科技伴奧運同行

科技之光

在我們這個充滿“不確定性”的地球上，4年一度的奧運會大體是可以“確定”的。雖然全世界的國家、民族、宗教之間存在著種種差異、矛盾和紛爭，但卻都把奧林匹克精神視為普世價值和共同理念，從這個意義上來說，奧運會稱得上是全人類的“最大公約數”了。也許只有在高高飄揚的五環旗下同場競技時，人類才能最直接和深刻體驗到，我們屬于這個行星上的同一個物種。

古希臘奧運會遺址的石碑上，漫滅的文字訴說著遙遠的繁盛與輝煌。來自奧林匹亞的火種,則昭示著現代奧運會是古奧運會的“涅磐”和重生。今天世界上很少有人對奧運會無動于衷，因為它幾乎容納了人類全部的天性和所有的情感。另一方面，現實生活中無法實現的“公正與平等”卻被奧運會奉為圭臬，而制定“游戲規則”成了一切社會秩序的基石。“現代奧林匹克之父”顧拜旦當初絕對不曾料及，他的貢獻會成為這個世界最珍奇的文明果實、最宏大的國際交流與最壯闊的和平運動（圖１）。

（１）1904年圣路易奧運會主體育場

回望早期的奧運會，要說有“恍若隔世”之感的確毫不夸張。我們恰好從體育這個特殊的尺度上，看到一個“世紀”的距離到底有多遠。而帶來這一“天壤之別”的主因，便是現代科學技術的發展。意味深長的是，現代奧運會創辦的初始動機，恰恰是為了擺脫工業社會技術的異化和人的主體地位缺失，呼喚人的自然屬性回歸。但百年奧運卻走過了一條不斷與科技結合，直到對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年柏林奧運會歐文斯在起跑穴中起跑

1936年柏林奧運會，田壇巨星歐文斯在煤渣跑道上為自己的起跑精心“挖坑”而花去十多分鐘時間（圖２）。我們很難設想如果歐文斯跑在今天全塑膠的“塔當”跑道上會創造什么成績;當年跳高的橫桿上搭一塊白毛巾，那是為了讓運動員在暮色蒼茫中能看清橫桿高度，而落地時更沒有今天“海綿包”上“軟著陸”的瀟灑（圖３）;體操運動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；綠茵場的前輩在泥濘中鏖戰時更不會奢望有活動草坪與整體移動的足球場。和昨天的金牌得主相比，今天奧運冠軍們的自然體能未必有明顯的增強。我們運動成績的不斷突破，很大程度上依靠運動環境和條件的改善，而一個時代科學技術搭建的舞臺，最大限度調動和發揮了人體的潛能。

（３）1900年巴黎奧運會跳高比賽橫桿上搭了一塊白毛巾

如果說體育技術有高下優劣之分的話，鑒別標準只能是符不符合科學原理。人雖然貴為“萬物之靈”，但人體的一切運動卻必須遵循基本的力學規律。隨著跨越式、剪式、滾式、俯臥式跳高的演進，身體重心升起同樣高度卻可以越過更高的橫桿，到了福斯貝里發明“背越式”，運動員的重心甚至可以從橫桿下鉆過去，既往跳高的大部分經驗從此一筆勾銷。三級跳遠中的“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；長跑運動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；鉛球投擲中加長做功距離的背向滑步技術取代墊步技術；體操和跳水動作中對身體轉動慣量的精確把握，帶來了花樣百出的空翻和旋轉；跳臺滑雪運動中兩只滑雪板呈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。體育器械的運動更是力學定律最直觀的演示，標槍滑翔性的提高帶來成績的不斷刷新，但霍恩把手中的“飛行器”投擲到104米開外而威脅到賽場安全時，科學又能“略施小計”將標槍重心前移4厘米而“勒住”投擲的“韁繩”；旋轉中的馬格努斯力創造了神奇的香蕉球、弧圈球。體育技術的每一項進步，無不伴隨著對運動力學更深刻的理解和應用，從而改變著體育競賽的形態和面貌。

