馮 狄，曹天宇

人類速度的極限已經(jīng)到來？
——解析世界紀錄的進展與未來

馮 狄，曹天宇

使用ARIMA數(shù)學(xué)模型和獨立樣本t檢驗對徑賽項目和游泳項目的1 825條世界紀錄數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，通過對每年世界紀錄產(chǎn)生的數(shù)量和破紀錄的概率，分析紀錄產(chǎn)生背后的社會因素、經(jīng)濟因素、文化因素、歷史因素及科技因素。結(jié)果表明，徑賽和游泳的世界紀錄發(fā)展走勢顯示了以下特征：1912—1928年是破紀錄的第1個上升期，之后開始下降；第2個上升期起始于1943年，1976年以后開始呈下降走勢，但2008年和2009年的破紀錄率卻非常高，數(shù)據(jù)與平均數(shù)值反差較大。破紀錄的低谷期有4個時間段：第1階段是1913-1918年，第2階段是1939-1946年，第3階段是1990-1997，第4階段是2010-2014年。未來30年破世界紀錄概率將維持在一個穩(wěn)定而極低的水平值發(fā)展(0.16)，在人類現(xiàn)有的基因、形態(tài)、科技等條件沒有改變下，世界紀錄很難會再有爆發(fā)式的增長。通過對1950年以前和1950年以后開展的徑賽、游泳項目破紀錄年均值獨立樣本t檢驗統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，1950年以后開展的運動項目是1950年以前開展的運動項目的破紀錄概率的2倍左右。這也可以說明，越是開展晚的項目，破紀錄的概率越大。研究認為，科技發(fā)展是破紀錄概率提高至關(guān)重要的因素；戰(zhàn)爭等歷史因素嚴重阻礙體育運動的發(fā)展；興奮劑的使用成為破紀錄“盛況”的始作俑者；體育與商業(yè)的結(jié)合改變了體育訓(xùn)練比賽的傳統(tǒng)方式，運動員的身體變得更脆弱，運動壽命縮短；動作技術(shù)、運動環(huán)境和運動力學(xué)3個方面的差異造成了游泳項目的成績提高空間要高于田徑項目中的跑步項目。

世界紀錄；人類極限；歷史；未來；進展

1 前言

2015年北京田徑世界錦標賽在鳥巢落下帷幕，本次比賽中只有一項新的世界紀錄產(chǎn)生(男子十項全能)，2013年莫斯科田徑世界錦標賽沒有一項新的世界紀錄產(chǎn)生，人們不禁會問，人類速度的極限是否已經(jīng)到來，未來還有多少世界紀錄會被打破？競技體育的世界紀錄產(chǎn)生受社會制度、經(jīng)濟發(fā)展水平、歷史、科學(xué)技術(shù)水平以及運動員的身體素質(zhì)、基因遺傳、心理表現(xiàn)、人類進化、訓(xùn)練比賽條件、器械等諸多因素的限制與影響。世界紀錄可以視作當時條件下該項目的人體“極限”，但 “極限”被打破看似是偶發(fā)現(xiàn)象，實則是有其內(nèi)在的規(guī)律。以往，許多科學(xué)家也饒有興趣試圖用各種數(shù)學(xué)模型(如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、灰色預(yù)測理論模型等)對世界紀錄的成績進行研究，揭示某一項目成績背后的發(fā)展規(guī)律。由于成績的提高屬于社會科學(xué)與人體自然科學(xué)在某種形式意義上的有機結(jié)合， 影響“極限”系統(tǒng)的因素較多且繁雜，若要對這個“極限”進行較為準確的分析預(yù)測難度較大。因此，本文的研究目的不是通過特定的數(shù)學(xué)模型精準的預(yù)測未來世界紀錄的成績，而是通過對每年世界紀錄產(chǎn)生的數(shù)量和破紀錄的概率，分析紀錄產(chǎn)生背后的社會因素、經(jīng)濟因素、文化因素、歷史因素及科技因素。研究結(jié)果將有利于世界專項體育運動組織對運動員比賽成績進行總結(jié)分析，總結(jié)和反思田徑、游泳項目發(fā)展的經(jīng)驗和教訓(xùn)。

