蔣德龍(衡陽師范學(xué)院體育系,湖南衡陽421007)
試論“體熵”*
——從茅鵬訓(xùn)練思想核心范疇的發(fā)展說起
蔣德龍
(衡陽師范學(xué)院體育系,湖南衡陽421007)
茅鵬訓(xùn)練思想核心范疇的發(fā)展經(jīng)歷了“體力”——“身體素質(zhì)”——“體能”——“熵”的邏輯,與物理學(xué)發(fā)展的“力學(xué)——能學(xué)——熵學(xué)”的邏輯基本一致。根據(jù)其他學(xué)科及體育學(xué)科對熵理論的移植、借鑒和應(yīng)用,可以推導(dǎo)出“體熵”范疇:體熵是描述身體運動的熵,根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同類型,其具有學(xué)科功能與實踐功能,也可以進行測量與評價。
茅鵬;訓(xùn)練思想;核心范疇;體熵;測量與評價
茅鵬對訓(xùn)練本質(zhì)的揭示,在不同時期使用了眾多的范疇。不同時期眾多范疇如果構(gòu)成一個范疇體系的話,就有一個核心范疇。那么,茅鵬不同時期使用的核心范疇是什么?這些核心范疇之間有什么內(nèi)在聯(lián)系?為什么?可以推出新范疇嗎?本文使用學(xué)術(shù)史方法、訪談法對茅鵬訓(xùn)練思想核心范疇及其發(fā)展的內(nèi)在邏輯進行探究,進而推導(dǎo)出“體熵”范疇,并依據(jù)其他學(xué)者關(guān)于“熵”的討論,對“體熵”范疇進行初步探討。
1.1 1995 年以前的核心范疇:身體素質(zhì)、體力、體能1964年6月,茅鵬在引起大討論的《“身體素質(zhì)論”應(yīng)當(dāng)否定》文章中,對來自前蘇聯(lián)訓(xùn)練學(xué)核心范疇的“身體素質(zhì)”進行了歷史的、實踐的、批判性的討論。認為決定運動成績,由力量、速度、耐力、靈敏和柔韌構(gòu)成的“身體素質(zhì)”,只是運動性能的一些表現(xiàn)形式,是對運動性能的一些形容,它都不是客觀存在的實體,所以不能叫做“身體素質(zhì)”。要提高運動成績,得提高覺悟,增強體質(zhì),必須承認專項訓(xùn)練是主要手段,并且具體情況具體對待(不是先一般身體素質(zhì)后專項素質(zhì))。
1981年,茅鵬認為“所有的技術(shù)不但是技術(shù)問題,必然同時涉及有關(guān)關(guān)節(jié)的具體內(nèi)容的力量、柔韌等等體能問題。所有這些問題,都要在訓(xùn)練總體中力爭做到更協(xié)調(diào)更妥貼地安排”。這可以說是后來“一元理論”的萌芽[1]。這里也可以看出,茅鵬1964年認為“力量”、“柔韌”等“運動性能”不叫做“身體素質(zhì)”,而叫做“體能”。
1983年茅鵬以筆名春沂在《談體育改革》中,在括號里解釋“若干天周期”,提出“體力波”。在訓(xùn)練安排上,改“以‘全年周期’為基礎(chǔ)的多年訓(xùn)練”為“以(體力波)為基礎(chǔ)的多年訓(xùn)練”;即改“每年大起大落式”的訓(xùn)練安排為“步步為營、逐步提高、穩(wěn)步前進式的訓(xùn)練安排[2]。后來發(fā)表的許多文章中都用了“體力波”。
1986年茅鵬對“體力”進行了解釋,認為體力指的是身體運動的功能,包含運動能力、勞動能力以及其他形式的身體運動能力,與體能基本上是同義語(如果說有細微差別的話,體力則比較側(cè)重于“功”的角度,體能則側(cè)重于“能”)。但習(xí)慣上體能只被用來表達運動能力,很少有用以表達勞動能力的。因此,用“體力”這個詞來泛指身體運動的功能水平較為合適”[3]。
1993年茅鵬第一次總結(jié)了運動訓(xùn)練學(xué)的“運動成績和運動能力”、“運動選項和運動選材”、“訓(xùn)練設(shè)計、訓(xùn)練控制、訓(xùn)練謀略、訓(xùn)練行為”等八個范疇[4]。這些范疇體現(xiàn)了一定的歷史性、邏輯性和科學(xué)性。但是其歷史、科學(xué)、邏輯的體系特征不明顯,并沒有指明其核心范疇是什么(似乎是“體力”)。有個值得注意的地方是茅鵬論述運動訓(xùn)練本質(zhì)時使用了“有序狀態(tài)”這個與“熵”緊密相關(guān)的范疇。
