□文/赵言昌
供图/视觉中国
刚刚过去的东京奥运会上,中国短跑名将苏炳添在男子田径100米中跑出了9.83秒的成绩。这个数字是什么概念?对个人来说,它是苏炳添的最好成绩;对群体而言,它刷新了亚洲运动员的纪录;放到历史角度,它使得中国运动员第一次进入奥运会短跑决赛。
那么,这个成绩是怎么跑出来的呢?
中国运动员第一次参加奥运会短跑比赛,是在1932年的洛杉矶奥运会上,参赛的运动员只有一个,叫刘长春。当时的短跑技术十分原始,钉鞋、起跑器、塑胶跑道通通没有,也谈不上系统训练。运动员们更多是在“吃老本”,依靠经验或者天分进行竞技。
前者,比如挖坑。第一届夏季奥运会中,美国运动员汤玛斯·波克利用准备时间,在运动场上挖了两个小坑。预备的时候,别人都站着,他却蹲在了小坑上;起跑的一瞬间,别人是往前迈腿,他则是往斜后方蹬腿。蹬的力量远比迈的力量大,因此,他赢得了短跑比赛。
此后,挖坑的技巧悄然在短跑运动员之间流传。等到刘长春参加奥运会的时候,几乎每个运动员都拿着一把挖坑用的小铲子……
后者,比如肌肉。所有运动都离不开肌肉,而肌肉的好坏有两个指标:一是整体的情况,从小营养不良、缺乏有效训练,或者在比赛前出现意外,肯定会影响速度;二是肌肉纤维的组成。
肌肉像是弹簧,以关节为支点,通过收缩或者舒张牵动骨骼进行运动。更具体一点说,肌肉其实是由无数小弹簧(肌纤维)组成的。想一想你日常接触过的弹簧,一般来说,粗弹簧弹力大、收缩快,细弹簧则相反,对不对?与之相似,人体的肌纤维也分为粗(快肌)与细(慢肌)两种。研究显示,快肌只需要40~90毫秒就能达到最大张力,而慢肌需要90~140毫秒。
以最笼统的观点看,所谓跑步,就是人体对地面施加力量,克服空气阻力和地心引力,不断向前,直至到达终点。假如有两个体重完全一样的人,一个快肌多些,一个慢肌多些,那么,前者可以在更短的时间内聚集起自己需要的力量,从而更有可能赢得比赛。
刘长春的快肌数量肯定比一般人多——他在14岁的时候就跑出了百米11.8秒的成绩,20岁的时候跑到10.8秒,平了上一届奥运会的冠军成绩。不过,弱国无外交,弱国参加奥运会也很麻烦。为了赶赴洛杉矶,刘长春不得不坐着轮船漂泊20多天,一路奔波严重影响了他的身体情况。所以,在那一年的奥运会100米预赛中,他只跑出了11.01秒,没有进入决赛。
以双胞胎为对象的研究显示,肌肉纤维的组成跟基因高度相关。换句话说,遗传多样性强的地方更有可能出现短跑冠军,而美国和非洲的情况,似乎证实了这一点。
然而,事情真的如此吗?
1949年,中华人民共和国成立,古老的中华民族开始了新生。一方面,通过研发药物、培养医疗人员、开展爱国卫生运动,切实增强人民群众的身体素质;另一方面,一些学科的发展,也为体育比赛送来了科学的训练方法。
首先,是生理学。
从生理学的角度说,运动离不开能量。我们吃下的种种食物,在消化、吸收之后,多半被转化为葡萄糖,以糖原的形式存储在肌肉里。至于肌肉利用糖原的方式,则分为两种情况:如果氧气供应充足,糖原会和氧气发生氧化反应,生成蕴含大量能量的物质三磷酸腺苷(ATP),供肌肉分解使用;如果氧气供应不足,糖原可以在没有氧气的情况下提供一点能量,称之为糖酵解。
现在,想一想你跑步时的场景,跑完之后,是不是有点上气不接下气?启动与跑步有关的肌肉容易,增加肌肉的氧气供应则需要时间,所以,在短跑中,运动员需要的能量大部分(65%~70%)来自糖酵解。
这就引出了一个很有意思的现象:所有短跑运动员都是先加速,而后因为疲劳减速,等疲劳缓解一些,再次进行加速。且不论中国人的快肌数量多寡,因为生理限制的存在,人种差异对成绩的影响应该没有预想中大。
其次,是生物力学。
所谓生物力学,就是研究生物在运动中受力情况的学问。从这个角度,可以将短跑中的每一步分为3个过程:后腿蹬地、身体腾空和前腿接地。
按照当时的主流观点,3个动作之间的关系跟传接球非常相似。后腿蹬地相当于向外扔球,是唯一的动力来源;身体腾空好比是球在空中运动,是不可避免的;前腿接地则与接球相似,起一个缓冲和控制的作用。以此推理,运动员应该尽量强化后腿蹬地的力量。怎么增加后腿蹬地的力量呢?最简单的办法是强化蹬地需要的肌肉,比如股四头肌。这块肌肉位于大腿的前侧,一头连着腰,一头连着膝盖,在运动中负责将腿往下压。
按照这种训练思路,中国的短跑运动员取得了不小的进步。1980年,李涛跑出了10.26秒的成绩。随后,中国运动员的短跑成绩虽有低迷和反复,不过截至2010年,大致维持在10.2秒。然而,如果横向对比,此时的博尔特已经跑出了9.58秒的成绩,我们与世界纪录的差距反而拉大了,甚至在亚洲,都渐渐不敌日本。
这是为什么呢?