2 研究內(nèi)容與方法

2.1 研究內(nèi)容

研究內(nèi)容為田徑比賽中徑賽類項目和游泳類項目的世界紀錄發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)選取自1912—2014年之間產(chǎn)生的由官方記載的世界紀錄成績。徑賽、游泳項目乃體育運動中的基礎(chǔ)大項，其運動成績最能客觀直接反映人體生理極限，為提高數(shù)據(jù)分析預(yù)測的準確性，研究統(tǒng)計了總計1 825條數(shù)據(jù)(表1)。

表 1 本研究數(shù)據(jù)匯總一覽表
Table 1 Data Summary

項目數(shù)男子項目女子項目紀錄數(shù)徑賽項目361818621游泳項目4020201204總 計 7638381825

注：數(shù)據(jù)選取時間為1912—2014年。

2.2 研究方法

文獻研究與數(shù)理統(tǒng)計。統(tǒng)計學(xué)中，對數(shù)據(jù)進行預(yù)測的方式和模型有很多，但不同的模型適合的數(shù)據(jù)類型、分析環(huán)境等也不盡相同。對預(yù)測模型而言，較為常用的有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、微分方程模型、灰色模型、ARIMA模型。這些模型在其適合的數(shù)據(jù)類型和建模環(huán)境中都具有較高的預(yù)測準確定性。本文采用的是ARIMA模型。

ARIMA模型，全稱為自回歸積分滑動平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model)，是指將非平穩(wěn)時間序列轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)時間序列，然后將因變量僅對它的滯后值以及隨機誤差項的現(xiàn)值和滯后值進行回歸所建立的模型。

ARIMA模型的基本思想是：將預(yù)測對象隨時間推移而形成的數(shù)據(jù)序列視為一個隨機序列，用一定的數(shù)學(xué)模型來近似描述這個序列。這個模型一旦被識別后就可以從時間序列的過去值及現(xiàn)在值來預(yù)測未來值。ARIMA模型預(yù)測一般能夠反映出3種實際變化的規(guī)律，趨勢變化、周期性變化和隨機性變化。其根據(jù)原序列是否平穩(wěn)以及回歸中所含部分的不同，包括移動平均過程(MA)、自回歸過程(AR)、自回歸移動平均過程(ARIMA)以及ARIMA過程。

其優(yōu)點是方便易掌握，能夠充分運用時間序列的各項數(shù)據(jù)，計算速度快，對模型參數(shù)有動態(tài)確定的能力，精度較好，采用組合的時間序列或者時間序列和其他模型組合的效果更好。缺點是不能反映事物的內(nèi)在聯(lián)系，數(shù)據(jù)不能過少，只適用于短期預(yù)測[3]。

對于世界競技體育的紀錄成績來說，隨著時間的推移，世界紀錄是逐漸被刷新而產(chǎn)生的，而其產(chǎn)生的時間及項目是隨機的，但其趨勢均是向著更高水平的方向發(fā)展。對于世界紀錄的預(yù)測而言，充分利用時間序列數(shù)據(jù)資源，利用歷史變化規(guī)律在一定程度上對未來發(fā)展進行預(yù)測，ARIMA模型是較為適合的，其他模型都有其不適應(yīng)的影響，因此，本文主要運用ARIMA模型進行分析。

3 數(shù)據(jù)的處理

3.1 數(shù)據(jù)的平滑初處理

本文研究是以ARIMA模型為基礎(chǔ)，以歷史年份為單位進行橫向和縱向的研究分析，但在獲得的實際世界紀錄數(shù)據(jù)中，并非是理想化的每年產(chǎn)生一個世界紀錄，而是有以下幾種情況：1)某一年內(nèi)，連續(xù)多次破紀錄的情況，即這年有多個世界紀錄數(shù)據(jù)；2)若干年沒有新紀錄的產(chǎn)生等。因此，在進行研究分析時不可以隨意舍棄數(shù)據(jù)，若隨意舍棄某些數(shù)據(jù)，可能會對趨勢預(yù)測的準確度產(chǎn)生較大影響和誤差。因此，為了使數(shù)據(jù)適應(yīng)本模型，對實際數(shù)據(jù)做了優(yōu)化處理，具體數(shù)據(jù)處理方式如圖1所示。