以上是茅鵬1995年以前發(fā)表的60篇中(筆名春沂、詠雩分別發(fā)表6篇、4篇)比較有代表性的文章。我們可以發(fā)現(xiàn),茅鵬在訓(xùn)練實踐與思考中,揭示訓(xùn)練規(guī)律使用的核心范疇,主要有“身體素質(zhì)”、“體力”和“體能”。在一定程度上把三個范疇做了區(qū)別性比較小的理解、歸納和解釋。
1.2 1995 年至今的核心范疇
1995年茅鵬在評論“馬家軍”失利的文章中首次使用“熵”。認為“‘熵’就是無序程度、混亂程度”,“一個實體迅速膨大,若內(nèi)部缺少最低限度的合理而周到的運轉(zhuǎn)程序;對環(huán)境,尤其是信息環(huán)境,缺少通暢的交換代謝渠道;就會因‘熵’增加迅速淹沒生命力而垮臺”[5]。
1996年茅鵬著重談了“體能”訓(xùn)練,認為運動態(tài)的體能存在于生命運動之中,其表現(xiàn)為一種生命內(nèi)部矛盾因素相應(yīng)積蓄的激發(fā)態(tài),在一定時間過程中完成[6]。
1997年茅鵬認為“球藝=足球運動的絕對最高水平——球藝熵”,認為熵是混亂程度。球藝是有序程度、巧妙程度、效益程度,減少“球藝熵”是制勝的關(guān)鍵。干擾這個要求的盲動、亂動,這就是“熵”。區(qū)別“藝”和“熵”是正確把握“實戰(zhàn)體力波場的”根本要求[7]。這是用“熵”進一步解釋“體力波場”。
1999年茅鵬在總結(jié)性地回顧訓(xùn)練本質(zhì)時,增加使用了“負熵”。認為訓(xùn)練手段實際上可以理解為輸入“負熵”(可能也有新熵),排除多余的“熵”[8]。
2004年茅鵬提出了“熵值”、“負熵增加”、“熵值減少”、“熵值增加”等范疇用來進一步解釋訓(xùn)練本質(zhì)。認為訓(xùn)練的目標(biāo)是提高運動能力,面對這個項目,爭取“熵值減少”,對低水平運動員來說,原先的“熵值”太高,“熵值”非單就“技術(shù)”或“體能”任一面而言,“熵值”乃就“技術(shù)——體能一元體”的整體而言,奧尼爾外線進攻則“熵值”大[9]。
2005年茅鵬認為“二元訓(xùn)練理論”可以使低水平的運動員提高成績,因為與不訓(xùn)練相比,這樣的訓(xùn)練,也向機體輸入了“負熵”??墒牵瑢τ诩庾舆\動員來說,“二元訓(xùn)練理論”的、“多而雜”的、與專項運動無關(guān)的許多手段的大量訓(xùn)練,就反而顯著地增加“熵值”,使機體的“熵值”居高不下,阻斷了運動技術(shù)水平進一步提高的可能[10]。認為“訓(xùn)練安排,就是‘專項化’訓(xùn)練安排,就是‘熵值減少’的過程[11]。
2007年茅鵬提到“‘一元訓(xùn)練理論’認為,人體生命有序狀態(tài)的調(diào)整變化(‘熵值’變化),是運動能力(成績)進退變化的根本原因,“運動能力的進步,就反映了機體生命有序狀態(tài)的‘專項運動員化進展’(“熵減少進展”),“全面身體素質(zhì)訓(xùn)練使得‘熵值’居高不下,干擾和破壞成績進步,孳生傷病事故”[12],喬丹如果打棒球,那么他的“極佳的籃球體能和技術(shù)”就變成了“熵值”[13]。
2008年茅鵬、嚴政、程志理,認為訓(xùn)練的“專項化”程度低,就是“熵值”高,“專項化”程度高,就是“熵值”低,“專項化”發(fā)展,降低著“熵值”,從而一元化地提高運動能力水平[14]。
2009年茅鵬認為“促進體內(nèi)外的‘和諧協(xié)調(diào)’就是降低‘熵值’,從而決定運動能力”[15]。
2010年茅鵬認為“2010年劉翔以13.40 s獲第3,被史冬鵬超越”,主要原因就是脫離跨欄專項的“能力訓(xùn)練”,也就是沒有專項化導(dǎo)致“熵增加”[16]。而2011年巴薩奪歐冠的重要原因就在于“一元化”統(tǒng)一,“復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)”,“熵減少”[17],而2012年劉翔12秒97奪冠,是其體能訓(xùn)練專項化,避免了“熵增加”[18]。
以上是茅鵬從1995年開始發(fā)表的76篇中,具有代表性的文章??梢园l(fā)現(xiàn),從1997年開始,茅鵬在繼續(xù)用“體力”、“體能”揭示、解釋訓(xùn)練本質(zhì)的基礎(chǔ)上,引入了一個非常重要的范疇來進一步的補充,這就是“熵”。茅鵬為什么有這樣一個引入的核心范疇的變化?這個變化的邏輯是什么?
