科技給體育插上翅膀（之二）

王　芳

碧波蕩漾，鯊魚爭霸

關(guān)于穿什么樣的泳衣會游得更快，人們已經(jīng)探索了很多年。如果時(shí)光倒流，把你放在1900年的大街上，你會發(fā)現(xiàn)，那時(shí)候的女人們渾身都包裹著衣服，在層層疊疊的外衣里面，是一重一重的內(nèi)衣、胸衣、外胸衣、瘦褲、窄裙、襯裙。

在保守的社會風(fēng)氣中，游衣也不能例外。據(jù)記載，在1905年，美國女式泳衣平均用布達(dá)到10碼!泳帽、泳衣、泳褲(長褲)、泳裙、泳襪、泳鞋一應(yīng)俱全，層層包裹下的女選手們活像潛水人，人們只能看到她們的臉和手，穿著這樣的泳衣游泳，當(dāng)然談不上什么速度了。到1910年，女士泳衣變成單層的了。雖然警察還是常常跑過來，手拿皮尺量來量去，可是泳衣還是朝著短小、方便的方向發(fā)展了。

當(dāng)年的男士泳衣雖然要比女士泳衣簡單些，但最初也只有一種花條連衫褲的樣式，類似馬戲團(tuán)小丑的衣服。直到1928年第8屆奧運(yùn)會，男子選手的泳衣，仍然同今天的女士連身泳衣相仿。

早些時(shí)候，日本選手木原美知子曾提出裸泳能取得最好成績，但荷蘭人很快證明這種說法是錯(cuò)誤的：實(shí)驗(yàn)證明在水中不穿泳衣的阻力比穿泳衣要大9％，泳衣可以使身體變成流線型，也可以減少水阻力帶來的身體變型，因此阻力更小。日本人開始嘗試著用絲綢做泳裝，但實(shí)踐效果仍然不佳。

1950年尼龍泳衣風(fēng)靡世界，這種泳衣可以自由伸縮，但美中不足的是經(jīng)線方向容易拉長，因此只好在女式泳衣的胸部襯入橡膠層。

隨著科技的發(fā)展，泳衣的樣式也在不斷發(fā)生著變化——這種變化絕不僅僅止于美觀，而是更具內(nèi)涵性：泳衣越來越呈流線型，阻力越來越小，而運(yùn)動員的成績則越來越好。1976年，杜邦公司生產(chǎn)的聚氨酯纖維材料被用于制造泳衣，這種面料能夠防止游衣拉長時(shí)候流入更多的水，泳衣性能由此有了飛躍性提高。

1988年漢城奧運(yùn)會推出了質(zhì)地薄、表面光滑、伸縮性好的新式泳衣，它將使水的阻力比過去減少10％。

科學(xué)研究表明，水的阻力大約是空氣阻力的800倍，因此和陸地項(xiàng)目相比，要想減少水中的阻力是難上加難。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，體型、推動力相同的游泳運(yùn)動員，在100米自由泳比賽中，如果一個(gè)人的阻力降低10％的話，他在時(shí)間上可縮短0.15秒，在距離上領(lǐng)先對手30厘米!在國際大賽中，0.15秒的差距足以區(qū)分出冠亞軍!為取得更多的好成績，世界各國和各大運(yùn)動器材制造商都致力于低阻力泳衣的研發(fā)。

人們恐怕對這一幕還記憶猶新：2000年悉尼奧運(yùn)會游泳池中，一位少年橫空出世。他身穿一身黑色連體緊身泳裝，宛如碧波中前進(jìn)的黑鯊魚，劈波斬浪，奪得一塊又一塊游泳金牌。這位少年便是澳大利亞游泳選手伊恩·索普，在2000年悉尼奧運(yùn)會上他共贏得了3枚金牌和2枚銀牌。人們一邊稱贊著索普驚人的游泳天賦，一邊對他與眾不同的包裹全身的泳衣大加議論，幾乎所有人都相信，是那件高科技的神奇泳衣助魚雷發(fā)射得更快!

