科技之光

今天馬拉松比賽的宏大規(guī)模、壯闊氣勢(shì)和熱烈場(chǎng)面都是令人難忘的。當(dāng)人山人海的參賽者在萬(wàn)眾矚目下踏上賽程，整個(gè)城市都會(huì)沉醉在節(jié)日的亢奮與歡樂(lè)中。隨著馬拉松運(yùn)動(dòng)日益風(fēng)靡全球，我們的世界更加充滿了生命的活力（圖１）。

（１）馬拉松比賽的盛況

馬拉松又是一項(xiàng)令人肅然起敬的運(yùn)動(dòng)，它承載了厚重的歷史、文化和哲學(xué)內(nèi)涵，也最強(qiáng)烈、最集中地體現(xiàn)了奧林匹克精神。第一位馬拉松冠軍斯皮里東淡泊名利的“草根”本色（圖２），“人類火車頭”扎托貝克的傳奇故事，“赤腳大仙”阿貝貝的瀟灑身影，都為世人所津津樂(lè)道。芬蘭長(zhǎng)跑名將魯米不但在祖國(guó)丹麥的土地上贏得一尊銅像，而且在廣袤的天空中贏得了一顆小行星的命名。

（２）第一位馬拉松冠軍斯皮里東

我們?cè)跉g聲雷動(dòng)中迎接馬拉松英雄凱旋時(shí)，還應(yīng)該把敬意獻(xiàn)給那些在賽場(chǎng)上倒下的拼搏者。21歲的葡萄牙運(yùn)動(dòng)員拉薩羅在1912年的斯德哥爾摩奧運(yùn)會(huì)上，成為繼菲迪皮德斯后死于馬拉松跑的第二人（圖３）。1948年倫敦奧運(yùn)會(huì)上，比利時(shí)運(yùn)動(dòng)員熱利在第一個(gè)穿過(guò)體育場(chǎng)的大門(mén)后踉蹌?dòng)?，拼出最后氣力才跑到近在咫尺的終點(diǎn)贏得銅牌；1954年溫哥華英聯(lián)邦運(yùn)動(dòng)會(huì)上，吉姆.彼德斯在離終點(diǎn)不到200米處倒地而痛失金牌（圖４），1984年洛杉磯奧運(yùn)會(huì)上，瑞典女選手安德森跌跌撞撞進(jìn)入體育場(chǎng)，經(jīng)過(guò)5分鐘極其痛苦的掙扎跑完最后一圈而仆倒。這些令人揪心的場(chǎng)面也同樣長(zhǎng)存馬拉松史冊(cè)，其陰影揮之不去。

（３）葡萄牙運(yùn)動(dòng)員拉薩羅

（４）吉姆.彼德斯

馬拉松的確是對(duì)體能、耐力與意志的嚴(yán)峻考驗(yàn)。和短跑、跳躍、投擲等“無(wú)氧運(yùn)動(dòng)”不同，馬拉松的供能方式基本屬“有氧運(yùn)動(dòng)”。這里不妨重溫一下“有氧”和“無(wú)氧”運(yùn)動(dòng)的差異（圖５）。

（５）人體呼吸系統(tǒng)氣體交換模式圖

從細(xì)菌到人類進(jìn)行體內(nèi)的能量交換時(shí)，都無(wú)法直接利用食物中的能。地球上一切生命形式的能量流通必須要有“中介”，這個(gè)“硬通貨”便是三磷酸腺苷，簡(jiǎn)稱ATP，它對(duì)于生命的重要性僅次于DNA。我們攝取食物中的淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)在稱為“細(xì)胞熔爐”的線粒體中分解后，產(chǎn)生的能量一部分用來(lái)維持體溫，一部分生成ATP，將化學(xué)能儲(chǔ)存在它高能級(jí)的磷酸鍵上。運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉中的ATP分解為二磷酸腺苷和肌酸，同時(shí)釋放能量供肌肉收縮。但肌肉中只儲(chǔ)存微量的ATP， 要維持運(yùn)動(dòng)就必須及時(shí)加以補(bǔ)充。

