飞一般的速度从哪里来

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2014年8月，第二届夏季青年奥林匹克运动会（简称青奥会）将在南京举办。来自全球的最有天赋的青年运动员，将在竞赛场上一决高下。

人们期待着青奥会的到来，同时不禁回想起2012年在伦敦举办的第30届夏季奥运会的盛况。在那一届奥运会中，有百米9秒63的超人速度（牙买加选手博尔特），也有举起相当于自身体重2倍多重物的惊人力量（中国选手吕小军）。这些竞赛场上的“超人”，身体里到底蕴藏着什么不为人知的秘密呢？人类的运动极限究竟能到何种程度呢？本刊特开青奥会专题栏目，让我们通过最新的运动科学，逐个揭开这些“超人”的秘密吧！

青奥会小知识

青奥会是一项专为年轻人设立的体育赛事，融合了体育、教育和文化等领域的内容，并将为推进这些领域与奥运会的共同发展而起到一种催化剂的作用。

青奥会与奥运会相同，也是每4年举办一届，分为冬季青奥会和夏季青奥会。2010年8月，新加坡举办首届夏季青年奥运会。2014年的夏季青奥会举办权花落南京。

缩短1秒竟然花了100年

男子百米短跑，短短10秒之内，电光火石，高下立见。在众多的竞技项目中，它是最直接测试人类身体“性能”的一个项目。

根据国际田联的资料，在1914年首批公布的各项田径世界纪录中，男子100米最好的成绩为10秒6，这是美国运动员利平科特在1912年瑞典举行的第5届奥运会100米预赛中创造的。当然，纪录就是用来不断打破的。2009年牙买加的博尔特创造出了百米9秒58的惊人纪录，这个纪录到目前还未被打破（截止到发稿时间）。100年的时间，人类在百米赛跑上只缩短了大约1秒钟。

如果简单地算一下，会发现百米赛更新世界纪录的步伐是每10年约0.1秒。但是在历史长河中，却涌现出了很多的著名选手。比如美国的杰西·欧文斯，他创造的10秒2的百米成绩，在20年间没人能够超越。

近年来有种看法认为，运动员的身体结构已经非常接近竞技项目适合和需要的状态。另外，跑步的技术、辅助道具和设备等也都在不停地更新进步。那么，以后百米赛的纪录还会继续打破吗？世界纪录到底能达到什么样的程度呢？

极限速度在哪里？

1978年，使用以0.01秒作为单位的电子计时器记录的时间开始得到认可。另外，具有推斥力特性的塑胶跑道，在1968年墨西哥奥运会上开始投入使用。同时，也开发出了跟塑胶跑道相适应的钉子鞋。这些改进，对百米赛成绩的提高起到了多少作用，没人知道。不过，很明显的是，百米赛的世界纪录一直在改变着。

实际上，研究运动科学的科学家们一致认为：科学地预测世界纪录的极限是非常困难的。其中一个理由是，世界纪录不是能够寻求一般法则的科学对象。那么，如今的世界纪录到底能够达到多少呢？它的极限又在哪里？

博尔特曾信心十足地公开说他可以突破9秒4的大关，很多专家也发表了肯定的看法。不过，谁也说不清9秒4是否能被突破，以及什么时候能被突破。

“起跑”的科学

2011年，在韩国大邱举办的世界田径锦标赛中，有这么一幕令人难忘：在100米短跑决赛中，发令枪响起，运动员们向终点飞奔而去，百米飞人博尔特却仰望天空脱掉运动衣……因为在这场比赛中，博尔特被判定为抢跑而丧失比赛资格。

根据国际田联的规则，运动员在发令枪响前做出起跑反应，或者是发令枪响后起跑反应时间小于0.1秒，就是抢跑。说起为什么定为“0.1秒”的缘由，那是因为从感知声音的耳神经开始，经由脑部然后往肌肉传送信号要花100毫秒（即0.1秒）的科学考虑。但是，国际田联主导的一份研究报告却指出，起跑的反应时间应该可以缩小到80～85毫秒。

起跑的反应时间究竟是如何算出来的呢？

从听到发令枪开始起跑，信号的粗略传送路径是按照以下次序的——

1耳朵（听觉神经）2脑干3大脑的听觉区4大脑的运动区5脊椎6肌肉。

从1耳朵到2脑干、从5脊椎到6肌肉所花费的时间，经过测试，基本上是能确定下来的。但是从2脑干到5脊椎，这个过程中大脑是如何工作的，人们至今还不清楚，因此这个过程也被称为“黑匣子”。在人脑内依次传递信号的过程，其中还包括时间损耗，这个时间大约为10毫秒。也就是说，如果大脑内信号可以没有任何时间损耗地传送，到达5脊椎的时间是可以缩短10毫秒的。除此之外，如果使用腰上的肌肉来发力起跑的话，又可以再缩短10毫秒。那么，在下图中我们可以看到，在有时间损耗状态下的起跑反应为100毫秒，而在无时间损耗状态下的起跑反应为80毫秒。

现在，科学家尝试用一些方法来解开大脑的运动区的传送过程，其中有用磁气刺激的方法。另外，我们还可以了解到，目前想通过训练使大脑内的传送更快捷的可能性还比较低。

那么，究竟怎样才能判断抢跑呢？

比赛开始时预备起跑的区域安装着压力传感器。传感器只要检出在0.1秒内有一定数值以上的压力，就判定为抢跑。不过，也有专家认为，根据脚尖动作做检定的方法并不一定准确。因此，已经有一些专家建议用新的判定方法，比如用高速照相机进行全身摄影。