（４）碳纖維撐竿在撐竿跳高中被廣泛應用

人類文明因勞動使用的材料而劃分為石器時代、青銅器時代和鐵器時代，奧運百年間體育器械材料的變革同樣具有劃時代意義。一個經典的例證是撐竿跳高的變遷。當竹竿、金屬竿取代堅硬沉重、沒有彈性的木竿，撐竿跳高的成績曾節節攀升。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能、勢能轉換效率的大幅度提高，帶來了撐竿跳高成績戲劇性的突破，烏克蘭選手布勃卡把人類體育運動的高度上限標定到6.14米;（圖４）鋁合金、鈦金屬取代鋼鐵，特別更輕、更強的碳纖維廣泛使用后，自行車幾乎發生脫胎換骨的變化（圖５），賽艇、雪橇、滑雪板等運動器械也為之面目一新。碳纖維制成的網球拍、羽毛球拍不但強度增加重量減輕并且“甜點”擴大；海綿拍的登場對乒乓球運動的意義更不待言。“工欲善其事，必先利其器”，新材料、新工藝給體育運動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

運動員的“行頭裝束”更有著鮮明的時代印記。奧運會初創的年代，選手們在賽場上都穿著日常生活的便裝，男子寬衣大袖，女子長裙及地。經過百年嬗變，運動服已經成為服裝行業中的“獨立王國”，2000年悉尼奧運會上，澳大利亞選手弗里曼穿著被稱為“第二層皮膚”的連體運動衣奪得400米跑金牌，她體驗到了一種“切入空氣”的欣快（圖６）。號稱“魚雷”的泳壇名將索普身穿仿生技術的“鯊魚皮”游泳衣在400米自由泳中一路領先，泳裝表面微型棘齒產生的細小渦流能有效減少前進中的“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。現代體育防護用具則從頭到腳，一直“武裝到了牙齒”。高科技新型材料和人體工程學、運動力學的結合，共同打造了體育健兒的披掛、戰靴和征衣。

（６）2000年悉尼奧運會女子400米賽

對時間和距離的準確計量是體育運動“可比性”的基礎。1896年第一屆雅典奧運會上使用的手動馬表，百米賽的計時誤差達0.2至0.5秒，這相當于2米到5米的距離（圖７）。今天終點線上的攝像儀能通過每秒2000次的縫隙掃描，將計時精度提高到千分之一秒。起跑線上搶跑百分之一秒就會被“捉拿歸案”，游泳池終點觸摸屏則“一觸即發”并精確到毫秒。測量投擲、跳遠距離的皮尺、鋼卷尺早已送進了歷史博物館，激光測距儀能夠瞬時判讀出比賽成績;靈敏的超聲風速儀早已取代了機械風速儀；在網球、羽毛球賽場上，雷達測速儀當場顯示運動員擊球的速度;而明察秋毫的“鷹眼”則能隨時回放網球、足球在三維空間的運動軌跡和準確落點。各種新穎別致的光電儀器在賽場上層出迭見，使運動數據的粗放式測量變得日益快捷、精準和可靠。

（７）1896年第一屆雅典奧運會上使用的手動馬表

人類的體育運動本質上是將體內的化學能轉變為機械能。隨著對有氧運動和無氧運動的深入了解，不同運動的供能機制日益明確清晰，“高原訓練”有效增加了運動員最大攝氧量和血液對氧的攜帶能力。不同種族和個體的肌肉結構中，快速的“白肌”和耐久的“紅肌”天生有一定比例，適合不同類型的運動。遺傳的追尋、骨齡的辨析、皮紋的解讀，選材就是對“運動苗子”的發現和預測。誠然“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”。現代醫學已經為各類運動員的科學選材提供了一整套量化的依據。

（８）在電腦上設計跳水動作

計算機作為一切高科技的基本工具，對體育運動的影響已經無孔不入。競賽場上常常“知彼難，知己更難”。1982年，美國隊就將中國女排歷次比賽的影像資料輸入計算機并分析出“戰術弱點”，使中國姑娘在遭到“暗算”后一度受挫。而運動員對自己的技術動作往往“當局者迷”，教練員也很難用肉眼辨別清楚，“計算機診斷”卻能定量分析出一招一式的缺陷。計算機遠程監控可以根據賽場采集的數據在萬里之外“運籌帷幄”；新動作的設計往往先在計算機上構思和演算，充分論證可行性和必要條件（圖８）。至于科學制定訓練負荷，查閱世界優秀選手和經典賽事的檔案資料，更是計算機的“家常便飯”。美國上個世紀七十年代奧運會上輸給蘇聯后，狠下決心在科羅拉多等地建立三個奧林匹克訓練中心，配備最先進的科研、訓練設施，調集大批優秀教練員和科學家，每年集訓15000名拔尖運動員，成了美國“奧運金牌的搖籃”。這種“大而全”的高科技密集體育訓練基地已經被德國、法國、澳大利亞、日本、韓國爭相效法（圖９）。