范疇的變化,或者新范疇的出現(xiàn),是因為實踐中的新情況、新挑戰(zhàn)的出現(xiàn)。也就是說,既有范疇的知識不能概括、涵構(gòu)、解釋最新情況最新挑戰(zhàn)。這里面的邏輯即:根據(jù)既有范疇蘊含的理論在實踐時候,出現(xiàn)了某些不足、缺陷或者嚴重問題,進而懷疑既有范疇的科學(xué)合理性,并反思既有范疇,結(jié)合實際的最新發(fā)現(xiàn)的情況(事實)推導(dǎo)出新的理論,通過在實踐中進行新理論的檢驗,再總結(jié)、歸納、概括出新的更高(深)層次的范疇。
我們可以發(fā)現(xiàn),“體力”、“體能”很明顯是借用物理學(xué)而來的范疇,解釋人的運動的范疇——人體運動得“更快、更高、更強”的原因在于人體本身的“力”、“能”。典型的學(xué)科運動生物力學(xué)和運動生物化學(xué)就是專門討論“體力”和“體能”。據(jù)考證[57]“體力”范疇早在我國晉朝就有使用,“體能”在我國最早使用卻到了民國時期,“身體素質(zhì)”是學(xué)蘇聯(lián)時期使用的。從范疇出現(xiàn)的時間順序上來看,“體力”明顯早于“體能”。而邏輯順序:“體力”是“體能”的表現(xiàn),或者“體能”是“體力”的內(nèi)在的原因——“體能”比“體力”邏輯在先。并且,“體力”、“體能”的這種時間順序和邏輯順序,恰好與物理學(xué)中的“力”、“能”范疇的發(fā)展是相互匹配的。我們知道,物理學(xué)的核心范疇已經(jīng)從“力”學(xué)時代(F=ma),經(jīng)過了“能”學(xué)時代(能量守恒),而如今正是“熵”時代(能量變易)。
茅鵬通過對運動訓(xùn)練第一線的事實,進行深刻的觀察、比較、歸納,認為運動訓(xùn)練領(lǐng)域的“體力”、“體能”、“身體素質(zhì)”不足以完全解釋運動訓(xùn)練的本質(zhì),而質(zhì)疑、借鑒、引用并提出使用“熵”來解釋運動訓(xùn)練本質(zhì)。也就是說,茅鵬訓(xùn)練思想核心范疇變化的邏輯可以這樣表述:在遵循既有運動訓(xùn)練理論(范疇)的實踐中觀察、比較、歸納,批判了既有運動訓(xùn)練理論(范疇),借鑒最新范疇再構(gòu)建新的運動訓(xùn)練理論(范疇)。也即,邏輯是從“體力”、“身體素質(zhì)”、“體能”到“熵”。
無獨有偶,其他學(xué)科也借鑒了“熵”范疇,來揭示本學(xué)科領(lǐng)域最新情況的本質(zhì)規(guī)律。如管理科學(xué)有提出“管理熵”(宋華嶺,王今,翟從敏;1999)、信息科學(xué)提出“信息熵”(香農(nóng);1948)、生物科學(xué)提出“生物熵”[19]、經(jīng)濟學(xué)提出了“經(jīng)濟熵”[20]等等。用“熵”范疇來討論體育,最早可能是周桂如、王雨田在《從信息論到信息科學(xué)》中例舉體育老師示范動作,來說明“信息熵”。張武高、邵波認為,有機體可以不斷地向外界排除正熵而吸取負熵,“適度”的體育運動可以幫助人吸取負熵,從而壽命有可能延長。
而在體育學(xué)科內(nèi)部,引入“熵”范疇的最早可能是1980年鄭如賜提到的耗散結(jié)構(gòu)就是“熵”范疇的發(fā)展形式。張百鳴認為生物信息反饋訓(xùn)練方法能使受試者絕對肌力顯著提高,其原因是人從外界汲取了負熵。1990年林吳平[21],以“熵”來說明封閉體系理論和開放體系理論指導(dǎo)健身鍛煉的利弊,提出灰色系統(tǒng)理論指導(dǎo)體育健身。1992、1993年田野認為,興奮劑在一定程度上可以提高局部組織的有序性,但對人體整體的綜合影響則是促進有序向無序轉(zhuǎn)化的墑增作用,以及認為競技體育屬于耗散結(jié)構(gòu),通過熵減競技體育達到新的有序穩(wěn)定狀態(tài)。1998年李捷認為競技運動訓(xùn)練要注意“負熵控制”。2003年宋會君認為要實現(xiàn)競技能力往有序方向發(fā)展,增加竟技能力系統(tǒng)的“負熵”是必要條件。2013年于曉光、于秀等,認為我國競技體育人才培養(yǎng)過程中出現(xiàn)了人員素質(zhì)熵、組織管理熵和功能目標(biāo)熵問題。
可見,體育學(xué)界內(nèi)外已經(jīng)成功將“熵”或者與“熵”相關(guān)范疇,移植、借鑒、運用到體育學(xué)來解釋體育中的最新情況。無疑這種移植、借鑒和運用是具有前沿性、開創(chuàng)性的,富有啟迪思維、引領(lǐng)實踐的重要意義。但是,我們發(fā)現(xiàn):首先,這種對“熵”理論的移植、借鑒和運用,在體育學(xué)界還沒有得到更為廣泛的宣傳;其次,這種對“熵”的理論的移植、借鑒和運用,是初步性的或者探索性的;再次,這種對“熵”的理論的移植、借鑒和運用,所凝聚的認識還是比較凌亂,不成系統(tǒng)或者體系;最后,這種對“熵”的理論的移植、借鑒和運用,與體育的實踐結(jié)合還沒有體現(xiàn)出體育學(xué)本身的特色。也就是說,沒有與其他學(xué)科對“熵”的理論的移植、借鑒和運用區(qū)別開來,而體現(xiàn)不出很明顯的特色作用。