鯊魚皮是人們根據(jù)外形特征給它起的綽號，在它的老家，一家世界著名游泳運(yùn)動產(chǎn)品制造公司里，它有著更加響亮的名字：快皮!這種游泳1998年由英國運(yùn)動員在英聯(lián)邦運(yùn)動會上首次試用，它的核心技術(shù)在于模仿鯊魚皮膚的原理。

生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)鯊魚皮上的粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦阻力，使身體周圍的水流更高效地流過，在水中得到很高的游速。快皮的超伸展纖維的表面便是完全仿造鯊魚皮的表面做成的。此外，這種泳衣還融合了動力原理，它的接縫模仿肌腱，為運(yùn)動員向后劃水提供動力，布料則模仿肌肉，富有彈性。實(shí)驗(yàn)表明，快皮纖維可以減少水3％的阻力，這在1％秒決勝負(fù)的游泳比賽中意義非凡。在當(dāng)年的奧運(yùn)預(yù)選賽中，有幾名泳將穿著它打破了紀(jì)錄。1999年10月，國際泳聯(lián)正式允許著鯊魚皮泳衣參賽，澳大利亞運(yùn)動員正是借此裝備與雄霸泳壇的美國展開決戰(zhàn)。

在2004年雅典奧運(yùn)會前夕，鯊魚皮二代“快II”問世。相比上代產(chǎn)品·“快II”最大的改進(jìn)來自于泳衣所采用的織物本身的變化。它使用了快皮(Fastskin)和曲皮(F1exskin)兩種織物共同組成泳衣的表面。兩種不同的表面特質(zhì)的材料的組合使流經(jīng)泳衣表面的水流更加接近鯊魚皮表面的水流情況。快皮II比快皮減少了4％的摩擦阻力。

鯊魚皮的出現(xiàn)使人們看到泳衣上的科技含量已經(jīng)達(dá)到了之前所不能想象的地步，在不斷發(fā)展的高科技幫助下，明天的泳衣會是什么樣子呢?這真是一個(gè)難以想象的問題。

給我一個(gè)支點(diǎn)，我將撬動世界記錄

1961年到1981年，撐桿跳高的世界紀(jì)錄從4.83米升至5.81米，1994年俄羅斯著名選手布勃卡更將世界紀(jì)錄提高到6.14米。短短30年中，撐桿跳運(yùn)動世界紀(jì)錄的突飛猛進(jìn)的背后聳立著高科技巨人的背影，撐桿跳高沙皇布勃卡便是在玻璃纖維、合成樹脂及超柔軟、超強(qiáng)度纖維等混合制成的現(xiàn)代化撐桿的幫助下躍過6.14米。6.14米，這相當(dāng)于跳過了一只長頸鹿!

撐桿跳源自于英格蘭一種民間的運(yùn)動，人們利用木桿在溪流縱橫的沼澤地中助跑撐起木桿一躍而過。因此，撐桿跳高在剛進(jìn)入田徑項(xiàng)目時(shí)，使用的是木桿。但由于木桿硬而脆，沒有彈性。不能很好地將參賽隊(duì)員的水平速度轉(zhuǎn)換成垂直勢能，男子運(yùn)動成績僅2.29米。很不理想。

上世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)竹竿既韌且輕又有彈性，是很好的撐桿跳高工具，于是就用它替代木桿運(yùn)用到正式比賽中。這一改革，大大提高了運(yùn)動成績。從1912年到1941年的30年間，共有10人16次利用竹竿創(chuàng)下了新的世界紀(jì)錄。日本是竹資源豐富的國家，對竹竿的加工有著獨(dú)特的工藝。憑著這點(diǎn)優(yōu)勢，日本撐桿跳高名將西田休平在1932年奇跡般地越過4.3米，以1厘米的優(yōu)勢險(xiǎn)勝美國撐桿跳好手米勒。

二戰(zhàn)前后，西方國家運(yùn)動員在無法獲得日本竹子的情況下，不得不改而使用金屬作為撐桿的材料，金屬撐桿雖然勉強(qiáng)使西方運(yùn)動員的成績和使用竹竿的日本選手保持在同一水平線上，但卻很難再取得新的突破。