圖 1 數(shù)據(jù)的平滑初處理框圖Figure 1. Data Smoothing Process

按以上的方式整理并處理，可以按照年份為單位進行分析，同時保留紀錄刷新的數(shù)據(jù)趨勢及紀錄刷新次數(shù)信息。

3.2 數(shù)據(jù)分析流程

利用SPSS建立ARIMA模型，在當前資源分析下，忽略歷史發(fā)展對競技體育影響的部分因素，僅從客觀數(shù)據(jù)上來假定為人類創(chuàng)造紀錄時的“極限”，利用SPSS與MATLAB交互處理，數(shù)據(jù)分析方法流程如圖2所示，圖2中表明整個SPSS處理過程的邏輯順序。

圖 2 數(shù)據(jù)分析方法流程框圖Figure 2. Data Analysis Flow Chart

4 結(jié)果

4.1 世界紀錄刷新頻率結(jié)果

1912—2014年之間，有部分項目發(fā)展跨越整個時間區(qū)間，還有部分項目是在這期間發(fā)展起來的。因此，不能僅通過對每一年創(chuàng)造紀錄的頻次而進行ARIMA預(yù)測，這里需要找尋一個統(tǒng)一的量來對其破紀錄的能力進行描述。

利用EXCEL和MATLAB對數(shù)據(jù)進行處理，得到1912—2014年的徑賽類和游泳類世界紀錄刷新率數(shù)據(jù)及趨勢圖(圖3)。

通過圖3可看出，徑賽類項目的紀錄刷新率基本在1.0范圍內(nèi)波動，大致分為5個階段。

第1階段：1912—1920年期間，這段時間紀錄刷新率為0.3左右；最低時，紀錄刷新率一直在0.1及以下。

第2階段：1920—1935年，紀錄刷新率呈波動上升變化，在0.2～0.9之間；在1928年出現(xiàn)了一次破紀錄的高峰期。

第3階段：1935—1950年，紀錄刷新率又回到了0.2左右波動，處于歷史低峰期。

第4階段：1950—1972年，紀錄刷新率大幅度提高，出現(xiàn)破紀錄的3個高峰期，分別是1956年、1968年和1972年，這一階段是歷史當中破紀錄最高峰的階段。

第5階段：1972年至今，紀錄刷新率開始大幅下降，2010年以后，紀錄刷新率在0.1上下波動，處在歷史的最低點。

圖 3 徑賽項目紀錄刷新率示意圖Figure 3. New WR.Rate of Track Events

圖 4 游泳項目世界紀錄刷新率示意圖Figure 4. New WR.Rate of Swim Events

通過圖4可看出，游泳類項目的紀錄刷新率與徑賽類發(fā)展走勢大體相似，但紀錄刷新率的范圍在2.0范圍內(nèi)，比徑賽項目紀錄刷新率均值高，紀錄的走勢大致分為6個階段。

第1階段：1912—1918年，1912年紀錄刷新率為2.0，之后幾年，紀錄刷新率一直在0.2以下。

第2階段：20世紀20～50年代，紀錄刷新率起伏波動，達最高值1.0，屬于歷史中破紀錄能力的中等水平區(qū)間，但是1930年和1945年紀錄的刷新率數(shù)值卻下降到0。

