科技給體育插上翅膀（之二）

王　芳

碧波蕩漾，鯊魚爭霸

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

在保守的社會風氣中，游衣也不能例外。據記載，在1905年，美國女式泳衣平均用布達到10碼!泳帽、泳衣、泳褲(長褲)、泳裙、泳襪、泳鞋一應俱全，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、方便的方向發展了。

當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，類似馬戲團小丑的衣服。直到1928年第8屆奧運會，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誤的：實驗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，但實踐效果仍然不佳。

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

隨著科技的發展，泳衣的樣式也在不斷發生著變化——這種變化絕不僅僅止于美觀，而是更具內涵性：泳衣越來越呈流線型，阻力越來越小，而運動員的成績則越來越好。1976年，杜邦公司生產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年漢城奧運會推出了質地薄、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％。

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

人們恐怕對這一幕還記憶猶新：2000年悉尼奧運會游泳池中，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射得更快!

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

生物學家發現鯊魚皮上的粗糙的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，為運動員向后劃水提供動力，布料則模仿肌肉，富有彈性。實驗表明，快皮纖維可以減少水3％的阻力，這在1％秒決勝負的游泳比賽中意義非凡。在當年的奧運預選賽中，有幾名泳將穿著它打破了紀錄。1999年10月，國際泳聯正式允許著鯊魚皮泳衣參賽，澳大利亞運動員正是借此裝備與雄霸泳壇的美國展開決戰。

在2004年雅典奧運會前夕，鯊魚皮二代“快II”問世。相比上代產品·“快II”最大的改進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的材料的組合使流經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。

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

給我一個支點，我將撬動世界記錄

1961年到1981年，撐桿跳高的世界紀錄從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錄提高到6.14米。短短30年中，撐桿跳運動世界紀錄的突飛猛進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、超強度纖維等混合制成的現代化撐桿的幫助下躍過6.14米。6.14米，這相當于跳過了一只長頸鹿!

撐桿跳源自于英格蘭一種民間的運動，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，撐桿跳高在剛進入田徑項目時，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員的水平速度轉換成垂直勢能，男子運動成績僅2.29米。很不理想。

上世紀初，人們發現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用到正式比賽中。這一改革，大大提高了運動成績。從1912年到1941年的30年間，共有10人16次利用竹竿創下了新的世界紀錄。日本是竹資源豐富的國家，對竹竿的加工有著獨特的工藝。憑著這點優勢，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厘米的優勢險勝美國撐桿跳好手米勒。

二戰前后，西方國家運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，金屬撐桿雖然勉強使西方運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。

撐桿的質地問題首先在材料科學發達的美國得到突破：在充分研究撐桿跳高項目的技術特點后，運用當時最先進的金屬加工工藝，美國率先研制出了輕質合金撐桿。合金重量輕、彈性好，它幫助美國運動員一舉打破日本人撐桿跳的優勢。1942年，美國人瓦塔姆創造了4.77米的世界紀錄，使竹竿相形見絀進而迅速退出撐桿制造領域。

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，但是彈性模量大又略顯硬的撐桿在插入插穴時，會產生很強的反沖力。這一特點要求撐桿跳高運動員的上肢肌肉發達，力量強大，以便控制撐桿。而“令

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

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

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

跳高運動產生以來，撐桿的材料先后經歷了木桿、竹竿、金屬桿和玻璃纖維桿4個階段，每一種新材料的使用都對當時的運動成績產生了重大影響，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、再精確的比賽結果得到完美闡釋。千分之一秒就可以決定比賽勝負的激烈競爭，令高科技電子裁判設備大放異彩，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年斯德哥爾摩奧運會，電子計時器和終點攝影設備被首次應用于奧運賽場。電子計時器能將比賽時間的記錄精確到1/10秒，從而解決了傳統裁判手段誤差大的缺陷。終點攝影設備則可以幫助裁判員們做出更加準確的裁定：在本屆奧運會男子1500米比賽中，有兩名運動員的計時成績相同，是依靠終點攝影照片才最終確定出名次。

1972年慕尼黑奧運會的成績裁定系統采用了精確度更高的電子計時器，成績被精確至1/1000秒。本屆奧運會上，有“投擲運動員魔鏡”之稱的激光測距儀和自動測試顯示技術也被首次采用，它們準確、快速和自動化，使奧運會比賽成績的裁定更加準確、客觀，更具權威性：此屆奧運會男子400米個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；射擊項目小口徑步槍60發臥射比賽中，朝鮮李浩準最終以599環打破了世界紀錄，可起初裁判只算了596環，后來經過一種首次使用的特殊儀器檢查，確定成績是599環。

伴隨著科技的發展，高科技裁判設備也越來越多地出現在奧運會賽場，出現在各個比賽項目中。

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

2000年悉尼奧運會馬拉松、鐵人三項、競走和公路自行車等很多長距離比賽中，高科技裁判設備改變了之前觀眾只能看到起跑和沖刺的局面，首次實現了全程監控參賽選手。比賽時，選手們在鞋帶上掛有一個5克重的微型“異頻雷達收發機”芯片，它用來向每5公里一個的天線發射信號，通過天線的信息傳輸，及時向賽場外的負責人、新聞媒體和電子計分板通報比賽已經進行的時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備的身影：賽艇上安裝有船用記錄航行的“黑匣子”，它內設“全球定位系統異頻雷達收發機”，可以發射衛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年雅典奧運會是迄今為止奧運史上科技含量最高的一屆奧運會。在這屆奧運會上，孟關良和楊文軍以0.027秒的微弱優勢奪得了中國皮劃艇在奧運會歷史上的首枚金牌。由于實力非常接近，比賽剛結束時兩人并沒有意識到已經奪冠，幾分鐘后，終點計時計分系統拍攝的圖片令中國水上人喜笑顏開。此計時系統是自動操作的，只有終端計時采用手動，并且系統同起點的起航器通過無線傳輸連接，比賽一開始，數據就自動傳輸到系統。此系統1秒鐘可以拍攝1000張圖片，一旦出現成績及其接近的情況，通過放大圖片就能分辨出抵達終點的先后順序。此外，系統還可以迅速將數據傳給電視、網絡和裁判，堪稱多面手。由于良好的效能，此系統在北京和倫敦奧運會中都將繼續使用。

責任編輯常汝先