撐桿的質(zhì)地問題首先在材料科學(xué)發(fā)達(dá)的美國得到突破：在充分研究撐桿跳高項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)后，運(yùn)用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的金屬加工工藝，美國率先研制出了輕質(zhì)合金撐桿。合金重量輕、彈性好，它幫助美國運(yùn)動員一舉打破日本人撐桿跳的優(yōu)勢。1942年，美國人瓦塔姆創(chuàng)造了4.77米的世界紀(jì)錄，使竹竿相形見絀進(jìn)而迅速退出撐桿制造領(lǐng)域。

盡管合金材料的撐桿均勻性好，擁有彈性模量大、不易彎曲等特點(diǎn)，但是彈性模量大又略顯硬的撐桿在插入插穴時(shí)，會產(chǎn)生很強(qiáng)的反沖力。這一特點(diǎn)要求撐桿跳高運(yùn)動員的上肢肌肉發(fā)達(dá)，力量強(qiáng)大，以便控制撐桿。而“令

人沮喪”的是，運(yùn)動員的力量強(qiáng)了體重便會增加，較大的體重反過來又成為影響撐桿跳高運(yùn)動成績提高的障礙。

20世紀(jì)50年代末期，科技人員將玻璃纖維編織成圓筒后與有機(jī)樹脂粘合，再經(jīng)過成形和高溫定型后制造成玻璃纖維復(fù)合桿，這種復(fù)合桿一推出便成為撐桿跳高運(yùn)動員得心應(yīng)手的武器。它可承受的強(qiáng)力大，彈性好，重量輕且經(jīng)久耐用。1960年，美國運(yùn)動員靠這種新武器一舉飛過了4.98米的高度。1963年，世界紀(jì)錄又被刷新4次，共提高了26厘米。憑借這一技術(shù)優(yōu)勢，美國人始終占據(jù)絕對實(shí)力，壟斷了60年代和70年代20年撐桿跳高項(xiàng)目的最好成績。

20世紀(jì)80年代開始，由于歐洲率先將多種高性能纖維應(yīng)用于復(fù)合材料撐桿上，撐桿跳的優(yōu)勢開始轉(zhuǎn)向歐洲。1985年前蘇聯(lián)選手布勃卡用新型碳纖維撐桿首破6米大關(guān)。緊接著人們又征服了一個(gè)又一個(gè)驚人的高度。

跳高運(yùn)動產(chǎn)生以來，撐桿的材料先后經(jīng)歷了木桿、竹竿、金屬桿和玻璃纖維桿4個(gè)階段，每一種新材料的使用都對當(dāng)時(shí)的運(yùn)動成績產(chǎn)生了重大影響，每一次成績飛躍的背后都離不開科技的幫助。

與秒表，皮尺說再見

競技體育的公平精神通過精確、精確、再精確的比賽結(jié)果得到完美闡釋。千分之一秒就可以決定比賽勝負(fù)的激烈競爭，令高科技電子裁判設(shè)備大放異彩，它們憑借銳利的“眼睛”，聰慧的“耳朵”，敏感的“觸手”成為奧運(yùn)會賽場上最公正、最鐵面無私的“大法官”。

1912年斯德哥爾摩奧運(yùn)會，電子計(jì)時(shí)器和終點(diǎn)攝影設(shè)備被首次應(yīng)用于奧運(yùn)賽場。電子計(jì)時(shí)器能將比賽時(shí)間的記錄精確到1/10秒，從而解決了傳統(tǒng)裁判手段誤差大的缺陷。終點(diǎn)攝影設(shè)備則可以幫助裁判員們做出更加準(zhǔn)確的裁定：在本屆奧運(yùn)會男子1500米比賽中，有兩名運(yùn)動員的計(jì)時(shí)成績相同，是依靠終點(diǎn)攝影照片才最終確定出名次。

1972年慕尼黑奧運(yùn)會的成績裁定系統(tǒng)采用了精確度更高的電子計(jì)時(shí)器，成績被精確至1/1000秒。本屆奧運(yùn)會上，有“投擲運(yùn)動員魔鏡”之稱的激光測距儀和自動測試顯示技術(shù)也被首次采用，它們準(zhǔn)確、快速和自動化，使奧運(yùn)會比賽成績的裁定更加準(zhǔn)確、客觀，更具權(quán)威性：此屆奧運(yùn)會男子400米個(gè)人混合泳第一名瑞典的貢·拉爾松，僅比第二名美國的蒂·麥基快2/1000秒；射擊項(xiàng)目小口徑步槍60發(fā)臥射比賽中，朝鮮李浩準(zhǔn)最終以599環(huán)打破了世界紀(jì)錄，可起初裁判只算了596環(huán)，后來經(jīng)過一種首次使用的特殊儀器檢查，確定成績是599環(huán)。