再生ATP最快捷的途徑，便是磷酸肌酸和二磷酸腺苷進(jìn)行合成，但大約10秒鐘后，肌肉中“庫(kù)存”的磷酸肌酸便消耗凈盡。接下來(lái)由肌肉中的“糖原”通過(guò)糖酵解“制造”ATP，這是一個(gè)在中等長(zhǎng)度時(shí)間輸出中等水平功率的供能過(guò)程，大約可維持2分鐘。上述的“磷酸原系統(tǒng)”和“乳酸能系統(tǒng)”都不需要氧氣的參與，因此叫無(wú)氧運(yùn)動(dòng)。此后才能激活呼吸與循環(huán)系統(tǒng)，用空氣中的氧和身體內(nèi)脂肪“燃燒”來(lái)高效率供應(yīng)ATP。劇烈的“力竭運(yùn)動(dòng)”中，譬如舉重和百米跑，氧氣根本來(lái)不及“登場(chǎng)”，過(guò)程便已經(jīng)結(jié)束，肌肉只能靠“無(wú)氧運(yùn)動(dòng)”提供ATP。而馬拉松需要在2個(gè)多小時(shí)跑完3萬(wàn)多步，消耗2500多卡熱量，是典型的“有氧運(yùn)動(dòng)”。因此，馬拉松和長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量、心臟輸出功率、血液對(duì)氧的攜帶能力就成了決定性的條件。而人類的肌纖維分為速度快的“白肌”和耐力強(qiáng)的“紅肌”，它們的比例與生俱來(lái)并和種族有關(guān)?！鞍准　敝写龠M(jìn)磷酸轉(zhuǎn)換和糖酵解的酶比紅肌多2至3倍，神經(jīng)元傳導(dǎo)速度也快得多；反之，“紅肌”中氧化酶活性更高，毛細(xì)血管更豐富，線粒體和肌紅蛋白也更多。因此“白肌”占優(yōu)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)員擅長(zhǎng)百米短跑類爆發(fā)力的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)，而“紅肌”占優(yōu)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)員更適合馬拉松一類持久力的有氧運(yùn)動(dòng)。

1968年第19屆奧運(yùn)會(huì)舉辦地墨西哥城海拔2240米，稀薄空氣中的含氧量比海平面少百分之三十，這對(duì)無(wú)氧運(yùn)動(dòng)非但沒(méi)有影響，反倒成了短跑、跳躍、舉重成績(jī)大豐收的“天賜良機(jī)”，共有34項(xiàng)世界紀(jì)錄和38項(xiàng)奧運(yùn)紀(jì)錄被刷新。海因斯百米賽首次突破10秒大關(guān)和比蒙的“世紀(jì)一跳”都明顯得益于較小的空氣阻力和較弱的地球引力。而有氧運(yùn)動(dòng)的耐力項(xiàng)目就明顯不利了，稀薄的空氣完全是一場(chǎng)災(zāi)難，萬(wàn)米長(zhǎng)跑成績(jī)落到了20年來(lái)最低點(diǎn)，曾經(jīng)18次創(chuàng)造世界紀(jì)錄的澳大利亞選手克拉克以第六名到達(dá)終點(diǎn)后一頭栽倒，足足進(jìn)行了20分鐘人工呼吸才悠悠醒來(lái)（圖６）。難怪各國(guó)運(yùn)動(dòng)員都把高原訓(xùn)練作為增強(qiáng)有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要途徑了。

（６）澳大利亞選手克拉克

如果汽車的冷凝風(fēng)扇停轉(zhuǎn)或水箱“開(kāi)鍋”，發(fā)動(dòng)機(jī)將因?yàn)闇囟壬叨鵁o(wú)法正常工作。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，身體輸出的能量有75%變成了無(wú)用的熱，帶來(lái)體溫升高，而人的器官只能在正常體溫上下幾度的區(qū)間范圍內(nèi)工作。一次跳躍、一次投擲都不會(huì)帶來(lái)體溫大幅度升高，自行車選手在騎行中能靠著快速氣流來(lái)冷卻身體。馬拉松運(yùn)動(dòng)員的形勢(shì)要嚴(yán)峻得多。特別在炎熱潮濕氣候條件下比賽，體溫可達(dá)攝氏42度以上，這些“發(fā)高燒”的運(yùn)動(dòng)員常?？客砩蠞菜畞?lái)“退燒”，但往往只是“杯水車薪”，因此，身體無(wú)法及時(shí)散熱是馬拉松成績(jī)的嚴(yán)重制約因素。而大量出汗帶來(lái)脫水會(huì)使體內(nèi)電解質(zhì)失衡及血粘度增高。一次馬拉松比賽下來(lái)，運(yùn)動(dòng)員的體重通常減少3公斤左右，其中主要是水分的丟失。因此途中補(bǔ)液就格外重要了。

如今馬拉松已經(jīng)算不上極限運(yùn)動(dòng)，穿越撒哈拉大沙漠的220公里長(zhǎng)跑，橫跨美國(guó)東西海岸4800公里的超長(zhǎng)距離競(jìng)賽，都展示著人類的最大潛力和萬(wàn)丈雄心。

