科技伴奧運(yùn)同行

科技之光

在我們這個(gè)充滿“不確定性”的地球上，4年一度的奧運(yùn)會(huì)大體是可以“確定”的。雖然全世界的國(guó)家、民族、宗教之間存在著種種差異、矛盾和紛爭(zhēng)，但卻都把奧林匹克精神視為普世價(jià)值和共同理念，從這個(gè)意義上來說，奧運(yùn)會(huì)稱得上是全人類的“最大公約數(shù)”了。也許只有在高高飄揚(yáng)的五環(huán)旗下同場(chǎng)競(jìng)技時(shí)，人類才能最直接和深刻體驗(yàn)到，我們屬于這個(gè)行星上的同一個(gè)物種。

古希臘奧運(yùn)會(huì)遺址的石碑上，漫滅的文字訴說著遙遠(yuǎn)的繁盛與輝煌。來自奧林匹亞的火種,則昭示著現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)是古奧運(yùn)會(huì)的“涅磐”和重生。今天世界上很少有人對(duì)奧運(yùn)會(huì)無動(dòng)于衷，因?yàn)樗鼛缀跞菁{了人類全部的天性和所有的情感。另一方面，現(xiàn)實(shí)生活中無法實(shí)現(xiàn)的“公正與平等”卻被奧運(yùn)會(huì)奉為圭臬，而制定“游戲規(guī)則”成了一切社會(huì)秩序的基石?！艾F(xiàn)代奧林匹克之父”顧拜旦當(dāng)初絕對(duì)不曾料及，他的貢獻(xiàn)會(huì)成為這個(gè)世界最珍奇的文明果實(shí)、最宏大的國(guó)際交流與最壯闊的和平運(yùn)動(dòng)（圖１）。

（１）1904年圣路易奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)

回望早期的奧運(yùn)會(huì)，要說有“恍若隔世”之感的確毫不夸張。我們恰好從體育這個(gè)特殊的尺度上，看到一個(gè)“世紀(jì)”的距離到底有多遠(yuǎn)。而帶來這一“天壤之別”的主因，便是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。意味深長(zhǎng)的是，現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)辦的初始動(dòng)機(jī)，恰恰是為了擺脫工業(yè)社會(huì)技術(shù)的異化和人的主體地位缺失，呼喚人的自然屬性回歸。但百年奧運(yùn)卻走過了一條不斷與科技結(jié)合，直到對(duì)科技高度依賴的道路。這究竟是邏輯的困境，還是歷史的必然？

（２）1936年柏林奧運(yùn)會(huì)歐文斯在起跑穴中起跑

1936年柏林奧運(yùn)會(huì)，田壇巨星歐文斯在煤渣跑道上為自己的起跑精心“挖坑”而花去十多分鐘時(shí)間（圖２）。我們很難設(shè)想如果歐文斯跑在今天全塑膠的“塔當(dāng)”跑道上會(huì)創(chuàng)造什么成績(jī);當(dāng)年跳高的橫桿上搭一塊白毛巾，那是為了讓運(yùn)動(dòng)員在暮色蒼茫中能看清橫桿高度，而落地時(shí)更沒有今天“海綿包”上“軟著陸”的瀟灑（圖３）;體操運(yùn)動(dòng)的開拓者們沒趕上在安裝了彈簧和橡膠立柱的地板上騰跳；綠茵場(chǎng)的前輩在泥濘中鏖戰(zhàn)時(shí)更不會(huì)奢望有活動(dòng)草坪與整體移動(dòng)的足球場(chǎng)。和昨天的金牌得主相比，今天奧運(yùn)冠軍們的自然體能未必有明顯的增強(qiáng)。我們運(yùn)動(dòng)成績(jī)的不斷突破，很大程度上依靠運(yùn)動(dòng)環(huán)境和條件的改善，而一個(gè)時(shí)代科學(xué)技術(shù)搭建的舞臺(tái)，最大限度調(diào)動(dòng)和發(fā)揮了人體的潛能。

