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人类体能极限的三类预言

(图)人类体能极限的三类预言人类体能极限的三类预言

“更快、更高、更强。(拉丁语:Citius, Altius, Fortius.)”不仅是一句奥林匹克格言,也代表了人们对极限的不懈追求。北京奥运会上,牙买加选手博尔特(Usain Bolt)将男子百米纪录刷新至近乎骇人听闻的9.69秒,菲尔普斯(Michael Phelps)更是如砍瓜切菜一般连破游泳世界纪录。这一切让我们欢呼雀跃。然而,不得不承认人类打破纪录的速度在几十年前已放缓了脚步。在1896年首届现代奥运会上,世界上第一个男子100米纪录的成绩是12秒。仅过了8年,世界纪录就缩短了1秒,但之后世界纪录就进入了以0.01秒为尺度突破的时代。人类的运动极限到底在哪里?自有世界纪录以来,这个问题吸引了诸多体育迷的眼球,其中蕴含的科学奥秘更点燃了科学家们的好奇心。本文将向您介绍科学家用以预言人类体能极限的3类方法

生物化学预言
(图)人类体能极限的三类预言人类体能极限的三类预言

人体内的能量供应系统分为几种不同方式,当人们从事不同运动项的时候,人体会根据运动方式、强度、持续时间等因素以不同方式供应能量。在百米赛跑这样的高速运动项目中,身体肌肉需要不断的收缩、舒张从而驱动运动员持续加速前进。在这一过程中,三磷酸腺苷(ATP)是肌肉运动的直接能量来源,但遗憾的是体内现成可用的ATP非常之少,只够肌肉运动1~3秒,随后机体会利用体内的磷酸肌酸启动应急合成过程,继续为肌肉运动提供ATP,但这也只能支持5~8秒的时间。接下来人体就要启动糖酵解系统参与供能,此时人类的奔跑速度也会相应下降。根据ATP的合成与释放速度,体育界有很长一段时间一直把10秒看作是人类百米项目的运动极限。1968年墨西哥奥运会上,美国运动员吉姆?海因斯(Jim Hines)在100米决赛中首次突破10秒大关,以9秒95创造了新的世界纪录,同时也宣告这一极限被攻克。

人体机能学预言
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上世纪70年代,美国生物机械学家吉迪恩? 阿里尔(Gideon Ariel)曾经利用人体工程学的方法来预测百米赛跑的极限速度,他认为机体超过某个临界速度时,可能会导致骨头断裂和关节软组织脱离。这个临界点是9.64 秒。根据人身体对抗空气的阻力、体重对地面作用后的反作用力等因素计算,当人类的百米纪录超过这一极限,肌肉就有断裂的危险。然而,在北京奥运会上,虽然博尔特并未突破阿里尔博士预测的极限速度,但他的状态清楚地表明9.69秒这个世界纪录对他而言并不在话下,博尔特在冲刺前的减速显然也非出于担心肌肉断裂和软组织脱离。

数理建模及统计学方法预言
(图)人类体能极限的三类预言人类体能极限的三类预言

随着体育科学的研究深入,人们意识到运动能力是一个由身体形态、生理机能、运动素质、心理素质、运动智能、运动技术等各级子系统有机结合的高度综合的多指标控制系统。对这样的系统进行预测,牵涉了大量已知和未知的因素。比如美国科学家乔舒亚?斯皮格尔(Joshua Spiegel)曾经测算出,每秒2米的正向风速对于110米栏选手的贡献为0.19秒;625米高的海拔则能帮助110米栏选手将成绩提高0.03秒。根据相关测算,美国名将盖伊今年在风速每秒4.1米的情况下跑出百米9秒68的成绩,其中风速的贡献为0.18秒。面对这些复杂情况,科学家引入了数理建模统计学的方法来预测运动极限。灰色模型(grey model)、遗传算法(Genetic Algorithm)、BP(Back Propagation)神经网络等统计学模型相继被应用到成绩预测这一领域。根据上述的一大堆数理模型和计算公式,科学家纷纷对运动极限做出了自己的预测。德国蒂尔贝格大学(Dierberg University)运动极限专家约翰?安马尔(John Anmar)教授对14种运动项目进行了预测,由肯尼亚选手保罗?特加特(Paul Tergat)保持的2小时4分55秒的世界纪录只能再提高49秒,而由英国选手葆拉?拉德克利夫(Paula Radcliffe)保持的2小时15分25秒世界纪录还有8分50秒的挑战余地,男子110米栏世界纪录也可以再缩短半秒。法国IRMES研究所(Institut de Recherche bioMédicale et d'Epidémiologie du Sport)的让?弗朗索瓦?图桑(Jean-Fran?ois Tucson)认为100米的极限是9秒29,另外,径赛项目纪录已经逼近极限,“2027年,一半运动项目的纪录将达到人体极限;2060年之后,人类很难再创造任何项目的新纪录”。人类运动有无极限,是否有绝对世界纪录的存在?英国牛津大学运动生理学家爱德华(Edward)断言,这将是一场永无尽头的争论

人类体能极限的三类预言-参考资料
 [1] http://www.jxgdw.com/jxgd/news/itxw/userobject1ai545966.html

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