科学怎样创造运动的优胜者

更新时间:2024-03-13 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:33029 浏览:155223

里克麦金尼把他的47磅的弓拉开,一支碳石墨箭贴近他的面颊,脑电图导线从他的头顶垂下来.他身在科罗拉多州斯普林斯的美国奥林匹克训练中心,眼睛似乎漫不经心地盯着眼前高耸的巍峨的派克斯峰.突然间,他放了箭,箭正中98.6码开外靶面的黄心.亚利桑那州立大学体育科学家丹尼尔兰德斯博士原来注视着脑电图监测器,这时拾起头来,笑了,满意地点点头――麦金尼在射箭过程中确实没有思考,荧光屏显示他的大脑左半球脑电活动下降.

每年有许多美国运动员到美国奥林匹克委员会主办的两个奥林匹克训练中心受训(另一个中心在普莱西德湖).麦金尼和他们都发现,光靠苦练俯卧撑和大运动量的跑步已不足以在世界级比赛中竞争.现在,人们利用全国各地的专家们在生物力学、运动心理学、生理学和有关方面所取得的研究成果,对运动员们进行活组织检查,各项指标都用数量表示并予以监测,然后由全国各地的教练根据给人深刻印象的一组试验的结果予以训练.美国进军奥运会的历史上,从来没有这样刻苦地把科学应用于体育运动.

三年前,麦金尼由射箭运动全国管理机构派往奥林匹克训练中心去改善他的成绩.凡是表现出有希望在奥运会训练中心接受科学的训练后提高成绩的运动员都由各运动项目的全国管理机构派去那里受训,一般在两周到8周(奥林匹克训练中心也派出专家到基层的训练营去指导).奥林匹克训练中心可同时接待多达600名运动员.

麦金尼立即开始同生物力学和计算机系统部主任查尔斯迪尔曼博士一起工作.迪尔曼博士的工作是应用力学工程原理来研究体育运动.迪尔曼说:“我们把人体当作一部机器来观察.对我们来说,肌肉和四肢是滑轮和杠杆,有其可以测量的转动惯量和扭矩.我们希望为每项体育运动的每一个动作找到某种接近于最理想的身体动作,如冰球运动员如何能够在冰上最有效地加速,跳高运动员在跳越横竿时如何最大限度地转体.”

迪尔曼研究了麦金尼的行动的3个方面:他的身体稳定性、他的瞄准动作和他的器械怎样动作.分析用的工具有压力平台(测定每只脚支承重量的变动情况)和3架16毫米高速照相机,用于拍摄射箭手瞬间的动作.

迪尔曼说:“当时里克的问题之一是他的水平稳定性差,他需要加强臂力,以便形成一个完全稳定的底座,放箭时可以做到十分平稳.我们获悉,他的胳臂颤动1毫米,就会在90米开外的靶上造成9厘米的误差.在奥运会上,一两次这么大的误差就会使你失去比赛资格.”

麦金尼还有一个比较常见的问题:经常头痛.分析表明,头痛是当他瞄准靶时,那只不瞄准的眼睛周围的肌肉紧张引起的.运动科学家兰德斯博士在麦金尼的那只眼睛旁边放了电极.当麦金尼紧张时,一个声频反馈器就发出声响提醒他放松.此后,他的头痛消失了.


兰德斯是把脑电图监测器用于体育运动研究的先驱者.他还开始测量麦金尼射箭时脑的活动.他出人意料地发现:当这位射箭手射出最好的成绩时,他的左脑显示电活动减少,这时管事的是他的右脑,即主管直观功能的脑半球.

兰德斯博士认为,他的脑电图监测器研究的实际应用,说明了运动员如何在比赛的不同瞬间使用脑的不同部分.他希望收集足够的数据以帮助新运动员获得象麦金尼那样的老练的运动员的天赋能力,能主动提高或降低脑电活动达到最适于出成绩的水平.兰德斯说:“我们发现,在某些瞬间,分析的、想策略的左脑是体育运动中最重要的;但是做一些空间的、直觉的活动时,最好停止左脑的活动,让右脑的‘自动驾驶仪’接替工作.在我所研究的运动中,右脑在空间定位任务时接替工作,这个任务太快太复杂,不是左脑所能做到的.”

至于麦金尼,他对这些结果感到高兴.他说:“无疑的,应用尖端技术的分析使我的得分增加了.我同兰德斯和迪尔曼协作前,在98.6米射箭中,我的成绩是285环到295环之间,满分是360环.今天,我的成绩在305环到310环之间.世界纪录是322环.

这样的进展是酝酿了近几十年才取得的,是人们知道东欧运动员在体育科学方面长期领先而奋起直追的结果.1976年,科罗拉多州立大学心理系主任理查德苏因博士随美国队前往奥运会,他发现其他队都有随队的心理学家,这使他感到震惊.今天,苏因博士同他的学科的其他人一起同奥林匹克训练中心协作,编制有资格协助美国队的心理学家的名单.他们还制定临床计划和研究计划.

苏因说:“在美国,运动心理学现在开始应用各种技术来帮助田径运动员.生物反馈不过是其中的一小部分;其他技术包括紧张控制、使注意力集中、做放松体操和目测技术等等.”

除了在生物力学和运动心理学方面的进展外,美国奥林匹克委员会的科学家们在应用运动生理学的新成果帮助耐力项目的田径运动员在训练和比赛期间跑出最理想的速度.让一个运动员踩踏车,量他的脉博,并分析呼吸状况,就能确定身体能够吸入的氧气的最大数量.这个数字叫作最大耗氧量.是以毫升/每公斤体重表示的.对一般人来说,这个数字为40~50毫升/公斤,对一个世界级男子田径运动员来说,这个数字可高达85毫升/公斤.

例如,耐久的赛跑运动员要做到跑的速度尽可能接近于达到他们最大的耗氧量.但是如果跑得太快,肌肉细胞的供氧就会不足.在细胞里,氧是用于“燃烧”葡萄糖,释出作肌肉收缩的能量的.当供氧不足时,就通过缺氧代谢作用供应额外需要的能量.然而,这就产生乳酸,乳酸迅速引起肌肉疲劳.踏车试验可以查明最大耗氧量和肌肉何时开始在缺氧情况下工作,运动员可以据此确定他最高能跑多快而不产生大量会引起疲劳而妨碍成绩的乳酸.这在训练和比赛中都是有帮助的.

在哈佛大学医学院新成立的神经内分泌学实验室,正在执行美国奥委会的一项非常重要的研究计划.在这个实验室,查尔斯切斯勒不让运动员睡觉来观察激素的有节奏的释出和运动成绩之间的关系.

他在研究的最重要项目之一是皮质醇,皮质醇是肾上腺产生的,也就是所谓紧张激素,它的产生数量每天有明显的变化,通常我们在早晨醒来的时候最高.用曲线表示一个运动员每天产生皮质醇的变化,也许有可能确定他的身体最适于体育活动时的锻炼时间.切斯勒说:“我们的工作是基于这样的设想:每个运动员可能在一天当中某些时间具备出成绩的最理想的条件组合,这个时间可能是因人而异的.”

(文敏译自1984年8月号美国《科学文摘》)

编者注:23届奥运会射箭比赛只有男女全能两项,麦金尼得男子全能第二名,2,564环.

第一名是美国选手佩斯,2,616环.

(徐燕摘自《环球》1984年第10期)

相关论文范文