（３）1900年巴黎奧運(yùn)會(huì)跳高比賽橫桿上搭了一塊白毛巾

如果說體育技術(shù)有高下優(yōu)劣之分的話，鑒別標(biāo)準(zhǔn)只能是符不符合科學(xué)原理。人雖然貴為“萬物之靈”，但人體的一切運(yùn)動(dòng)卻必須遵循基本的力學(xué)規(guī)律。隨著跨越式、剪式、滾式、俯臥式跳高的演進(jìn)，身體重心升起同樣高度卻可以越過更高的橫桿，到了福斯貝里發(fā)明“背越式”，運(yùn)動(dòng)員的重心甚至可以從橫桿下鉆過去，既往跳高的大部分經(jīng)驗(yàn)從此一筆勾銷。三級(jí)跳遠(yuǎn)中的“跑跳式”將有效水平速度保持到最后一跳，因此取代了“高跳型”技術(shù)；長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中身體勻速直線性更好的“梅花鹿”式跑取代了大起大落的“袋鼠式”跑和快慢不均的“駝鳥式”跑；鉛球投擲中加長(zhǎng)做功距離的背向滑步技術(shù)取代墊步技術(shù)；體操和跳水動(dòng)作中對(duì)身體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確把握，帶來了花樣百出的空翻和旋轉(zhuǎn)；跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)中兩只滑雪板呈V字形排開能在空氣中獲得更好的升阻比，因此取代了滑雪板的平行姿勢(shì)。體育器械的運(yùn)動(dòng)更是力學(xué)定律最直觀的演示，標(biāo)槍滑翔性的提高帶來成績(jī)的不斷刷新，但霍恩把手中的“飛行器”投擲到104米開外而威脅到賽場(chǎng)安全時(shí)，科學(xué)又能“略施小計(jì)”將標(biāo)槍重心前移4厘米而“勒住”投擲的“韁繩”；旋轉(zhuǎn)中的馬格努斯力創(chuàng)造了神奇的香蕉球、弧圈球。體育技術(shù)的每一項(xiàng)進(jìn)步，無不伴隨著對(duì)運(yùn)動(dòng)力學(xué)更深刻的理解和應(yīng)用，從而改變著體育競(jìng)賽的形態(tài)和面貌。

（４）碳纖維撐竿在撐竿跳高中被廣泛應(yīng)用

人類文明因勞動(dòng)使用的材料而劃分為石器時(shí)代、青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代，奧運(yùn)百年間體育器械材料的變革同樣具有劃時(shí)代意義。一個(gè)經(jīng)典的例證是撐竿跳高的變遷。當(dāng)竹竿、金屬竿取代堅(jiān)硬沉重、沒有彈性的木竿，撐竿跳高的成績(jī)?cè)?jié)節(jié)攀升。待到輕巧而富有彈性的玻璃纖維、碳纖維竿問世后，由于助跑速度的增加和動(dòng)能、勢(shì)能轉(zhuǎn)換效率的大幅度提高，帶來了撐竿跳高成績(jī)戲劇性的突破，烏克蘭選手布勃卡把人類體育運(yùn)動(dòng)的高度上限標(biāo)定到6.14米;（圖４）鋁合金、鈦金屬取代鋼鐵，特別更輕、更強(qiáng)的碳纖維廣泛使用后，自行車幾乎發(fā)生脫胎換骨的變化（圖５），賽艇、雪橇、滑雪板等運(yùn)動(dòng)器械也為之面目一新。碳纖維制成的網(wǎng)球拍、羽毛球拍不但強(qiáng)度增加重量減輕并且“甜點(diǎn)”擴(kuò)大；海綿拍的登場(chǎng)對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)的意義更不待言。“工欲善其事，必先利其器”，新材料、新工藝給體育運(yùn)動(dòng)帶來了翻天覆地的變化。

