科學(xué)怎樣創(chuàng)造運動的優(yōu)勝者

李·托里

里克·麥金尼把他的47磅的弓拉開，一支碳石墨箭貼近他的面頰，腦電圖導(dǎo)線從他的頭頂垂下來。他身在科羅拉多州斯普林斯的美國奧林匹克訓(xùn)練中心，眼睛似乎漫不經(jīng)心地盯著眼前高聳的巍峨的派克斯峰。突然間，他放了箭，箭正中98.6碼開外靶面的黃心。亞利桑那州立大學(xué)體育科學(xué)家丹尼爾·蘭德斯博士原來注視著腦電圖監(jiān)測器，這時拾起頭來，笑了，滿意地點點頭——麥金尼在射箭過程中確實沒有思考，熒光屏顯示他的大腦左半球腦電活動下降。

每年有許多美國運動員到美國奧林匹克委員會主辦的兩個奧林匹克訓(xùn)練中心受訓(xùn)(另一個中心在普萊西德湖)。麥金尼和他們都發(fā)現(xiàn)，光靠苦練俯臥撐和大運動量的跑步已不足以在世界級比賽中競爭。現(xiàn)在，人們利用全國各地的專家們在生物力學(xué)、運動心理學(xué)、生理學(xué)和有關(guān)方面所取得的研究成果，對運動員們進(jìn)行活組織檢查，各項指標(biāo)都用數(shù)量表示并予以監(jiān)測，然后由全國各地的教練根據(jù)給人深刻印象的一組試驗的結(jié)果予以訓(xùn)練。美國進(jìn)軍奧運會的歷史上，從來沒有這樣刻苦地把科學(xué)應(yīng)用于體育運動。

三年前，麥金尼由射箭運動全國管理機(jī)構(gòu)派往奧林匹克訓(xùn)練中心去改善他的成績。凡是表現(xiàn)出有希望在奧運會訓(xùn)練中心接受科學(xué)的訓(xùn)練后提高成績的運動員都由各運動項目的全國管理機(jī)構(gòu)派去那里受訓(xùn)，一般在兩周到8周(奧林匹克訓(xùn)練中心也派出專家到基層的訓(xùn)練營去指導(dǎo))。奧林匹克訓(xùn)練中心可同時接待多達(dá)600名運動員。

麥金尼立即開始同生物力學(xué)和計算機(jī)系統(tǒng)部主任查爾斯·迪爾曼博士一起工作。迪爾曼博士的工作是應(yīng)用力學(xué)工程原理來研究體育運動。迪爾曼說:“我們把人體當(dāng)作一部機(jī)器來觀察。對我們來說，肌肉和四肢是滑輪和杠桿，有其可以測量的轉(zhuǎn)動慣量和扭矩。我們希望為每項體育運動的每一個動作找到某種接近于最理想的身體動作，如冰球運動員如何能夠在冰上最有效地加速，跳高運動員在跳越橫竿時如何最大限度地轉(zhuǎn)體。”

迪爾曼研究了麥金尼的行動的3個方面:他的身體穩(wěn)定性、他的瞄準(zhǔn)動作和他的器械怎樣動作。分析用的工具有壓力平臺(測定每只腳支承重量的變動情況)和3架16毫米高速照相機(jī)，用于拍攝射箭手瞬間的動作。

迪爾曼說:“當(dāng)時里克的問題之一是他的水平穩(wěn)定性差，他需要加強(qiáng)臂力，以便形成一個完全穩(wěn)定的底座，放箭時可以做到十分平穩(wěn)。我們獲悉，他的胳臂顫動1毫米，就會在90米開外的靶上造成9厘米的誤差。在奧運會上，一兩次這么大的誤差就會使你失去比賽資格。”

麥金尼還有一個比較常見的問題:經(jīng)常頭痛。分析表明，頭痛是當(dāng)他瞄準(zhǔn)靶時，那只不瞄準(zhǔn)的眼睛周圍的肌肉緊張引起的。運動科學(xué)家蘭德斯博士在麥金尼的那只眼睛旁邊放了電極。當(dāng)麥金尼緊張時，一個聲頻反饋器就發(fā)出聲響提醒他放松。此后，他的頭痛消失了。

蘭德斯是把腦電圖監(jiān)測器用于體育運動研究的先驅(qū)者。他還開始測量麥金尼射箭時腦的活動。他出人意料地發(fā)現(xiàn):當(dāng)這位射箭手射出最好的成績時，他的左腦顯示電活動減少，這時管事的是他的右腦，即主管直觀功能的腦半球。