第3階段：20世紀50年代到1976年，紀錄刷新率開始爆發(fā)性增長，紀錄刷新率平均值1.2，最高時達到1.78，該區(qū)間屬于歷史破紀錄的高峰期。

第4階段：1977年至21世紀初期，紀錄刷新率小幅度波動，總體呈下降趨勢；總體均值在0.5范圍內(nèi)。

第5階段：2008-2009年，紀錄刷新率快速大幅度提高，此期間最高值達到1.5。

第6階段：2011年至今，紀錄刷新率又低至0.25以下，紀錄刷新較少。

圖 5 徑賽和游泳項目世界紀錄刷新率示意圖Figure 5. New WR.Rate of Swim & Track Events

圖5顯示徑賽和游泳的世界紀錄發(fā)展走勢顯示了以下主要信息點：1)1912-1928年是破紀錄的第1個上升

期，之后開始下降。第2個上升期起始于1943年，從1976年以后開始呈下降走勢，但2008年和2009年的破紀錄率卻非常高，數(shù)據(jù)與平均數(shù)值反差較大。2)通過紀錄刷新率坐標值得出，紀錄刷新率在0.1以下屬于破紀錄的低谷期，從圖5中可以看出，破紀錄的低谷期有4個時間段：第1階段是1913-1918年，第2階段是1939-1946年，第3階段是1990-1997，第4階段是2010-2014年。

4.2 徑賽、游泳項目破紀錄年均值

通過對1950年以前和1950年以后開展的徑賽、游泳項目破紀錄年均值統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，1950年以后開展的運動項目是1950以前開展的運動項目的破紀錄概率的2倍左右。這也可以說明，越是開展晚的項目，破紀錄的概率越大(表2、表3)。

表 2 徑賽、游泳項目破紀錄年均值組統(tǒng)計量一覽表
Table 2 Annual Mean of New WR of Group Statistics

項目開始年份項數(shù)均值數(shù)據(jù)正態(tài)K-S檢驗結(jié)果紀錄平均每年刷新率>=1950330.60920.285<1950430.3614漸進顯著性(雙側(cè))

表 3 徑賽、游泳項目破紀錄年均值獨立樣本檢驗一覽表
Table 3 Annual Mean of New WR of Independent Sample Test

方差方程的Levene檢驗均值方程的t檢驗FSig.tdfSig.(雙側(cè))紀錄平均每年刷新率假設(shè)方差相等1.4330.2355.590740.000

4.3 世界紀錄刷新頻率擬合預(yù)測結(jié)果

本文的預(yù)測是以1912—2014年的世界徑賽類和游泳類世界紀錄數(shù)據(jù)為依據(jù)，收集整理了徑賽類項目36項，游泳類項目40項，共計76項。

具體項目數(shù)量與世界紀錄數(shù)量如表1所示。對上述兩個類別項目的處理結(jié)果進行綜合處理，得到圖6結(jié)果。

多項式擬合非線性方程：y = -2×10-10×x6+3×10-6×x5-1.41×10-2×x4+36.856×x3-54309×x2+4×107×x-1010(R2=0.2924)。

圖 6 徑賽和游泳項目紀錄刷新率總體趨勢圖Figure 6. New WR.Rate Tendency Chart of Swim & Track Events

從世界紀錄的總體趨勢(圖6)分析，世界紀錄的刷新率時高時低，其中的4個時間點尤為重要，改變了紀錄的上升走勢。第1個時間點是1912年，第2個下降趨勢起始點是1938年，第3個下降起始點是1976年，第4個下降起始點是2009年。從1976年至今，紀錄產(chǎn)生開始總體呈下降趨勢。

將兩類別的項目數(shù)據(jù)進行整合處理后導(dǎo)入SPSS，通過SPSS進行ARIMA模型建立，構(gòu)造數(shù)據(jù)時間序列對世界紀錄刷新頻率進行數(shù)據(jù)擬合預(yù)測，對紀錄刷新率進行差值處理后，進行預(yù)測分析。圖7、圖8為預(yù)測到2050年間的趨勢變化，可以看出，變化特征與徑賽類和游泳類特征基本保持一致，差值變化越來越小，說明紀錄刷新率隨著時間的推移會變得越來越小趨于穩(wěn)定。

圖 7 紀錄刷新率數(shù)據(jù)ARIMA處理圖(觀測、擬合、預(yù)測)Figure 7. New WR.Rate ARIMA Processing(Observed,Fit,Forecasts)