所以,筆者在以上學(xué)者關(guān)于“熵”范疇與體育結(jié)合一起使用的基礎(chǔ)上,通過歸納、比較進一步提出“體熵”范疇。因為,第一,學(xué)理上講,提出“體熵”范疇是按照“體力”到“體能”再到“體熵”這樣的邏輯推導(dǎo)的。也就是說,在力學(xué)時代,可以用“體力”范疇解釋體育運動的本質(zhì),用“體能”范疇在能學(xué)時代進一步解釋體育運動的本質(zhì),那么,在熵時代用“體熵”也就可以更進一步解釋體育運動的本質(zhì)。第二,體育運動實踐中,已經(jīng)出現(xiàn)了的問題,已有認識為此不能做出更為深入、科學(xué)的解釋,指導(dǎo)體育運動的可持續(xù)發(fā)展進步艱難,而用“體熵”來指導(dǎo)體育運動實踐,解釋和指導(dǎo)作用符合最新科學(xué)發(fā)展趨勢,也即“體熵”的提出具有可行性。第三,從必要性上講,在對體育運動實踐知識的提煉中,已經(jīng)有了其他學(xué)科和體育學(xué)科關(guān)于體育運動的熵的各種各樣的觀點,需要用一個更具有體育學(xué)科本身特色的范疇,來進行提煉、凝聚。
3.1 熵的認識
1865年,克勞修斯特意把希臘語ενéργεια“(能量)和αλλαγη(轉(zhuǎn)變)兩者相結(jié)合形成一個專門名詞,翻譯成英文為entropy(有意與energy相似)——稱為物體的變換容度(transformation content),反映熱量可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭?。entropy是熱量被溫度除的商,中文將其翻譯成熵字,其中添了一個火字旁是為了更形象地表達entropy的含義:相同的熱量,溫度高的則熵小,溫度低的則熵大。熵小則“轉(zhuǎn)變程度”高,熵大則“轉(zhuǎn)變程度”低[20]。
1871年,麥克斯韋提出“信息=負熵”。1878年,玻耳茲曼對熵進行了進一步解釋,認為“系統(tǒng)呈現(xiàn)無秩序運動的程度越高,該狀態(tài)存在的可能性也就越大,因而熵值也就越大。反之,熵值小的狀態(tài)對應(yīng)著比較有秩序的狀態(tài)——熵是表示宏觀體系混亂度的量度,是狀態(tài)概率的函數(shù)。1911年,范德瓦耳斯(J.D.Van der Waals)思考了熵變與因果推理過程之間的關(guān)系。1929年,西拉德(Szlard)解說了熵變和信息的密切聯(lián)系。1930年劉易斯(G.N.Lewis)認為“熵增意味著信息的損失”[20]。
1944年,薛定諤認為熵不是一個模糊的概念或思想,而是一個可以測量的物理量,就像一根棍棒的長度、物體某一點的溫度、晶體的熔化度和物質(zhì)的比熱等。在溫度處于絕對零度時(大約在-273攝氏度),任何物質(zhì)的熵等于零。熵的單位是卡/攝氏度。并認為“自然界中正進行著的每一事件,都意味著這件事在其中進行的那部分世界的熵在增加。因此,一個生命有機體在不斷地產(chǎn)生熵——或者可以說是在增加正熵——并逐漸趨近于最大熵的危險狀態(tài),即死亡。要擺脫死亡,要活著,惟一的辦法就是從環(huán)境里不斷汲取負熵”,也就是說“有機體靠負熵為生”[22]。
1948年,香農(nóng)對信息熵進行了度量——作為隨機事件不確定性的量度。正如一個系統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量,一個系統(tǒng)的熵就是它的無組織程度的度量。這一個正好是那一個的負數(shù)[23]。
1981年,里夫金、霍華德提出哲學(xué)熵,認為熵是“當(dāng)能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一狀態(tài)時,我們會受到懲罰,這個懲罰就是我們失去了能在將來用來作功的一定的能量”。熵的增加就意味著有效能量的減少,每當(dāng)自然界發(fā)生任何事情,一定能量就轉(zhuǎn)化為不能再作功的無效能量,被轉(zhuǎn)化為無效狀態(tài)的能量構(gòu)成我們說的污染,能量只能沿著一個方向一一即耗散的方向轉(zhuǎn)化[]。
1995年,董春雨、姜璐認為“能的概念從正面表征著運動轉(zhuǎn)化的能力,而熵卻從反面表征著運動轉(zhuǎn)化已經(jīng)完成的程度,亦即運動喪失轉(zhuǎn)化能力的程度,是能量的“退化”或“貶值”[25]。
2004年,錢時惕認為熵是作為熱過程不可逆性的共同判據(jù),其意義指的是系統(tǒng)的彌散度或均勻度,即熵大,彌散度大或均勻度大;熵小,彌散度小或均勻度小。在平衡態(tài)或近平衡的孤立系統(tǒng)中,且系統(tǒng)中的排斥力量大于吸引力量,系統(tǒng)的熵變遵守熵增原理,反之,則遵守熵減原理。對于遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng),當(dāng)其內(nèi)存在非線性相互作用,系統(tǒng)通過與外界交換物質(zhì)、能量與信息并達某一閾值時,系統(tǒng)就可能從無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N結(jié)構(gòu)或功能上的有序狀態(tài)[26]。
可見,來自熱力學(xué)的熵,相比能,更深入地凝聚著對物質(zhì)運動的最新最深刻的認識,而被移植借鑒到包括生物學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、哲學(xué)等幾乎任何一門學(xué)科。歸納起來,熵的本質(zhì)及本質(zhì)屬性包括以下幾個方面。
