關于人類運動極限的哲學思考

柴王軍　湯衛東

摘要：北京奧運會上，博爾特以令人難以置信的速度打破了人類100m世界紀錄，又一次引發了關于人類運動極限的大討論。在此背景下，在分析人類運動極限的兩個相反觀點基礎上，認為：生理極限是人類運動極限有限論的理論基礎；社會因素的時代性是人類運動極限無限論的理論基礎；自然外力是制約運動極限的偶然性因素，只有在自然外力最大的基礎上討論人類運動極限才有實際意義；測不準原理決定了人們用數量方法預測人類運動極限的局限性；人類運動極限是有限性和無限性的統一。

關鍵詞：運動極限；社會因素；自然外力；測不準原理

中圖分類號：G80-05

文獻標識碼：A

文章編號：1006-7116(2009)07-0009-05

北京第29屆奧運會博爾特在代表人類最快最經典的100m跑中創造了世界紀錄9.69s，再一次提出了一個人們在每次新的世界紀錄面前都要重復的話題：人類100m跑的極限在哪里?人類運動到底有無極限?田徑是運動之母，而100m跑又是田徑運動的王冠。從100m跑著手，可以舉一反三，深刻理解人類運動的本質和極限。本文從分析人類運動極限的理論人手認為，決定運動成績的因素是多方面的，這些因素可構成一個復雜的系統，它牽動著生物的、社會的、自然的、心理的、競賽的等等諸多方面和諸多因素。運動成績極限的產生，是這些復雜的因素相互聯系相互作用的結果。

1有限論和無限論是人類運動極限理論的哲學分歧

有限論認為世界紀錄的發展是有一定限度的。有限論有兩種觀點：經驗有限論和理論有限論。經驗有限論以事實經驗為依據，以現存的最好記錄為極限。他們對極限認識的特點是世界紀錄發展到哪里，他們便把極限定在哪里。事實證明，這種簡單的方法在實踐的檢驗中被證明是沒有意義的，極限不斷被打破就意味著沒有極限。理論有限論以人體生理為研究對象，通過運動計算機等現代科技建立數學模型，期望用科學方法的測定和定量數據的分析來證明世界紀錄的極限。德國運動極限研究專家約翰·安馬爾認為人類的100m極限速度在9.2s左右，超過這個速度可能會導致骨頭斷裂，關節軟組織將會脫離。理論有限論認為，人類運動是有個極限的，并計算這個極限點，不過每一次世界紀錄被打破，他們都要修改其數理模型，以提出新的極限。同理，極限的不斷改變也意味著極限的虛無，同樣沒有現實意義。

無限論認為世界紀錄的發展是沒有限度的。無限論也有兩個觀點：經驗無限論和理論無限論。經驗無限論者以自身的想象認為人類運動沒有極限，如美國學者托馬斯就這個觀點發表過一段大膽而富有奇幻色彩的論述。他認為：“運動成績同能力的提高一樣是沒有限度的。萬年以后，由于人類智慧的力量，使身體瞬間地從一個地方向另一個地方的移動將成為可能。這個時候世界紀錄就是秒。爾后再過上萬年，也許體育工作者就要學習用負數來計算運動成績了吧。”理論無限論者通過數學模型分析，認為世界紀錄沒有極限。如美國的雷蒙德斯蒂芬尼美，1977年總結了1952年至1976年奧運會的39個田徑單項的世界紀錄，用最小二乘法找到了紀錄發展的最佳常倍數，并通過這個經驗公式推測了未來的世界紀錄。通過上述工作，他寫道“本研究證明，人類的運動成績是沒有極限的，唯一的極限也許在運動員缺乏取勝的愿望，而這種愿望本身又是沒有限度的。”

綜上所述，無論是有限論還是無限論，無論是用經驗進行推論還是進行理論的探討，用唯物辯證法的觀點來分析，上述各家觀點和論證方法都存在缺陷，缺乏全面性和辯證思維。影響運動極限的因素是多方面的，除了受生物學因素制約外，還有受到社會因素和自然因素的影響。各個不同的因素對運動極限的影響千差萬別，因此應綜合各種因素來探討運動極限問題。