（５）自行車比賽如今用的是全碳素自行車

運(yùn)動(dòng)員的“行頭裝束”更有著鮮明的時(shí)代印記。奧運(yùn)會(huì)初創(chuàng)的年代，選手們?cè)谫悎?chǎng)上都穿著日常生活的便裝，男子寬衣大袖，女子長(zhǎng)裙及地。經(jīng)過百年嬗變，運(yùn)動(dòng)服已經(jīng)成為服裝行業(yè)中的“獨(dú)立王國(guó)”，2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上，澳大利亞選手弗里曼穿著被稱為“第二層皮膚”的連體運(yùn)動(dòng)衣奪得400米跑金牌，她體驗(yàn)到了一種“切入空氣”的欣快（圖６）。號(hào)稱“魚雷”的泳壇名將索普身穿仿生技術(shù)的“鯊魚皮”游泳衣在400米自由泳中一路領(lǐng)先，泳裝表面微型棘齒產(chǎn)生的細(xì)小渦流能有效減少前進(jìn)中的“壓差阻力”。至于籃球明星喬丹腳下的“氣墊鞋”，短跑名將約翰遜的“金縷鞋”，瓊斯的“水晶鞋”，劉翔的“紅色魔鞋”，都為公眾津津樂道和耳熟能詳?，F(xiàn)代體育防護(hù)用具則從頭到腳，一直“武裝到了牙齒”。高科技新型材料和人體工程學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)的結(jié)合，共同打造了體育健兒的披掛、戰(zhàn)靴和征衣。

（６）2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)女子400米賽

對(duì)時(shí)間和距離的準(zhǔn)確計(jì)量是體育運(yùn)動(dòng)“可比性”的基礎(chǔ)。1896年第一屆雅典奧運(yùn)會(huì)上使用的手動(dòng)馬表，百米賽的計(jì)時(shí)誤差達(dá)0.2至0.5秒，這相當(dāng)于2米到5米的距離（圖７）。今天終點(diǎn)線上的攝像儀能通過每秒2000次的縫隙掃描，將計(jì)時(shí)精度提高到千分之一秒。起跑線上搶跑百分之一秒就會(huì)被“捉拿歸案”，游泳池終點(diǎn)觸摸屏則“一觸即發(fā)”并精確到毫秒。測(cè)量投擲、跳遠(yuǎn)距離的皮尺、鋼卷尺早已送進(jìn)了歷史博物館，激光測(cè)距儀能夠瞬時(shí)判讀出比賽成績(jī);靈敏的超聲風(fēng)速儀早已取代了機(jī)械風(fēng)速儀；在網(wǎng)球、羽毛球賽場(chǎng)上，雷達(dá)測(cè)速儀當(dāng)場(chǎng)顯示運(yùn)動(dòng)員擊球的速度;而明察秋毫的“鷹眼”則能隨時(shí)回放網(wǎng)球、足球在三維空間的運(yùn)動(dòng)軌跡和準(zhǔn)確落點(diǎn)。各種新穎別致的光電儀器在賽場(chǎng)上層出迭見，使運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的粗放式測(cè)量變得日益快捷、精準(zhǔn)和可靠。

（７）1896年第一屆雅典奧運(yùn)會(huì)上使用的手動(dòng)馬表

人類的體育運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。隨著對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)和無氧運(yùn)動(dòng)的深入了解，不同運(yùn)動(dòng)的供能機(jī)制日益明確清晰，“高原訓(xùn)練”有效增加了運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量和血液對(duì)氧的攜帶能力。不同種族和個(gè)體的肌肉結(jié)構(gòu)中，快速的“白肌”和耐久的“紅肌”天生有一定比例，適合不同類型的運(yùn)動(dòng)。遺傳的追尋、骨齡的辨析、皮紋的解讀，選材就是對(duì)“運(yùn)動(dòng)苗子”的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)。誠(chéng)然“沒有誰脖子上戴著金牌降生，但更多人卻生下來就注定得不了金牌”?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)為各類運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)選材提供了一整套量化的依據(jù)。