對紀錄刷新率差值進一步進行分析，得到紀錄刷新率的預(yù)測結(jié)果(圖8)，紀錄刷新概率越來越低，趨于0.16范圍內(nèi)波動變化。此數(shù)據(jù)統(tǒng)計有76個項目，取紀錄刷新概率的均值0.16，則世界紀錄在未來50年內(nèi)破紀錄的概率應(yīng)在0.16上下波動，如果波動范圍高過這個數(shù)值，則說明有其他非常規(guī)因素改變了紀錄的正常走勢。賽事的管理者和相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)對非正常走勢的變化加以研究。

圖 8 紀錄刷新率數(shù)據(jù)ARIMA差分處理圖(觀測、擬合、預(yù)測)Figure 8. New WR.Rate ARIMA Difference Data Processing (Observed,Fit,Forecasts)

5 分析討論

5.1 歷史因素對世界紀錄的影響

近代100年的社會進程中，對社會的發(fā)展產(chǎn)生最重要影響的非戰(zhàn)爭莫屬。競技體育的發(fā)展也深受其害，這一點從紀錄的統(tǒng)計中就可以得出。第一次世界大戰(zhàn)發(fā)生在1914—1918年，第二次世界大戰(zhàn)發(fā)生在1939-1945年。圖5中數(shù)據(jù)表明，破紀錄的兩個低谷期(1913-1918年，1939-1946年)正好與兩次世界大戰(zhàn)的時間重合，1914-1918年的紀錄刷新率平均為0.05，而1939-1945年的紀錄刷新率平均僅為0.01。第二次世界大戰(zhàn)的影響要遠大于第一次世界大戰(zhàn)。這也從一個方面說明兩次世界大戰(zhàn)確實在不同程度上嚴重阻礙了體育運動成績的提高[5]。

1918-1928年期間，破世界紀錄的頻率開始了其第1次上升期，由于西方殖民的擴張，體育運動被不斷的傳入到其他國家。工業(yè)化的進程和大規(guī)模制造解放了勞動力，體育不再是上流社會的社交文化活動專屬品，歐、美國家許多中下階層也開始參與體育活動，人們有經(jīng)濟基礎(chǔ)可在休閑時間從事體育活動，這些社會變化使得體育人口大幅上升，從客觀上為體育成績的提高奠定了堅實的人口基礎(chǔ)。

5.2 興奮劑對紀錄的影響

1943-1976年是“世界紀錄”的第2個爬升期。興奮劑在一定程度上促成了運動員在1950-1980年期間破世界紀錄到達歷史巔峰。興奮劑的使用對體育道德、公平競賽產(chǎn)生了負面影響。1990年公布的一系列禁藥管制中心的秘密檔案揭露，大部分的世界紀錄擁有者有計劃的長期服用禁藥，在過去的20年中，運動員在醫(yī)生的指導(dǎo)下使用興奮劑并成功躲過了藥檢[2,6,7]。

由于興奮劑問題日益嚴重，科學(xué)和規(guī)范化的興奮劑檢測便進入到各大國際賽場上。1961年，志在反興奮劑的國際奧委會醫(yī)學(xué)委員會成立于希臘雅典，1968年的奧運會也第一次出現(xiàn)興奮劑檢測工作。此后，興奮劑檢測的手段越來越嚴格，方法更加先進，處罰措施嚴厲，不僅國際大賽中有檢測，國家層面的檢測機制也開始實行，臨時的抽檢等相關(guān)措施致使運動員不敢冒巨大風(fēng)險使用興奮劑，一旦被查出有可能整個運動生涯都將被終結(jié)，甚至一些功成名就的退役運動員如果檢測出曾使用興奮劑，無一例外會受到嚴厲的處罰[8]。由圖5可以看出，從1972年開始，世界紀錄的刷新率就呈下降趨勢，在這期間沒有發(fā)生過大規(guī)模的世界大戰(zhàn)，也沒發(fā)生過大范圍的世界經(jīng)濟大蕭條，說明興奮劑檢測在一定程度上抑制了新紀錄的產(chǎn)生。