第一,從熵的各種討論中看出,“量度”是其本質(zhì)。也就是說熵范疇的臨近屬范疇是“量度”。正如薛定諤認為,熵是一種可以測量的、像棍棒的長度、物體的溫度一樣的量度。這種“量度”是針對“能”的變化而言。熵量度了該系統(tǒng)的運動不能轉(zhuǎn)換的潛力,從負面量度了能的質(zhì)量[27]。
第二,熵的本質(zhì)屬性有無序性、不可逆性和層次性特征。其中無序性是相對有序來說,熵是描述系統(tǒng)的混亂程度。不可逆性指事物或者系統(tǒng)的能量只沿著耗散方向轉(zhuǎn)化。層次性指從宏觀和微觀角度描述系統(tǒng)熵是不一樣的[25]。
所以,根據(jù)邏輯學(xué)下定義的規(guī)則,我們認為熵是對事物或者系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化的無序性、不可逆性和層次性的量度。
3.2 “體熵”的定義
由于體熵與熵的關(guān)系是“下位與上位”的關(guān)系或者“種與屬”關(guān)系。也即,我們只要明確了體熵的種差,體熵范疇的定義就好辦了。我們知道熵的外延很廣,有信息熵、經(jīng)濟熵、管理熵等等,與這些熵不同的是,體熵的種差只能是“身體運動”,這是體熵區(qū)別于其他熵的本質(zhì)特征。失去這個本質(zhì)特征,體熵存在的必要性也就隨之失去。因此,我們認為,體熵是描述身體運動的熵。
體熵的分類是在明確體熵的內(nèi)涵基礎(chǔ)上,將體熵反映的對象分成若干小類。根據(jù)邏輯學(xué)方法,對體熵分類可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)進行不同的分類。我們將體熵分類如下。
一是根據(jù)變化方向,將體熵分為負體熵和正體熵。負體熵也可以稱為減體熵,正體熵也可以稱為增體熵。身體運動中,其熵值是符合熵增原理的,具有不可逆性,也即總是在增加熵——向混亂程度增加方向變化——有效能量不斷減少,這就是正體熵。但具有復(fù)雜性的身體運動,能夠不斷與外界進行物質(zhì)、能量、信息的交換,也即身體運動又存在著與正體熵相反的,使系統(tǒng)變得更加有序、更有組織性的另一方面和趨勢,這就是負體熵。負體熵是身體運動時,與外界進行物質(zhì)、能量、信息等的交換過程中產(chǎn)生的,產(chǎn)生得越多,說明一種促進身體運動內(nèi)部各子系統(tǒng)相互間更好協(xié)同作用,從而朝有序化方向發(fā)展的力量增加[28]。茅鵬說的“訓(xùn)練手段實際上可以理解為輸入‘負熵’”,更確切地理解為“適宜的訓(xùn)練手段可以使得身體運動的負體熵增加”。如果說訓(xùn)練手段實際上可以理解為輸入“負熵”,可能導(dǎo)致認為負體熵是某種東西,實際上負體熵只是相對正體熵而言[28]。比如認為向機體輸入物質(zhì)、能量、信息等,身體運動的負體熵就增加,這是錯誤認識。而是要取決于身體運動這個系統(tǒng)內(nèi)部的能量形式,需要能量的數(shù)量以及系統(tǒng)此時所處的狀態(tài)。茅鵬批判“體能儲備是偽概念”、“體能測試”,實際就是批判輸入能量就能夠使得身體運動負體熵增加。茅鵬一元訓(xùn)練理論提出的“‘專項運動員化進展’(‘熵減少進展’)”,可以理解為專項運動員化是身體運動負體熵增加的要求。茅鵬說到的“與對手周旋”中獲取對手的信息而見招拆招,可以理解為負體熵增加。
二是根據(jù)變化的快慢,將體熵分為快體熵和慢體熵。快體熵是指身體運動時,變化速度快的熵。慢體熵是指身體運動時,變化速度慢的熵。體熵變化的快慢有熵增加方向和熵減少方向變化兩個變化的快慢。有的身體運動的熵增加很快,有的身體運動的熵增加很慢。身體運動的熵增加很快,其勢必同時有負熵輸入也增加很快,以維持身體運動進行。快體熵的身體運動不一定是熵增,有可能是熵減,熵減意味著身體運動有序,不會輕易疲勞,熵增意味著身體運動無序,容易疲勞。慢體熵的身體運動也不一定是熵減,有可能是熵增,熵減意味著身體運動有序,不會輕易疲勞,熵增意味著身體運動無序,容易疲勞。快體熵的身體運動如舉重、跳遠、投擲、拳擊、100米等等。慢體熵的身體運動如馬拉松、長距離游泳、太極、氣功等等。
三是根據(jù)身體運動的人數(shù),將體熵分為個人體熵和組織體熵。個人體熵是指個人的身體運動的熵。組織體熵是指兩人以上的身體運動的總的熵(包括教練等)。個人體熵的大小由于人體本身的復(fù)雜性,在其熵增加不可逆性的同時,因為不斷得到“負熵流”的輸入而其大小表現(xiàn)波動性。波峰時候熵最大、最疲勞,波谷時候熵最小、最興奮。茅鵬使用的“體力波”讓人不解,而如果用個人體熵來解釋,就會有新的認識。在集體運動中,個人體熵即使是熵值很小,運動狀態(tài)很好,但組織體熵不一定是熵值很小,反而有可能很大。也就是說,集體運動項目的比賽,如果想贏得比賽,除了個人體熵最大限度保持很小以外,必須考慮到整個集體的總的熵,也即,考慮組織體熵。茅鵬說的籃球比賽中奧尼爾內(nèi)線進攻能力突出,“熵值”低,如果在外線進攻,那么“熵值”高??梢赃@樣理解:如果奧尼爾在內(nèi)線進攻,各個隊員各司其職,整個球隊的體熵(組織體熵)就可以熵值小——可以正?;蛘叱桨l(fā)揮而贏得比賽;如果奧尼爾在外線進攻,即使其他隊員各司其職,整個球隊的體熵(組織體熵)則熵值增加——球隊表現(xiàn)無序混亂導(dǎo)致球隊發(fā)揮失常而輸?shù)舯荣?。