（８）在電腦上設(shè)計(jì)跳水動(dòng)作

計(jì)算機(jī)作為一切高科技的基本工具，對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的影響已經(jīng)無孔不入。競(jìng)賽場(chǎng)上常常“知彼難，知己更難”。1982年，美國(guó)隊(duì)就將中國(guó)女排歷次比賽的影像資料輸入計(jì)算機(jī)并分析出“戰(zhàn)術(shù)弱點(diǎn)”，使中國(guó)姑娘在遭到“暗算”后一度受挫。而運(yùn)動(dòng)員對(duì)自己的技術(shù)動(dòng)作往往“當(dāng)局者迷”，教練員也很難用肉眼辨別清楚，“計(jì)算機(jī)診斷”卻能定量分析出一招一式的缺陷。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控可以根據(jù)賽場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)在萬里之外“運(yùn)籌帷幄”；新動(dòng)作的設(shè)計(jì)往往先在計(jì)算機(jī)上構(gòu)思和演算，充分論證可行性和必要條件（圖８）。至于科學(xué)制定訓(xùn)練負(fù)荷，查閱世界優(yōu)秀選手和經(jīng)典賽事的檔案資料，更是計(jì)算機(jī)的“家常便飯”。美國(guó)上個(gè)世紀(jì)七十年代奧運(yùn)會(huì)上輸給蘇聯(lián)后，狠下決心在科羅拉多等地建立三個(gè)奧林匹克訓(xùn)練中心，配備最先進(jìn)的科研、訓(xùn)練設(shè)施，調(diào)集大批優(yōu)秀教練員和科學(xué)家，每年集訓(xùn)15000名拔尖運(yùn)動(dòng)員，成了美國(guó)“奧運(yùn)金牌的搖籃”。這種“大而全”的高科技密集體育訓(xùn)練基地已經(jīng)被德國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、日本、韓國(guó)爭(zhēng)相效法（圖９）。

（９）圖組:高科技密集體育訓(xùn)練基地

奧運(yùn)會(huì)之所以成為全人類普天同慶的“盛大節(jié)日”，首先要?dú)w功于電視的發(fā)明。而衛(wèi)星轉(zhuǎn)播則是早期奧運(yùn)和現(xiàn)代奧運(yùn)的分水嶺。當(dāng)一聲喝彩從五洲四海同時(shí)發(fā)出，幾十億人的目光聚焦到一個(gè)賽場(chǎng)，奧運(yùn)會(huì)獲得了前所未有的關(guān)注度。體育館里最好的“座位”也比不上這么多獨(dú)特、刁鉆的“機(jī)位”，全景、特寫、回放、慢放、跟蹤、疊畫、空中、水下、虛擬，千萬里外坐在家里沙發(fā)上的觀眾比親臨現(xiàn)場(chǎng)者更能“大飽眼?！?。轉(zhuǎn)播權(quán)的競(jìng)標(biāo)還使奧運(yùn)會(huì)從“捉襟見肘”搖身變成“財(cái)大氣粗”。今天奧運(yùn)會(huì)無論競(jìng)賽規(guī)則的修改，競(jìng)賽時(shí)間的安排，幾乎都以電視的“馬首是瞻”，收視率的高低甚至影響一個(gè)體育項(xiàng)目在奧運(yùn)會(huì)的生存。不要苛責(zé)奧運(yùn)會(huì)對(duì)電視的“屈從”和“討好”，這恰恰是奧運(yùn)會(huì)懂得了應(yīng)該走出體育界的圈子，成為一種最廣泛的人類活動(dòng)。