因为人家的进步更大,训练更科学。20世纪80年代末,美国田径协会一口气聘请了12名生理学博士、8名生物力学博士、10名康复学博士、4名营养专家和50名理疗师。他们每年都收集大量的比赛数据,逐一进行分析,帮助运动员制订最合适的训练计划。
无独有偶,1991年,日本利用高速摄影机拍摄短跑比赛。通过分析,他们发现,顶级运动员的前腿在接地的时候,膝盖和脚踝几乎不怎么弯曲。如果前腿接地起缓冲作用,膝关节和踝关节应该以合适的角度弯曲才是啊?!怎么解释二者之间的矛盾呢?
答案很简单:人类不是纸片人。跑步的时候,我们不仅在直线方向上运动,而且存在一定程度的旋转。减少前腿的弯曲,可以利用这种旋转,得到更高的速度。
肌电方面的研究就更有意思了。肌肉收缩的指令来自神经电流,如果股四头肌是短跑的关键肌肉,那么,股四头肌接收到的电流应该是最强的。美国学者艾·曼等利用电极检测短跑运动员的肌肉电流变化,结果显示,股四头肌的电流变化与速度改变不一致,反而是大腿后方肌肉的电流变化直接跟速度相关。
大腿后方的肌肉,又称股后肌群,包括股二头肌等,其主要作用是伸展髋关节。由此,诞生了一种新的理论:我们是以髋关节的伸展带动腿部进行跑步的。换句话说,要想提高短跑成绩,对股后肌群的训练必不可少。
苏炳添能够跑出9.83秒的成绩,恰是因为我们学会了利用科学。一方面,苏炳添团队配备了优秀的教练、营养师等专业人员,而教练会将苏炳添的动作与世界冠军进行对比,对不足之处逐个进行整改;另一方面,苏炳添为了利用最新的科学成果,训练刻苦,甚至愿意改变多年的习惯。
苏炳添训练用到的仪器 制图/赵言昌
举个例子,苏炳添原来习惯起跑时右脚在前。研究显示,对于大部分运动员,左脚在前更有利于发力,可以将起跑时间缩短78毫秒。于是,苏炳添改为左脚在前的起步姿势,以至于有段时间根本不知道怎么跑了……
刘长春点燃了中国出征奥运会的火把,而苏炳添开启的,极可能是一个时代,一个中国运动员夺取奥运短跑奖牌的时代。因为,从某个角度说,他是国家整体实力进步的象征。
对于我们学生来说,虽然不大可能拥有自己的教练、营养师、康复医生,不过,大原则可以照搬。要想提高短跑成绩,首先要尽量克服心理障碍,不要被高大、强壮的对手吓到;其次要注意短跑的规律,通过有耐力训练,增加肌肉无氧供能的能力,通过有针对性的练习,强化与短跑有关的肌肉。要知道,股四头肌、股二头肌不仅与短跑速度休戚相关,而且影响着膝关节的健康,训练它们,是减少膝关节炎的重要手段;最后要跟最优秀的人学习,注意观察班级里、年级里谁跑得最快,他在短跑时是怎么做的,与自己有哪些不同,有没有模仿的办法。
学业、生活,不都是如此吗?