2生理極限是運動極限有限論的理論基礎

人體生理的極限制約著100m成績的提高幅度。因為，如果運動員要超越博爾特的世界紀錄，就會使他們體內酶的含量比普通人高出3倍，這已經達到了人體的極限。同時，運動員股骨頭所承受的壓力要達到體重的6倍，這也達到了極限。還有，血液中乳酸含量對于運動成績的提高也有限制，因為一個運動員血液內的乳酸不能超過170mg。總之，人類的生理極限是運動極限有限論的理論基礎。

2.1運動基因：先天優勢

有關研究表明，人類運動基因99％是相同的，只有1％不同。而正是這1％造成不同種族在運動能力方面的差異。近年來，牙買加運動員在田徑賽場上屢屢打破100m跑世界紀錄，引起了科學家們的研究興趣。牙買加理工大學教授莫里森等人與牙買加西印度大學和英國格拉斯哥大學的科學家聯合對超過200名牙買加運動員進行研究，發現有70％的人體內擁有一種名為Actinen A的物質，這種物質可以改進與瞬間速度有關的肌肉纖維，而這些肌肉纖維可以使運動員跑得更快。相比之下，澳大利亞田徑選手中只有30％的人體內含有Actinen A。目前，世界各體育強國都在瞄準α一輔肌動蛋白3基因，但是它們的作用是復雜的。有的研究還提示，α-輔肌動蛋白3只是優秀運動員的基因之一，還有許多基因與運動天分有關，如另一種稱為血管緊張素轉換酶(AcE)的基因，它產生的AcE可以影響人體肌肉的氧利用率以及肌肉的生長速度，從而改變運動成績。正是借助于特殊的運動基因，牙買加運動員在田徑賽場上一次次書寫奇跡，由此也將人類運動極限一次次改寫。但是，應當看到，如今優秀田徑選手中牙買加人占很大一部分，其先天優勢也被平均享有，現在的世界紀錄也是在特殊的運動基因下實現的，因此這種基因在未來突破人的運動極限方面的作用是局限的。

2.2現實無情：心律有最高限度

關于人類運動有無極限問題，武大中南醫院康復醫學科教授、運動醫學專家廖維靖說：“這只是一種夸張的理想，人類用兩條腿走路，當然會有極限。”并認為運動極限是身體結構和身體力量所做的功的極限值，人的身體結構是確定的，生理活動當然也有一定的范圍。以心率為例：人進入運動狀態后，心率加快，運動時最高心率=(220-年齡)次／min。運動時的心率應在一定范圍內，其低限一般是其最高心率的60％，而高限一般是最高心率的85％。如一名40歲的人，運動時的心率應保持在每分鐘108～150次左右。如果超過心率的極限值，會因供血不足，發生運動猝死。據了解，法國科學家對人類奔跑的極限做出了科學預測：100m的極限是9.29s；110m欄的極限是12.38s；2027年，一半運動項目的紀錄將達到人體極限；2060年之后，人類很難再創造任何項目的新紀錄。心律最高限額決定人類運動極限的有限性，人類不可能超越其固有的心律極限。

2.3身體形態：高個子的游戲

近幾年來優秀百米運動員的身材，無一例外都是四肢肌肉極其發達，體型高大威猛，比如劉易斯身高

1.88m、毛里斯·格林身高1.86m、鮑威爾也是1.88m，剛剛打破世界紀錄的博爾特身高是1.92m，田徑運動員身材高大已經成為一種必然的趨勢。在以前我們都認為田徑運動員身材矮小，但在今天，要想在短距離項目上成為優秀運動員，身材高大是一個基礎條件，因為100m跑本身是一個周期性運動，也就是人靠兩條腿做一個循環周期的蹬地動作完成的，那么在擺動頻率一致的情況下，很明顯腿長的人要占很大的優勢，因此下肢的力量和長度成為越來越重要的因素；而在今天，不光是下肢，上肢以及全身的肌肉都要參與短距離跑，這樣全身肌肉如果非常發達，快肌自然要占很大的分量，全身良好的協調一致能保證短跑運動員在缺氧的情況下爆發出更大的能量，從而跑得更快。當然，個子也不是越高越好，但參照整個所有運動項目的運動員指標，在身高1.95m左右應該是未來田徑運動員的最和諧、最合理、最標準的身高，依據這個標準，現有100m跑運動成績應該至少還能再提高0.1s，提高幅度是非常有限的。