蘭德斯博士認(rèn)為，他的腦電圖監(jiān)測器研究的實際應(yīng)用，說明了運動員如何在比賽的不同瞬間使用腦的不同部分。他希望收集足夠的數(shù)據(jù)以幫助新運動員獲得象麥金尼那樣的老練的運動員的天賦能力，能主動提高或降低腦電活動達(dá)到最適于出成績的水平。蘭德斯說:“我們發(fā)現(xiàn)，在某些瞬間，分析的、想策略的左腦是體育運動中最重要的；但是做一些空間的、直覺的活動時，最好停止左腦的活動，讓右腦的‘自動駕駛儀接替工作。在我所研究的運動中，右腦在空間定位任務(wù)時接替工作，這個任務(wù)太快太復(fù)雜，不是左腦所能做到的。”

至于麥金尼，他對這些結(jié)果感到高興。他說:“無疑的，應(yīng)用尖端技術(shù)的分析使我的得分增加了。我同蘭德斯和迪爾曼協(xié)作前，在98.6米射箭中，我的成績是285環(huán)到295環(huán)之間，滿分是360環(huán)。今天，我的成績在305環(huán)到310環(huán)之間。世界紀(jì)錄是322環(huán)。

這樣的進(jìn)展是醞釀了近幾十年才取得的，是人們知道東歐運動員在體育科學(xué)方面長期領(lǐng)先而奮起直追的結(jié)果。1976年，科羅拉多州立大學(xué)心理系主任理查德·蘇因博士隨美國隊前往奧運會，他發(fā)現(xiàn)其他隊都有隨隊的心理學(xué)家，這使他感到震驚。今天，蘇因博士同他的學(xué)科的其他人一起同奧林匹克訓(xùn)練中心協(xié)作，編制有資格協(xié)助美國隊的心理學(xué)家的名單。他們還制定臨床計劃和研究計劃。

蘇因說:“在美國，運動心理學(xué)現(xiàn)在開始應(yīng)用各種技術(shù)來幫助田徑運動員。生物反饋不過是其中的一小部分；其他技術(shù)包括緊張控制、使注意力集中、做放松體操和目測技術(shù)等等。”

除了在生物力學(xué)和運動心理學(xué)方面的進(jìn)展外，美國奧林匹克委員會的科學(xué)家們在應(yīng)用運動生理學(xué)的新成果幫助耐力項目的田徑運動員在訓(xùn)練和比賽期間跑出最理想的速度。讓一個運動員踩踏車，量他的脈博，并分析呼吸狀況，就能確定身體能夠吸入的氧氣的最大數(shù)量。這個數(shù)字叫作最大耗氧量。是以毫升/每公斤體重表示的。對一般人來說，這個數(shù)字為40～50毫升/公斤，對一個世界級男子田徑運動員來說，這個數(shù)字可高達(dá)85毫升/公斤。

例如，耐久的賽跑運動員要做到跑的速度盡可能接近于達(dá)到他們最大的耗氧量。但是如果跑得太快，肌肉細(xì)胞的供氧就會不足。在細(xì)胞里，氧是用于“燃燒”葡萄糖，釋出作肌肉收縮的能量的。當(dāng)供氧不足時，就通過缺氧代謝作用供應(yīng)額外需要的能量。然而，這就產(chǎn)生乳酸，乳酸迅速引起肌肉疲勞。踏車試驗可以查明最大耗氧量和肌肉何時開始在缺氧情況下工作，運動員可以據(jù)此確定他最高能跑多快而不產(chǎn)生大量會引起疲勞而妨礙成績的乳酸。這在訓(xùn)練和比賽中都是有幫助的。

在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院新成立的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)實驗室，正在執(zhí)行美國奧委會的一項非常重要的研究計劃。在這個實驗室，查爾斯·切斯勒不讓運動員睡覺來觀察激素的有節(jié)奏的釋出和運動成績之間的關(guān)系。

他在研究的最重要項目之一是皮質(zhì)醇，皮質(zhì)醇是腎上腺產(chǎn)生的，也就是所謂緊張激素，它的產(chǎn)生數(shù)量每天有明顯的變化，通常我們在早晨醒來的時候最高。用曲線表示一個運動員每天產(chǎn)生皮質(zhì)醇的變化，也許有可能確定他的身體最適于體育活動時的鍛煉時間。切斯勒說:“我們的工作是基于這樣的設(shè)想:每個運動員可能在一天當(dāng)中某些時間具備出成績的最理想的條件組合，這個時間可能是因人而異的。”

(文敏譯自1984年8月號美國《科學(xué)文摘》)

編者注:23屆奧運會射箭比賽只有男女全能兩項，麥金尼得男子全能第二名，2，564環(huán)。

第一名是美國選手佩斯，2，616環(huán)。

(徐燕摘自《環(huán)球》1984年第10期)