伴隨著科技的發(fā)展，高科技裁判設(shè)備也越來越多地出現(xiàn)在奧運(yùn)會賽場，出現(xiàn)在各個(gè)比賽項(xiàng)目中。

短跑比賽時(shí)，運(yùn)動員在發(fā)令槍響之前離開起跑蹬板，或是在鳴槍后1／10秒內(nèi)有動作反應(yīng)，都將被視為搶跑。1996年亞特蘭大奧運(yùn)會時(shí)，采用了最新科技，將裁判系統(tǒng)和起跑蹬板之間用無線或有線進(jìn)行連接，監(jiān)測參賽運(yùn)動員對蹬板的壓力，以準(zhǔn)確判斷是否有人犯規(guī)。英國短跑名將克里斯蒂便是在這些“電子眼”的監(jiān)督下，因3次搶跑犯規(guī)被判罰離開男子百米決賽。設(shè)備顯示，克里斯蒂第二次搶跑時(shí)僅僅快了0.015秒，憑肉眼是無法識別的，但是卻沒有逃過監(jiān)視器的“電子眼”。

2000年悉尼奧運(yùn)會馬拉松、鐵人三項(xiàng)、競走和公路自行車等很多長距離比賽中，高科技裁判設(shè)備改變了之前觀眾只能看到起跑和沖刺的局面，首次實(shí)現(xiàn)了全程監(jiān)控參賽選手。比賽時(shí)，選手們在鞋帶上掛有一個(gè)5克重的微型“異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)”芯片，它用來向每5公里一個(gè)的天線發(fā)射信號，通過天線的信息傳輸，及時(shí)向賽場外的負(fù)責(zé)人、新聞媒體和電子計(jì)分板通報(bào)比賽已經(jīng)進(jìn)行的時(shí)間和選手此刻的位置。在一些比賽中，這種芯片則會被縫在衣服或者號碼牌上。

賽艇比賽中也有高科技裁判設(shè)備的身影：賽艇上安裝有船用記錄航行的“黑匣子”，它內(nèi)設(shè)“全球定位系統(tǒng)異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)”，可以發(fā)射衛(wèi)星信號以確定賽艇位置，誤差范圍僅為1米。不僅如此，賽艇賽道的水流速度還可以控制，觀眾可以看到既安全又充滿刺激的比賽。

2004年雅典奧運(yùn)會是迄今為止奧運(yùn)史上科技含量最高的一屆奧運(yùn)會。在這屆奧運(yùn)會上，孟關(guān)良和楊文軍以0.027秒的微弱優(yōu)勢奪得了中國皮劃艇在奧運(yùn)會歷史上的首枚金牌。由于實(shí)力非常接近，比賽剛結(jié)束時(shí)兩人并沒有意識到已經(jīng)奪冠，幾分鐘后，終點(diǎn)計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)拍攝的圖片令中國水上人喜笑顏開。此計(jì)時(shí)系統(tǒng)是自動操作的，只有終端計(jì)時(shí)采用手動，并且系統(tǒng)同起點(diǎn)的起航器通過無線傳輸連接，比賽一開始，數(shù)據(jù)就自動傳輸?shù)较到y(tǒng)。此系統(tǒng)1秒鐘可以拍攝1000張圖片，一旦出現(xiàn)成績及其接近的情況，通過放大圖片就能分辨出抵達(dá)終點(diǎn)的先后順序。此外，系統(tǒng)還可以迅速將數(shù)據(jù)傳給電視、網(wǎng)絡(luò)和裁判，堪稱多面手。由于良好的效能，此系統(tǒng)在北京和倫敦奧運(yùn)會中都將繼續(xù)使用。

責(zé)任編輯常汝先