2.4反應能力：微小的競爭點

要想在100m跑上獲得好成績，槍響瞬間反應速度成為一個重要因素。可不要小看這一點，雖然大家知道它微乎其微，但現在的100m跑賽場你能提高0.01s就能打破世界記錄。目前絕大部分運動員是依據聽覺來判斷起跑的時機。剛剛創造世界記錄的博爾特的槍響瞬間反應速度為0.150s。所謂槍響瞬間反應速度是指指令槍響后運動員腳蹬起跑器的時間。但是音速是低于光速的，也就是說，靠聽覺是肯定比視覺要慢的。因此可以毫不夸張地預言，在未來人類百米賽跑肯定是運動員通過視覺來決定自己的起跑時機的。因此如果運動員在反應能力上有所提高，這個速度極限至少還可以提高0.05s，但也是有限度的。

2.5運動供能方式：身體代謝機理

運動需要能量的供應，人體運動主要靠無氧代謝供能和有氧代謝供能。100m跑，其無氧代謝供能占總供能的96％，無氧供能又包括兩個系統：非乳酸供能(ATP-CP)系統和乳酸供能系統。100m跑無氧代謝主要依賴于非乳酸供能(ATP-CP)系統，在無氧代謝供能環節上，100m跑成績的極限取決于3個要素：一是肌肉中ATP、CP的含量及分解速度；二是肌糖元的無氧酵解速度及血液對乳酸的緩沖能力；三是神經、肌肉對缺氧和乳酸堆積的耐受能力。在無氧代謝供能過程中，ATP釋放能量可以供肌肉收縮的時間僅為1～3s，此后主要靠CP分解，可以維持6～8s肌肉收縮的時間。一般來說，100m跑比賽中，人體在短時間內輸出功率最高的無氧代謝系統僅可以維持肌肉活動約10s左右的時間。從這個意義上來看，多數人認為人類的100m跑成績也就在10s左右。此外，無氧代謝中，三磷酸腺苷、磷酸肌酸和肌糖元在消耗后會在肌肉和血液中產生乳酸，后者是引起疲勞和肌肉機能下降的重要因素。100m起跑后5—10s，肌肉活檢表明三磷酸腺苷和磷酸肌酸明顯消耗，乳酸有較大量堆積，乳酸在體液中離解成乳酸根離子和氫離子，并導致血液中的pH值下降。因此，供能后的乳酸堆積也是影響短跑速度的重要因素。這也就預示了，人類在100m跑上已接近運動極限。而今后運動員將百米紀錄刷新更多的將是一種偶然性的行為。

2.6骨骼肌肉承受力：極限的確定起點

人類100m跑速度還取決于身體結構以及骨骼和肌肉能耐受多大的壓力。這種壓力不僅來自外面，而且來自內部。外部的壓力諸如舉重對身體的壓力和跳高需要脫離地心引力的壓力。而內部壓力也分兩個方面，一是承受身體的自重，二是承受肌肉收縮發力對自身骨骼和肌肉造成的壓力。其中肌肉是附著在骨骼上的組織，它們也決定著人類運動的極限。運動員向前跑的動力大部分是由股四頭肌收縮提供的，股四頭肌又與膝蓋連接。跑步時，肌肉、關節和骨頭都需要承受這種由肌肉收縮發出的強大壓力。生物力學創始人之一吉迪·B·阿瑞認為，若100m速度超過9.6s，肌肉收縮所產生的力量足以造成四頭肌腱和膝蓋連接點撕裂。也就是說，人類的100m速度不可能超過9.6s，阿瑞從1976年推算出這個極限以來，還沒有人打破過。此外，人體結構中骨頭和關節的緩沖力也制約著人類運動的速度。在人體中有緩減壓力的3根“彈簧”：第1根“彈簧”在脊柱上，是脊椎骨之間的“海綿軟墊”——椎間盤；第2根“彈簧”是腿部的肌肉以及連接肌肉和骨骼的肌腱；第3根“彈簧”是足弓，它是腳底的拱形結構。這3根“彈簧”也制約了人類運動的極限，同樣，人類只能在此基礎上作為，而不能超越這個限制。從骨骼承受力和緩沖力出發，不同的專家、學者計算出了人類100m跑的不同極限。有的認為是9.4s，有的認為是9.25s，最為大膽的預測是，人類100m跑的極限將是9.1s，但都沒有突破9s。可見，這一因素對人類運動極限的發展起著重要的制約作用，因為這一因素，才不致使人類運動沒有極限，人類運動極限必須遵循這個客觀事實。

