運動極限

專家說，到2027年，一般運動項目的世界紀錄將達到人體極限，到2060年，百米賽跑的紀錄將划入以千分之一秒作為尺度的時代，馬拉松速度將以減少百分之一秒為目標，而舉重比賽的增重也精確到“克”了。即便如此，每次微小的紀錄突破也可能要間隔50年的時間。到那時，破紀錄在競技運動的重要性將降低，而競技的方式和比賽的質量將成為關鍵指標。那麼人體運動極限究竟是多少？是什麼生理因素影響著人類的運動極限呢？——逼近極限——人體潛能已發揮99%法國生物運動醫學和流行病學研究所的專家們對1896年現代奧林匹克運動誕生以來所創造的3260項世界紀錄進行了整理和分析。結果發現，人體潛能在100多年前只發揮了75%，但到今天已被激發到99%。研究者對田徑、自行車、舉重、游泳和速滑5個大項作了進一步分析，得出的結論是，以挑戰人體極限為終極目標的人類競技運動很快將面對“極限之牆”。創紀錄已進入減速期事實上，人類破紀錄的速度幾十年前已經放緩。最明顯的例子莫過於田徑中的男子100米項目。在1896年首屆現代奧運會上，世界上第一個男子100米紀錄誕生了，成績是12秒。僅過了8年，世界紀錄就縮短了1秒，在上世紀60年代以前，100米紀錄在被頻繁的更新，但之後突破世界紀錄就進入了以百分之一秒作為尺度的時代，破記錄難度越來越大。從1960年至今，人類經過50年蝸牛般的推進僅把世界紀錄向前挪動了0.22秒。此前的研究也表明，現在運動員破紀錄越來越依賴於偶然性了。以田徑的男子1500米為例，1998年，這個項目沉睡了15年的世界紀錄被打破，成績為3分26秒。而在那漫長的15年中，該項目上的頂尖運動員的成績時好時壞，根本沒有一種總體向上的趨勢。科學家們預計，在未來的10多年中，1500米的成績將依然如故。絕大多數的競技體育項目都有世界紀錄，而現代體育發展至今，多數世界紀錄已經越來越難於被刷新，愈發接近人體運動極限。——生理探秘——人體運動極限是由怎樣的生理生化原因形成的？為什麼男子百米的世界紀錄是9秒74，而不是5秒74呢？短時間運動受供能系統限制這要從人體的供能說起。從生物化學的角度講，人體內的供能系統分為三種：磷酸元(ATP-CP)功能系統、糖酵解供能系統和有氧代謝供能系統。人體肌肉中儲藏著多種能源物質，根據運動項目所要求的供能效果、運動強度、運動持續時間等因素，以不同能源物質為能量代謝起點的三種供能方式按照一定順序和相應比率被選擇性利用，進行能量供應。由單一系統供能的情況是不存在的。一般來講，在數分鐘之內的短時間、大強度運動中，人體主要依靠磷酸元和糖無氧酵解來供能。隨著運動時間的延長，身體內的糖、脂肪、蛋白質就在氧氣充足的情況下開始分解產能。在有氧代謝功能系統中，大強度運動1—2小時，肌糖原才接近耗盡。脂肪儲量豐富，可以維持更長時間的運動，理論上其時間不受限制。臨時供能只維持10秒肌肉活動那麼人體系統又和運動極限有什麼關係呢？我們以100米跑為例。人體運動是藉助骨骼肌的收縮來完成的，骨骼肌收縮實際上就是將機體能量代謝產生的化學能轉變為機械能的過程，而這個過程中唯一的直接能源物質就是一種含有高能磷酸鍵的有機化合物——ATP。100米跑是典型的短時間極量運動，象徵著人體儘快向前運動的極限能力。其極限強度決定了身體要以動員速度快、單位時間內輸出功率最高的無氧代謝系統供能，肌肉以人體儲備非常有限的ATP、CP供能為主。ATP釋放能量供肌肉收縮的時間僅為1—3秒，CP在合成ATP后釋放能量，其供能時間為5—8秒，一旦超過8秒，人體就要啟動糖酵解系統參與供能。人們挑戰速度極限，就是要盡量消耗ATP-CP，力爭減少糖酵解參與供能，ATP—CP系統綜合換算下來可維持10秒肌肉活動，所以人類百米跑的時間應該在10秒左右。其他項目也同理可證，人體不同的能源系統的供能能力決定了運動能力的強弱，也相應決定了運動極限。當然，隨著科學技術的發展，人們在挑戰極限的道路上始終不斷前行。——克服極限——儘管人的體能肯定有一個極限，但是如今就算運動員不服用提高成績的藥物，他們也能不斷地找到克服體能極限的辦法。他們是怎麼做到的呢？基本上可以歸結為以下三個方面的進步：更好的裝備、更好的訓練方法以及更多地激發出運動員的潛能——基因賦予他們的能力。更好的運動裝備那些需要使用裝備的比賽，如自行車、高爾夫球、撐桿跳，運動器械的進步已經使得運動員的成績有了驚人的提高。運動服裝也得到了改進，游泳運動員們穿的特殊服裝可以減少水的阻力，滑雪、自行車等運動員穿的特殊材料製成的服裝可以減少風的阻力。技術的進步來得太快，運動管理機構也開始就此制訂相應的規範。例如，用碳纖維和昂貴的材料製作的輕質自行車，比賽時競爭優勢十分顯著，所以國際自行車聯合會規定參賽運動員的自行車重量不能低於6.8千克或15磅。再以速滑為例。1998年冬奧會上，運動員開始使用可脫離式冰刀，冰鞋的後跟與刀刃分離，使得運動員向下用力時更能使上勁，產生了更高的加速度。不斷提高的訓練技巧現在，很多體育運動比如長跑、跳高、游泳和舉重等，成績的提高更多地是依賴訓練。弗吉尼亞詹姆士·麥迪遜大學人類運動表現實驗室的麥克·桑德斯正在尋求打破極限的方式，他發明了一種含有蛋白質的新型運動飲料，他希望喝了這種飲料能夠使運動員的訓練更刻苦、訓練的持續時間更長久。“實際表明，至少在耐力上，我們看到了明顯的進步。”桑德斯說。“更重要的是，我們已經看到肌肉損傷減少了，而肌肉的修復增加了。大多數競技運動員都能夠盡全力去訓練，不必擔心身體會累垮。如果這種飲料讓他們能夠再刻苦訓練一點兒，那麼這就意味著他們的身體極限會延長的更遠一點兒。”利用基因改造人體更好的裝備、先進的訓練技術讓運動員得到了全面的提升，似乎那些遺傳異常的人也能夠找到適合他們的比賽。在不遠的將來，科學家們將會找到讓運動員利用自己的基因塑造肌肉群或者創造輸氧血紅蛋白細胞的方法。這些方法會使用某些化學成分讓一個基因啟動或停止，以便能增加或減少蛋白質的生成。那時候，一些人可能會利用技術讓自身變得更大更強壯。■新聞緣起“更快、更高、更強”的口號一直激勵著無數運動健兒向新的目標發起衝擊，但半個世紀后，這也許將變為我們只能仰望的理想。法國科學家經過多年研究后宣稱，人類競技水平已經逼近生理極限，2060年後再創造世界紀錄的可能性微乎其微。研究還顯示，不同運動項目邁向極限的速度並不是同步的，而會是分批到達。就破紀錄的可能性而言，女子撐竿跳的未來最光明，游泳項目也有較大提升空間，但田徑將會是首先“觸頂”的項目之一，男子百米無論如何也無法跑到9秒。