也就是說球隊的前一種組織體熵小贏球機會大,球隊的后一種組織體熵大輸球機會大。茅鵬在點評中國女足在第4屆世界杯賽中的表現(xiàn)時候,認為:是“二元訓(xùn)練理論”導(dǎo)致了中國女足的“熵值增加”,使其足球運動能力大幅度下降;在后續(xù)的一場場比賽中,比賽自身的“訓(xùn)練效應(yīng)”,導(dǎo)致中國女足的“負熵增加”(“熵值減少”),從而表現(xiàn)為“一場比一場打得好”,并不是“儲備”了“體能”。這里說的“負熵增加”(“熵值減少”)可以理解為中國女足的組織體熵減小。茅鵬特別重視的球藝熵,是指“運動員相互間、及與球之間,運動關(guān)系的合理程度與存在著機體的靜態(tài)的、動態(tài)的組織結(jié)構(gòu)的合理程度的對立面,即“不合理程度”(混亂程度、無序程度)[7]——我們可以理解就是為球(三大球)類運動的組織體熵。田野在一篇文章中提到“競技體育……熵減作用……熵增作用。競技體育對人體和社會的總效應(yīng)是熵減。通過人們的主觀努力可促進熵減效應(yīng),抑制熵增效應(yīng),從而保證競技體育不斷向前發(fā)展[29]”的論述,是需要進一步解釋的——實際上說的是整個競技體育的組織體熵。
四是根據(jù)身體運動的目的,將體熵分為健康體熵和競技體熵。健康體熵是指身體運動的目的是為了增進健康而產(chǎn)生的熵。競技體熵是指身體運動的目的是為了競技取勝而產(chǎn)生的熵。人延年益壽的實際就是使健康體熵得到抑制,限制放慢健康體熵的自然增加。也就是健康體熵維持在較低水平。林吳平等提出延年益壽應(yīng)該“靜養(yǎng)”,因為“運動促進新陳代謝,使機體負擔(dān)加重,系統(tǒng)的有序性受到干擾,‘熵’增加速,容易得病,加速衰老”[30]。按照這種說法,健康體熵的身體運動就是如氣功、導(dǎo)引、吐納等形式,進而“使體內(nèi)生命之火以最慢的速度燃燒,從而延長其燃燒時間,衰老也就越慢,生命也就隨之延長”[30]。較為全面的說法,健康體熵要維持較低水平還應(yīng)該有飲食、心情以及環(huán)境等因素的所謂“負熵流”的輸入,以及針灸、推拿,也可以使得生命系統(tǒng)從外界吸收“負熵流”[31]。競技的本質(zhì)可以理解為以競爭、比較為核心。那么,競技體熵也就有一個競爭、比較:一是自我競技體熵的競爭、比較;二是與對手競技體熵的競爭、比較。自我競技體熵小,則自我超越。比對手競技體熵小,則超越對手。再進一步說,競技體熵小,意味著身體運動時能夠不斷汲取和生成能量、物質(zhì)以及信息(輸入負熵流)——程度越大,越能夠自我超越以及超越對手。茅鵬的一元訓(xùn)練理論強調(diào)訓(xùn)練的“專項化”,實際上就是在訓(xùn)練階段模仿實戰(zhàn)情景訓(xùn)練。那么,在正式比賽中,因為自己能夠很快適應(yīng)比賽環(huán)境而競技體熵處在一個比較小的水平,不會有混亂出現(xiàn)。對手如果沒有經(jīng)歷過真實比賽場景,就勢必因此而競技體熵比較大,相比,而輸?shù)舯荣悺T偃缋罱菰诜治鐾踯娤既僭驎r,認為其“訓(xùn)練負荷時間和負荷強度增加所導(dǎo)致的負熵增加,使她可以在較高的能級層次上自組織自己的競技能力,或者說是在更大的負熵值水平上自組織自己的宏觀有序度,其他運動員假若達不到這樣的負熵值,當(dāng)然水平就無法與王軍霞相比”[32](但是李捷把負荷簡單地用負熵來解釋是不確切的),實際上可以理解為王軍霞的競技體熵比其他運動員的競技體熵水平要較低。
另外,根據(jù)身體運動時自然環(huán)境的氣溫,體熵可以分為高溫體熵和低溫體熵。高溫體熵指外界氣溫高過正常體溫時候的體熵,而低于體溫則為低溫體熵。
5.1 體熵的學(xué)科功能
體熵范疇的得出,對整個學(xué)界來說是一種理論的豐富和發(fā)展。對體育學(xué)界,特別是運動訓(xùn)練學(xué)來說,可以認為是有方法論上的重要啟示意義。也即可以建立一種以體熵為基礎(chǔ)的身體運動的“自組織”觀或者“耗散”觀或則“非線性、復(fù)雜性、整體性”觀。同時,也可以為其他學(xué)科的理論發(fā)展提供有益的參考。如茅鵬以“熵”為理論基礎(chǔ)的訓(xùn)練觀點給了舞蹈學(xué)以有益的啟示[33]。再就是以體熵為基礎(chǔ),可以重新審視“生命在于運動”和“超量恢復(fù)”等傳統(tǒng)的理論觀點。前者可以用“健康體熵”來解釋:延年益壽應(yīng)該盡量維持較低的體熵水平,防止體熵自然增加。后者解釋運動成績進步原因是大運動量訓(xùn)練可以促進體能的儲備超過運動訓(xùn)練以前的水平,而茅鵬用大量的事實批判了這種觀點,認為運動成績的提高是因為“人體有序狀態(tài)的穩(wěn)定性和可變性在新陳代謝運動中實現(xiàn);訓(xùn)練進步就是提高對于專項運動的適應(yīng)性(降低‘熵值’)訓(xùn)練,正是由于通過向機體輸入信息、從而得以輸入‘負熵’的”[34]。其實際就可以用“競技體熵”來說明。另外,以體熵為基礎(chǔ),可以對運動訓(xùn)練學(xué)某些爭論有一定的啟發(fā)意義。比如一元訓(xùn)練理論還是二元訓(xùn)練理論之爭[35、36]、運動項目歸屬之爭[37、38],都有一個共識的理解基礎(chǔ)是“體能”。也就是說爭論的依據(jù)都是在對“體能”范疇所凝聚的認識基礎(chǔ)上的。如果我們對“體熵”有比較深刻的認識,籃球、足球是體能類還是技能類項目就可以得到新的認識:組織體熵項目;撐桿跳高是體能還是技能項目也可以有新的認識:個人體熵項目。這樣茅鵬的一元訓(xùn)練理論如果以“體熵”為核心依據(jù)來分類各個運動項目,就可以回答德國Hohmann教授對一元訓(xùn)練理論的疑問[39]。