3社會因素的時代性是運動極限無限論的理論基礎

影響運動成績極限的因素是個龐大的系統，其龐大性表現在兩個方面。其一，影響因素的多樣性，既有生物的，也有社會的和自然的；其二，影響因素的不斷擴大性，隨著時代的發展參與運動成績系統的因素在不斷增多。因此影響運動成績極限因素不是一成不變的，它具有不斷發展變化的動態性和時代性特征，正是社會的無限發展性決定了人類運動極限的無限性。在社會性的影響因素中，人類進化過程、競賽規則和科技發展對運動極限起著重要的作用。

3.1重演律：人類進化過程的啟示

運動成績是由人創造的，作為創造運動成績極限的人類本身，他們的任何社會活動除了受人類社會存在、需要和發展的限制外，同時必然要受到自身的形態結構、機能能力、智力發展的可能性的限制。德國生物學家海克爾提出了著名的重演律，證明了“個體發展是系統發展史的簡單而迅速的重演。”重演律告訴我們，人的發展進化是在重演類的進化過程的基礎上進行的，今天的人類是生物在地球上經歷了多億年演變進化的過程。從單細胞到多細胞，從低等生物到高等動物，這個從簡單到復雜、從低級到高級的漫長歷程展示了生命進化的無限發展的趨勢。按照進化論的觀點，只要人類繼續生存下去，這種進化就決不會停止。用這種不斷進化的趨勢來推測未來的人類，那時候的人類將會發展進化到什么地步，這是今天的人們所無法預料的。其形態結構和機能能力在時間維里進化著發展著，在適者存不適者亡的空間中適應改變著。人類進化的極限是客觀存在的，但人類進化又具有無限發展的趨勢，未來人的形態結構和機能能力將在不斷進化的過程中逼近自己發展的極限，這種逼近也是一種無限趨近的趨勢。

3.2競賽規則：隨時代不斷完善

運動成績極限是要受規則限制的。人們在一定的時間內通過一定的距離，在一定的條件下把一定的重

量拋向一定的遠度，利用或不利用一定的器械跳過一定的高度或遠度，在一定的條件下利用一定的器械命中一定的目標，用一定的動作把重物舉到一定的位置等等，無論是人體自身的運動或是人體作用于物體的運動，這種運動的場所、運動的形式都必須在規則的規范下進行，這種運動的結果都必須在規則的限制下度量和評判。所以，在一定的規則范圍內表現的運動結果，以及度量這些結果的方式，對運動成績都有限制作用。但是，規則是發展的，人們會合理地改造規則以利于運動項目的發展，以利于人們在競技比賽中充分地表現人類的運動才能。如國際田聯規定，凡順風時平均風速超過2m／s者，只計算成績，所創紀錄不予承認。這一規定就對運動極限進行了限制，如果沒有這個規定，100m極限現在肯定又是另外的數字。競技運動發展史表明，隨著歷史的進步，競賽規則也在不斷適應新的情況，修正著不合理的規定和要求。規則的這種發展和改進也為運動成績極限的改寫提供了無限發展的可能。

3.3科技發展：創造了無限可能

正如人類用身體挑戰極限一樣，科技也同樣在挑戰人類運動的極限。最初的田徑賽場只不過是一塊普通的平整的土地，后來出現了煤渣跑道，這樣使人類的成績得到了一個快速的提升，再后來出現了塑膠跑道。目前人類的短跑成績基本上都是在塑膠跑道上創造出來的。可以大膽地說，隨著人類分子材料領域研究的深入，肯定會有更先進的材料被研制出來，科技的發展已經深入到體育學科的每一個細節。未來更貼身、更輕、阻力更小的服裝和鞋肯定會被創造出來，人類會在一個地面摩擦力非常小的環境里進行比賽，成為人類戰勝運動極限的有利武器。此外，人類目前的仿生學、生物領域以及克隆技術高度發達，再經過幾十年的發展，有目的地改變人的DNA結構，造就超人，是完全有望實現的。而且現代社會由于大量使用石化產品，整個地球含鉛量遠遠高于古代，而鉛是導致人反應遲緩、困鈍的主要元兇，因此，在嬰兒出生之后，完全可以放置在無鉛或者鉛含量很少的環境中成長，通過這樣的安排。一個歐文斯、劉易斯和鮑威爾的復合體是完全可以被“制造”出來的。那么這個人類歷史上的“速度機器”能跑多快，實在不敢想象。科技的無限發展可能性決定了人類極限發展的無限可能性。