馬拉松的深刻隱喻本來(lái)在于克服距離對(duì)信息的障礙，公元前490前的希臘信使菲迪皮德斯為了跑到雅典傳遞“我們勝利了”這一簡(jiǎn)短信息，付出了生命的代價(jià)。而馬拉松運(yùn)動(dòng)本身卻又恰恰因?yàn)榫嚯x障礙而陷入信息的隔絕與混亂。1900年巴黎奧運(yùn)會(huì)馬拉松比賽中，美國(guó)選手阿瑟.牛頓一路遙遙領(lǐng)先，到達(dá)終點(diǎn)后卻發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有4位選手不知抄了什么近路而捷足先登；1904年圣路易奧運(yùn)會(huì)上，美國(guó)選手洛茨中途腿部抽筋后爬上汽車到達(dá)終點(diǎn)，卻得到了美國(guó)總統(tǒng)羅斯福的女兒親自頒發(fā)的金牌；1912年斯德哥爾摩奧運(yùn)會(huì)上，心力交瘁的日本馬拉松之父金粟志藏從路旁觀眾手中討來(lái)一瓶橘子水后，竟跑到別人家中一睡不醒，引起大會(huì)組織者和警方四處尋找，直到1965年，76歲高齡的金粟志藏重游瑞典，百感交集中從當(dāng)年酣睡過(guò)的地方跑向斯德哥爾摩奧運(yùn)會(huì)的舊址，被世人稱為54年才到達(dá)終點(diǎn)的馬拉松運(yùn)動(dòng)員（圖７）。

（７）76歲高齡的金粟志藏重游瑞典

百年以來(lái)，人們?yōu)榱思皶r(shí)傳回馬拉松比賽途中的消息，曾使用過(guò)馬匹、自行車、摩托車、汽車一路跟蹤。而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)卻輕而易舉解決了馬拉松運(yùn)動(dòng)員的定位和監(jiān)控問(wèn)題。

當(dāng)選手們把一只輕薄小巧的芯片系在鞋帶上，通過(guò)設(shè)在起跑線的地墊時(shí)，根據(jù)“電動(dòng)生磁，磁動(dòng)生電”的原理，芯片里的微型線圈便會(huì)切割地墊周圍的磁力線而產(chǎn)生電流，使芯片開(kāi)始工作并發(fā)射電磁波。每個(gè)運(yùn)動(dòng)員佩戴的芯片如同一個(gè)特殊的“電子標(biāo)簽”和“條形碼”，儲(chǔ)存著個(gè)人信息。地墊上的天線捕捉到這些信息后再發(fā)送到控制器和計(jì)算機(jī)進(jìn)行閱讀處理。這一切過(guò)程在百分之幾秒內(nèi)完成。等運(yùn)動(dòng)員通過(guò)終點(diǎn)線地墊，芯片發(fā)出的信號(hào)再次被接收，整個(gè)賽程的起止時(shí)間和成績(jī)便一目了然了（圖８）。

（８）圖組:小小的芯片有著巨大的作用

如果每隔幾公里便鋪設(shè)一個(gè)射頻地墊，運(yùn)動(dòng)員沿路的行蹤便能盡收眼底，并可以隨時(shí)在網(wǎng)上查詢。設(shè)想一下，數(shù)萬(wàn)人參加的馬拉松比賽，如果沒(méi)有射頻技術(shù)的“火眼金睛”和“千手觀音”，全靠人工統(tǒng)計(jì)時(shí)間和名次，組織工作將會(huì)何等復(fù)雜浩繁和不堪重負(fù)。

然而，當(dāng)全世界最有影響的大型馬拉松比賽都把射頻監(jiān)控作為常規(guī)配置時(shí)，卻又大都平行采用兩種計(jì)時(shí)系統(tǒng)，即“槍響時(shí)間”和“芯片時(shí)間”。由于萬(wàn)頭攢動(dòng)的起跑線上，選手們?cè)诼?tīng)到槍響后實(shí)際出發(fā)的時(shí)間彼此差距很大，因此，一個(gè)人得到的“槍響時(shí)間”成績(jī)和“芯片時(shí)間”成績(jī)有可能相差10多分鐘。毫無(wú)疑問(wèn)，“芯片時(shí)間”更加準(zhǔn)確和真實(shí)，然而“槍響時(shí)間”目前仍被確認(rèn)為“官方標(biāo)準(zhǔn)”。有人抱怨說(shuō)這是“時(shí)代的錯(cuò)誤”，但另外的人辯護(hù)說(shuō)，如果在夾道歡呼中第一個(gè)跑到終點(diǎn)的人不能確定是否冠軍，而必須等待全體參賽者“芯片時(shí)間”的結(jié)果，那么馬拉松就索然無(wú)味，而變成了一種別的東西了。

面對(duì)馬拉松的滾滾洪流，也許我們需要在科技、文化和傳統(tǒng)之間做出恰當(dāng)?shù)耐讌f(xié)與平衡。