5.2 “體熵”的實踐功能
“體熵”的實踐功能是指“體熵”指導(dǎo)實踐、服務(wù)實踐的功用和效能,也即“體熵”指導(dǎo)身體運動、服務(wù)身體運動的功用和效能。也可以理解為“體熵”解決身體運動中的實際問題。目前,“體熵”實踐功能在體育教學(xué)、運動訓(xùn)練及比賽、健康體質(zhì)、體育組織管理等方面都有了應(yīng)用。如邵桂華認為應(yīng)該從耗散結(jié)構(gòu)理論出發(fā),立足于開放性、遠離平衡態(tài)、非線性相互作用和漲落機制等建立體育教學(xué)的自組織系統(tǒng),來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的體育教學(xué)被組織[41],以及劉玉蘭,韋曉雨,都紅梅等認為應(yīng)該以耗散結(jié)構(gòu)理論為依據(jù)反對“放羊式”體育教學(xué),建立科學(xué)的“放羊式”體育教學(xué)透視當(dāng)前體育教學(xué)[42]??梢哉J為這是組織體熵的應(yīng)用。特別值得一提的是在運動訓(xùn)練與體質(zhì)健康方面,一是用肌電表面信號(sEMG)的非線性參數(shù)——近似熵(ApEn)、Kolmogrov熵、小波包熵[43]的應(yīng)用研究,如王健,劉加海發(fā)現(xiàn)“Kolmogrov熵值均明顯下降,說明此時神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的生物電活動更趨有序[44]”,“肌肉力量出現(xiàn)衰弱的標(biāo)志是肌電信號復(fù)雜性、熵的喪失。這些特征可以應(yīng)用在臨床診斷上”[45],陳偉婷,王志中,李曉浦等通過實驗發(fā)現(xiàn)肌肉疲勞過程中sEMG信號的近似熵逐漸下降,提出近似熵可作為衡量肌肉疲勞程度的指標(biāo),并指出“將振動刺激和常規(guī)力量訓(xùn)練的優(yōu)點有機結(jié)合在一起的振動力量訓(xùn)練,能更加有效地恢復(fù)和提高肌肉力量”,所以其在醫(yī)學(xué)上病理性肌肉力量的恢復(fù),運動學(xué)上運動員的力量訓(xùn)練和耐力訓(xùn)練,以及日常生活保健中都將迎來更為廣闊的應(yīng)用前景[46]。徐樹禮、侯學(xué)華、張雪臨等通過實驗分析頻域、近似熵、分維數(shù),認為“一次適當(dāng)強度的立姿振動使機體疲勞推遲,立姿振動是疲勞程度較小的訓(xùn)練新思路”[47]。汪晨、和衛(wèi)星、陳曉平等認為“在更深入的研究中,可以通過肌電信號的模糊近似熵和辛幾何來定量區(qū)分不同的疲勞程度及運動狀況,分析運用于患有肌肉運動障礙病人的康復(fù)治療和運動員的訓(xùn)練方法制定中”[48]。
二是用腦電信號(EEG)的非線性參數(shù)近似熵、柯爾莫哥洛夫熵來分析疲勞,如實驗證明,利用柯爾莫哥洛夫熵對生理性精神疲勞進行分級具有一定的可行性,該方法為生理性精神疲勞的監(jiān)測與分級提供了新思路和新工具,在交通運輸業(yè)及其它行業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景[49],“利用腦電信號各節(jié)律的相對功率以及小波熵平均值對生理性精神疲勞程度進行分析具有一定的可行性[50]”,優(yōu)秀射箭運動員“冬訓(xùn)期間隨著訓(xùn)練負荷的進一步提高,運動員腦疲勞程度也隨之增加,其大腦受抑制的程度增加,思維活動的無序程度降低,大腦復(fù)雜性降低,腦電平均近似熵值也相應(yīng)降低,其中,女子運動員近似熵的變化較男子運動員更為明顯”[51],通過檢測優(yōu)秀射箭運動員倒立訓(xùn)練后腦電復(fù)雜度、近似熵兩項腦電非線性參數(shù)發(fā)現(xiàn)“倒立訓(xùn)練后運動員腦電活動趨于同步化、有序化,其交感神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)出緊張性降低,自主調(diào)節(jié)能力得以加強,經(jīng)過8周倒立訓(xùn)練后焦慮、抑郁等不良情緒得到一定的緩解,睡眠質(zhì)量有所提高。經(jīng)過倒立傾斜訓(xùn)練后,各種中樞神經(jīng)機能指標(biāo)相互影響、促進,使射箭運動員中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于一種良性協(xié)調(diào)狀態(tài)”[52]。周鵬等提出了基于腦電信號的樣本熵特征進行運動想象分類的思想,并利用Fisher線性分類器對基于樣本熵的左右手運動想象進行了動態(tài)分類,得到的平均最大分類正確率達到87.8%[53]。
三是分析心電圖信號相關(guān)的熵的參數(shù)來檢測運動員的訓(xùn)練,如樣本熵[54]。