（９）圖組:高科技密集體育訓練基地

奧運會之所以成為全人類普天同慶的“盛大節日”，首先要歸功于電視的發明。而衛星轉播則是早期奧運和現代奧運的分水嶺。當一聲喝彩從五洲四海同時發出，幾十億人的目光聚焦到一個賽場，奧運會獲得了前所未有的關注度。體育館里最好的“座位”也比不上這么多獨特、刁鉆的“機位”，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上的觀眾比親臨現場者更能“大飽眼福”。轉播權的競標還使奧運會從“捉襟見肘”搖身變成“財大氣粗”。今天奧運會無論競賽規則的修改，競賽時間的安排，幾乎都以電視的“馬首是瞻”，收視率的高低甚至影響一個體育項目在奧運會的生存。不要苛責奧運會對電視的“屈從”和“討好”，這恰恰是奧運會懂得了應該走出體育界的圈子，成為一種最廣泛的人類活動。

1896年第一屆雅典奧運會僅有參賽國14個，運動員241人，其規模和今天一個普通中學的校運會相當。早期奧運會組織工作的粗疏與混亂更令人難以置信。1900年巴黎奧運會究竟設置了多少項目和決出了多少獎牌，至今還是一筆糊涂賬。歷次奧運會排錯賽程、報錯成績、發錯獎牌、用錯國旗國歌的事屢有發生。今天的奧運會已經日益向超大規模化發展，200多個代表隊，1萬多名參賽運動員，2萬多名媒體記者，5萬名服務人員，數十萬觀眾。這種突如其來的“百萬人的擁抱”卻必須有條不紊、秩序井然地進行。奧運會的競賽管理和信息發布是世界上規模最浩大、技術最復雜的信息系統工程，數千臺電腦終端成為連接每個競賽點、記分臺、顯示屏、數據庫的神經末梢，互聯網系統必須在大容量、高密度的用戶訪問中“游刃有余”。2000年悉尼奧運會被譽為最“e”化的奧運會，如今每屆奧運會都要像移交五環旗一樣，把本屆的大型信息服務成果移交給下一屆組委會。這里沒有商業秘密可言，如果失去信息系統總體架構的完整性和延續性，奧運會將無法順利進行。

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的邊緣向中心挺進，并主張拆散體育和科技的聯姻，恢復奧運賽場上真正的“原生態”。其實人和動物的最大區別在于“智慧”，也許只有加入了智慧的元素，體育運動才真正打上了“人的烙印”，使體育不只是停留在“原始的肌肉收縮”層面。科學作為人類智慧的結晶，本來是體育的一部分，更聰明的人比“四肢發達頭腦簡單”的人擁有更多取得勝利的機會。何況當突飛猛進的現代科學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“科學免進”的“保護區”？至于興奮劑等奧運史上的弊端和丑聞，不過是人對科技的錯誤應用，解決的途徑也只能靠科技發展；如何讓更多的第三世界運動員同樣享受現代科技的恩惠，已經成為奧運議事日程的重要課題。誰也無法“開歷史的倒車”。對百年奧運的撫今追昔和“憶苦思甜”足以使人相信，沒有科技，奧運會成不了今天的氣候。離開科技，體育將陷入原始和癱瘓。

戰爭年代里，人類總會最先將科技成果用于軍事，并把戰場當作高科技武器的試驗場。體育作為“沒有硝煙的戰爭”，無疑也會優先使用最新科技成果，而每屆奧運會也真的成了先進技術和尖端裝備的展示櫥窗。體育競賽的巨大需求反過來成為科學發展的重要引擎。

（11）2008北京奧運會主場館效果圖

在體育運動成績日益逼近人類極限的今天，從某種意義上說，體育的競爭就是高科技的競爭，“技不如人”，也許首先是“科技不如人”。而科技和體育的“共生關系”，將繼續伴隨奧運會走向明天（圖10）。