4自然外力是創造運動極限的偶然性因素

自然外力，包括風力、氣候、溫度等，在室外田徑賽場上對運動成績也起著非常重要的作用。據體育科研人員分析：在短跑、跨欄等田徑項目中，順風和逆風的不同氣象條件，運動員的成績差別是明顯的。通常順風風速2m／s時跑百米要比無風時快0.15s。正因為如此，國際田聯規定在200m以下的徑賽及跳遠、三級跳遠等項目比賽均測定風向風速。凡順風時平均風速超過每秒2m者，只計算成績，所創紀錄不予承認。遇有運動員刷新世界紀錄，在申報所創紀錄時，必須嚴格填寫場地、器材與風、溫度、濕度等氣象數據。在各類世界大賽中，多次出現過因超過風速致使所創成績不能算作新紀錄的遺憾。比如，2007年美國田徑大獎賽時，美國選手蓋伊在男子100m比賽跑出了9.76s的最快成績，但就是由于風速超標(2.2m／s)而沒有被定義為世界紀錄。田徑比賽對氣溫也是有要求的，如果氣溫過高，血液循環系統將疲于散熱，肌肉和大腦皮層得不到足夠的氧氣；而過低的溫度則會使皮下血管收縮，關節和肌肉僵硬黏滯，不宜發揮。對于100m跑，25℃左右的氣溫是最適宜的。此外，海拔高度、空氣稀薄程度、氣壓、氧氣含量較少等條件，對運動成績也會產生不可估量的影響。對于自然外力，這是一個運動員無法掌控的因素，它無法按照人的主觀意愿自主進行，有學者認為在這個問題上探討運動極限問題，沒有意義，因此他們更愿意在非自然力環境下研究運動極限問題，但是自然外力是客觀存在的，而且確實是對運動極限問題產生實質性的影響。筆者認為，在自然條件趨向最好的狀況下，探討運動極限才是有實際意義的，因為把自然外力控制在最大化，其最后測定的運動極限才更趨近完美。

5測不準原理是極限理論的局限

在當今定量測定極限的方法中，都存在著其局限性。這是因為生物系統和一切機械系統有著本質的區別，用一切現行的實驗方法測定的所謂最大速度，都有其特定的邊界條件和最佳化條件，而遠非極限值指標，例如機械桿件的極限抗拉應力可通過拉伸破壞試驗來準確的測量，而對人體就不可這樣做。再者，人的運動能力在各個不同本質不同方面的表現，是相互聯系、相互制約的，并且還受制于系統內外部條件。因此生物系統的運動能力的單項指標極限是不可計測的，這就是生物力學關于運動素質的測不準原理。另外對人這一復雜的系統，認識至今仍然有限，對人類的某些潛能以及一些生理現象還遠遠沒有充分的認識，加之實驗觀測技術的限制，對許多因素還無法進行精確的測量和建立科學的指標，所以說，我們所說的極限都只是對于真正極限狀態的有條件的近似。條件一經改變，原先的“極限狀態”就會變成極限下狀態。測不準原理是不斷提高運動成績，刷新紀錄的理論依據。雖然運動能力的極限指標雖不可達到，更不可超越，但可以無限地接近。

6辯證思考

討論運動極限與非極限的問題，其哲學基礎是物質的有限性與無限性的問題。辯證唯物主義認為客觀物質世界既是無限的，又是有限的，它是有限性與無限性的對立統一。無限性是指它在時間上的無始無終和空間上的無邊無際。有限性是指每一個具體的物質形態存在在時間上總是有始有終，在空間上也是有邊有際的。根據這一觀點，我們可以說，運動極限的發展過程也是有限和無限的統一。在田徑運動競賽規則不變的情況下，每個運動項目都應當有一個極限成績。雖然100m跑世界紀錄頻頻被刷新，但提高的幅度很小，運動極限受到人類生理素質的制約，其發展極限不能超越人體生理極限的度。從這個角度講，如果社會和自然因素、運動規則一定，運動成績是有個極限的，這個最大極限是生理極限和一切外在因素正面的最大效力的總和。但運動極限隨著時代的發展和規則的改變，以及偶然的自然力的影響，加之測不準原理的局限，運動極限又是無限發展的，在不斷接近于極限中，又永遠接近不到的無限近似中。世界紀錄是有極限的，世界紀錄又有無限發展的可能。

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[編輯：李壽榮]