注意,這些近似熵、小波包熵、樣本熵等等是對身體運動相關(guān)生物電信號無序度的度量,間接反映身體運動時機體的無序程度,而不是我們所說的“體熵”的直接度量。所以,我們可以把這些熵進行某種轉(zhuǎn)換,視其為“體熵”的中介。
在茅鵬一元訓(xùn)練理論受到的最大質(zhì)疑中,就有不能被量化的問題(操作性)[39]。這可能是茅鵬自己認為的那樣,他的理論總是難以得到官方和主流的認可,始終處在“草根”層面的重要原因。官方或者主流需要的不僅僅在理論上的新,而且要拿出實在的操作層面的說法來以“能夠拿出來遛遛”見真效。這就牽涉到了“體熵”的測量與評價了。我們僅僅對個人體熵和組織體熵的測量與評價做一簡單的介紹。
6.1 個人體熵的測量與評價
前面我們說到需要將身體運動時候的生物電信號的分析參數(shù)近似熵、樣本熵,進行某種轉(zhuǎn)換,變成可以測量的體熵。首先我們確定以樣本熵作為體熵的中介,代表、說明體熵。因為樣本熵是由Richman提出的一種新的時間序列復(fù)雜性測度方法,是近似熵的一種改進算法。經(jīng)最新試驗研究初步證明,“對于同樣的測試數(shù)據(jù),樣本熵算法的計算效率明顯高于近似熵算法的計算效率。所以,對于腦電數(shù)據(jù),甚至數(shù)據(jù)量較大的腦電數(shù)據(jù),可以優(yōu)先考慮使用樣本熵來進行分析處理”[55]。其次,測量個人體熵以腦電信號(EEG)、肌電信號、心電信號的樣本熵都可以作為代替體熵的中介。但在測量時根據(jù)不同情況作出不同選擇。比如要監(jiān)控運動訓(xùn)練強度時,可以測量肌電信號的樣本熵來說明體熵。要恢復(fù)運動疲勞時,則可以測量腦電信號的樣本熵。再次,樣本熵在代表、說明體熵的時候,樣本熵的性質(zhì)是說明生物電信號的無序程度,樣本熵越小說明生物電信號越有序,復(fù)雜性越低,而其要代表、說明的體熵則與這個性質(zhì)相反。也即樣本熵從反面說明體熵。當(dāng)我們檢測到生物電信號越小說明體熵越大。6.2 組織體熵的測量與評價
個人體熵的測量我們可以用精密的儀器測量和計算進行轉(zhuǎn)換而得出其近似值。在前面我們認為個人體熵小組織體熵不一定?。阂沟谜麄€集體運動能夠處于有序狀態(tài),不僅僅是使得個人體熵保持在較低水平,最終是要使得整個集體運動能夠處于有序和有效狀態(tài)(保持在較低水平)。如何測量與評價?集體身體運動在競爭本質(zhì)上很大程度上與企業(yè)組織的競爭相類似,所以,我們可以試借用企業(yè)的管理熵類比為組織體熵來認識組織體熵的測量與評價[56]。
在對茅鵬訓(xùn)練思想核心范疇發(fā)展的梳理、考察過程中,結(jié)合其他學(xué)科以及本學(xué)科關(guān)于熵理論的移植、借鑒和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,我們推導(dǎo)出了“體熵”范疇,并對“體熵”的定義、分類、功能以及測量與評價做了粗淺的論說。如果要真正地將“體熵”相關(guān)論說應(yīng)用到體育學(xué)中的增強體質(zhì),提高競技水平,在操作上起到很好的工具作用,還有許多解釋不清楚和不徹底的地方。比如體熵的測量與評價中,只是將生物電信號的相關(guān)參數(shù)樣本熵進行轉(zhuǎn)換,來代替?zhèn)€人體熵,就有失準(zhǔn)確性。這就需要設(shè)計表達計算個人體熵、組織體熵的數(shù)學(xué)模型。
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(部分參考文獻略)
Sports Entropy
JIANG Delong
(Sport Dept.,Hengyang Normal Inst.,Hengyang 421007,China)
The training concept of MAO Peng has developed from physical strength,physical quality,physical ability and entropy,which accords with the logic of mechanics,power and entropy of physiology.According to transplantation,reference and application of entropy theory in other subjects and sports study,the scope of sports entropy is the description of body movements,which can be classified into different categories,can be of discipline and practical function and can be measured and evaluated.
MAO Peng;training concept;core scope;entropy definition;measurement and evaluation
G808.1
A
1672-268X(2015)05-0055-07
2015-08-01)
教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項目(13YJC890019)。