最快捷的途径，便是磷酸肌酸和二磷酸腺苷进行合成，但大约10秒钟后，肌肉中“库存”的磷酸肌酸便消耗净尽。接下来由肌肉中的“糖原”通过糖酵解“制造”ATP，这是一个在中等长度时间输出中等水平功率的供能过程，大约可维持2分钟。上述的“磷酸原系统”和“乳酸能系统”都不需要氧气的参与，因此叫无氧运动。此后才能激活呼吸与循环系统，用空气中的氧和身体内脂肪“燃烧”来高效率供应ATP。剧烈的“力竭运动”中，譬如举重和百米跑，氧气根本来不及“登场”，过程便已经结束，肌肉只能靠“无氧运动”提供ATP。而马拉松需要在2个多小时跑完3万多步，消耗2500多卡热量，是典型的“有氧运动”。因此，马拉松和长跑运动员的最大摄氧量、心脏输出功率、血液对氧的携带能力就成了决定性的条件。而人类的肌纤维分为速度快的“白肌”和耐力强的“红肌”，它们的比例与生俱来并和种族有关。“白肌”中促进磷酸转换和糖酵解的酶比红肌多2至3倍，神经元传导速度也快得多；反之，“红肌”中氧化酶活性更高，毛细血管更丰富，线粒体和肌红蛋白也更多。因此“白肌”占优势的运动员擅长百米短跑类爆发力的无氧运动，而“红肌”占优势的运动员更适合马拉松一类持久力的有氧运动。

1968年第19届奥运会举办地墨西哥城海拔2240米，稀薄空气中的含氧量比海平面少百分之三十，这对无氧运动非但没有影响，反倒成了短跑、跳跃、举重成绩大丰收的“天赐良机”，共有34项世界纪录和38项奥运纪录被刷新。海因斯百米赛首次突破10秒大关和比蒙的“世纪一跳”都明显得益于较小的空气阻力和较弱的地球引力。而有氧运动的耐力项目就明显不利了，稀薄的空气完全是一场灾难，万米长跑成绩落到了20年来最低点，曾经18次创造世界纪录的澳大利亚选手克拉克以第六名到达终点后一头栽倒，足足进行了20分钟人工呼吸才悠悠醒来（图６）。难怪各国运动员都把高原训练作为增强有氧运动能力的重要途径了。

（６）澳大利亚选手克拉克

如果汽车的冷凝风扇停转或水箱“开锅”，发动机将因为温度升高而无法正常工作。对于运动员来说，身体输出的能量有75%变成了无用的热，带来体温升高，而人的器官只能在正常体温上下几度的区间范围内工作。一次跳跃、一次投掷都不会带来体温大幅度升高，自行车选手在骑行中能靠着快速气流来冷却身体。马拉松运动员的形势要严峻得多。特别在炎热潮湿气候条件下比赛，体温可达摄氏42度以上，这些“发高烧”的运动员常常靠往身上浇水来“退烧”，但往往只是“杯水车薪”，因此，身体无法及时散热是马拉松成绩的严重制约因素。而大量出汗带来脱水会使体内电解质失衡及血粘度增高。一次马拉松比赛下来，运动员的体重通常减少3公斤左右，其中主要是水分的丢失。因此途中补液就格外重要了。

如今马拉松已经算不上极限运动，穿越撒哈拉大沙漠的220公里长跑，横跨美国东西海岸4800公里的超长距离竞赛，都展示着人类的最大潜力和万丈雄心。

马拉松的深刻隐喻本来在于克服距离对信息的障碍，公元前490前的希腊信使菲迪皮德斯为了跑到雅典传递“我们胜利了”这一简短信息，付出了生命的代价。而马拉松运动本身却又恰恰因为距离障碍而陷入信息的隔绝与混乱。1900年巴黎奥运会马拉松比赛中，美国选手阿瑟.牛顿一路遥遥领先，到达终点后却发现已经有4位选手不知抄了什么近路而捷足先登；1904年圣路易奥运会上，美国选手洛茨中途腿部抽筋后爬上汽车到达终点，却得到了美国总统罗斯福的女儿亲自颁发的金牌；1912年斯德哥尔摩奥运会上，心力交瘁的日本马拉松之父金粟志藏从路旁观众手中讨来一瓶橘子水后，竟跑到别人家中一睡不醒，引起大会组织者和警方四处寻找，直到1965年，76岁高龄的金粟志藏重游瑞典，百感交集中从当年酣睡过的地方跑向斯德哥尔摩奥运会的旧址，被世人称为54年才到达终点的马拉松运动员（图７）。

（７）76岁高龄的金粟志藏重游瑞典

百年以来，人们为了及时传回马拉松比赛途中的消息，曾使用过马匹、自行车、摩托车、汽车一路跟踪。而现代科学技术却轻而易举解决了马拉松运动员的定位和监控问题。

当选手们把一只轻薄小巧的芯片系在鞋带上，通过设在起跑线的地垫时，根据“电动生磁，磁动生电”的原理，芯片里的微型线圈便会切割地垫周围的磁力线而产生电流，使芯片开始工作并发射电磁波。每个运动员佩戴的芯片如同一个特殊的“电子标签”和“条形码”，储存着个人信息。地垫上的天线捕捉到这些信息后再发送到控制器和计算机进行阅读处理。这一切过程在百分之几秒内完成。等运动员通过终点线地垫，芯片发出的信号再次被接收，整个赛程的起止时间和成绩便一目了然了（图８）。

（８）图组:小小的芯片有着巨大的作用

如果每隔几公里便铺设一个射频地垫，运动员沿路的行踪便能尽收眼底，并可以随时在网上查询。设想一下，数万人参加的马拉松比赛，如果没有射频技术的“火眼金睛”和“千手观音”，全靠人工统计时间和名次，组织工作将会何等复杂浩繁和不堪重负。

然而，当全世界最有影响的大型马拉松比赛都把射频监控作为常规配置时，却又大都平行采用两种计时系统，即“枪响时间”和“芯片时间”。由于万头攒动的起跑线上，选手们在听到枪响后实际出发的时间彼此差距很大，因此，一个人得到的“枪响时间”成绩和“芯片时间”成绩有可能相差10多分钟。毫无疑问，“芯片时间”更加准确和真实，然而“枪响时间”目前仍被确认为“官方标准”。有人抱怨说这是“时代的错误”，但另外的人辩护说，如果在夹道欢呼中第一个跑到终点的人不能确定是否冠军，而必须等待全体参赛者“芯片时间”的结果，那么马拉松就索然无味，而变成了一种别的东西了。

面对马拉松的滚滚洪流，也许我们需要在科技、文化和传统之间做出恰当的妥协与平衡。