1896年第一屆雅典奧運(yùn)會(huì)僅有參賽國(guó)14個(gè)，運(yùn)動(dòng)員241人，其規(guī)模和今天一個(gè)普通中學(xué)的校運(yùn)會(huì)相當(dāng)。早期奧運(yùn)會(huì)組織工作的粗疏與混亂更令人難以置信。1900年巴黎奧運(yùn)會(huì)究竟設(shè)置了多少項(xiàng)目和決出了多少獎(jiǎng)牌，至今還是一筆糊涂賬。歷次奧運(yùn)會(huì)排錯(cuò)賽程、報(bào)錯(cuò)成績(jī)、發(fā)錯(cuò)獎(jiǎng)牌、用錯(cuò)國(guó)旗國(guó)歌的事屢有發(fā)生。今天的奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)日益向超大規(guī)?；l(fā)展，200多個(gè)代表隊(duì)，1萬多名參賽運(yùn)動(dòng)員，2萬多名媒體記者，5萬名服務(wù)人員，數(shù)十萬觀眾。這種突如其來的“百萬人的擁抱”卻必須有條不紊、秩序井然地進(jìn)行。奧運(yùn)會(huì)的競(jìng)賽管理和信息發(fā)布是世界上規(guī)模最浩大、技術(shù)最復(fù)雜的信息系統(tǒng)工程，數(shù)千臺(tái)電腦終端成為連接每個(gè)競(jìng)賽點(diǎn)、記分臺(tái)、顯示屏、數(shù)據(jù)庫的神經(jīng)末梢，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須在大容量、高密度的用戶訪問中“游刃有余”。2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)被譽(yù)為最“e”化的奧運(yùn)會(huì)，如今每屆奧運(yùn)會(huì)都要像移交五環(huán)旗一樣，把本屆的大型信息服務(wù)成果移交給下一屆組委會(huì)。這里沒有商業(yè)秘密可言，如果失去信息系統(tǒng)總體架構(gòu)的完整性和延續(xù)性，奧運(yùn)會(huì)將無法順利進(jìn)行。

不過一百年來，始終有人懷著深深的憂慮和戒懼，試圖阻止科技從體育舞臺(tái)的邊緣向中心挺進(jìn)，并主張拆散體育和科技的聯(lián)姻，恢復(fù)奧運(yùn)賽場(chǎng)上真正的“原生態(tài)”。其實(shí)人和動(dòng)物的最大區(qū)別在于“智慧”，也許只有加入了智慧的元素，體育運(yùn)動(dòng)才真正打上了“人的烙印”，使體育不只是停留在“原始的肌肉收縮”層面?？茖W(xué)作為人類智慧的結(jié)晶，本來是體育的一部分，更聰明的人比“四肢發(fā)達(dá)頭腦簡(jiǎn)單”的人擁有更多取得勝利的機(jī)會(huì)。何況當(dāng)突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)在一百年間徹底改變了人類的全部生活，怎么可能將體育劃為“科學(xué)免進(jìn)”的“保護(hù)區(qū)”？至于興奮劑等奧運(yùn)史上的弊端和丑聞，不過是人對(duì)科技的錯(cuò)誤應(yīng)用，解決的途徑也只能靠科技發(fā)展；如何讓更多的第三世界運(yùn)動(dòng)員同樣享受現(xiàn)代科技的恩惠，已經(jīng)成為奧運(yùn)議事日程的重要課題。誰也無法“開歷史的倒車”。對(duì)百年奧運(yùn)的撫今追昔和“憶苦思甜”足以使人相信，沒有科技，奧運(yùn)會(huì)成不了今天的氣候。離開科技，體育將陷入原始和癱瘓。

戰(zhàn)爭(zhēng)年代里，人類總會(huì)最先將科技成果用于軍事，并把戰(zhàn)場(chǎng)當(dāng)作高科技武器的試驗(yàn)場(chǎng)。體育作為“沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)”，無疑也會(huì)優(yōu)先使用最新科技成果，而每屆奧運(yùn)會(huì)也真的成了先進(jìn)技術(shù)和尖端裝備的展示櫥窗。體育競(jìng)賽的巨大需求反過來成為科學(xué)發(fā)展的重要引擎。

（11）2008北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館效果圖

在體育運(yùn)動(dòng)成績(jī)?nèi)找姹平祟悩O限的今天，從某種意義上說，體育的競(jìng)爭(zhēng)就是高科技的競(jìng)爭(zhēng)，“技不如人”，也許首先是“科技不如人”。而科技和體育的“共生關(guān)系”，將繼續(xù)伴隨奧運(yùn)會(huì)走向明天（圖10）。