興奮劑的檢測越來越嚴格，敢于使用興奮劑的運動員也越來越少，但不能否認的是，在20世紀40～70年代，反興奮劑技術(shù)還不夠發(fā)達的30年間，甚至在更長的時間內(nèi)，興奮劑在體育界是一個默認的存在，直至20世紀90年代才逐漸得到控制，但“興奮劑”已經(jīng)成為體育史上無法抹去的一個污點[1]。

5.3 體育商業(yè)化對紀錄的影響

傳媒與體育的結(jié)合，開啟了體育財富大門。舉辦奧運會、世界杯、體育職業(yè)聯(lián)賽為各大體育組織源源不斷的創(chuàng)造財富。各大跨國公司也不惜血本為賽事贊助，博得眼球。世界各大體育組織為了在財政上盈利，盡可能多的舉辦比賽，運動員也為了賺取高額的比賽獎金透支自己的身體極限。高頻次的比賽導(dǎo)致運動員出現(xiàn)傷病的年齡越來越早，很難長時間保持巔峰狀態(tài)，運動壽命縮短。世界紀錄的產(chǎn)生需要多種因素的共同作用，這其中，運動員的生理因素最為重要，如果最為關(guān)鍵的因素沒有長期穩(wěn)定的表現(xiàn)，那么破紀錄將變得異常艱難。從圖5可以看到，1984年的破紀錄率是0.5左右，之后越來低(2000-2010年除外)。因此，如何保護好運動員，延長運動壽命，成為運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研人員的重要課題。

5.4 科學(xué)技術(shù)對體育紀錄的影響

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，以美國和蘇聯(lián)為代表的兩個陣營在體育賽場上進行對抗和爭奪，以顯示自己的國力，體育比賽的政治傾向明顯，不同國家為了證明自己的制度優(yōu)越，在競技體育上投入了大量的物力、財力和人力。在這種背景下，體育及相關(guān)學(xué)科得到了飛速發(fā)展[11]。圖5表明，1950-1980年之間是破紀錄的高峰期。大約40%的世界紀錄在此期間產(chǎn)生?？萍嫉陌l(fā)展縮短了紀錄的壽命，破紀錄的概率值在0.4以上。1950-1980年期間，以美國、蘇聯(lián)、澳大利亞、加拿大、日本為代表的西方國家在醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、康復(fù)科學(xué)、基因科學(xué)、訓(xùn)練理論與方法領(lǐng)域得到了長足的進步，其中，科學(xué)訓(xùn)練、技術(shù)創(chuàng)新是運動成績不斷被提高的根本因素。結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析并改進運動員技術(shù)已經(jīng)成為體育發(fā)達國家科研人員重要的研究課題。訓(xùn)練比賽的器材設(shè)施都對紀錄成績提高起到了幫助。最具代表性的就是游泳比賽中快速泳衣的使用，促進了游泳比賽成績的快速提高?？焖儆疽掠址Q“鯊魚皮”，始于2000年悉尼奧運會，當時澳大利亞選手索普身穿“鯊魚皮”泳裝輕松奪得3枚金牌，名震泳壇。這種泳衣奧秘就在衣服的纖維可以減少3%的水阻力。2008年2月之后的6周之內(nèi)，水池中產(chǎn)生了16項世界紀錄，其中15項是穿著快速泳衣創(chuàng)造的。2010年，國際泳聯(lián)正式對高科技泳衣“禁賽”，此后新的世界紀錄呈斷崖式下降，2010年達到歷史最低點，沒有世界紀錄產(chǎn)生[9](圖4)。

5.5 運動員何時能停止打破世界紀錄？

通過徑賽和游泳的世界紀錄數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)一些有趣的信息。有些世界紀錄，像女子100 m跑世界紀錄，“10.49 s”是在1988年創(chuàng)造的，至今還是該項目的世界紀錄，這個紀錄看起來是無法被打破的。而游泳項目的世界紀錄，則經(jīng)常被刷新。那么，人類何時能停止打破世界紀錄？通過ARIMA 預(yù)測模型預(yù)測，答案是不可能停止，但是，打破紀錄將變得異常艱難。圖8表明，未來世界紀錄的刷新率約為0.16，表明破紀錄的概率已經(jīng)很低，與2010-2014年的數(shù)值基本相當。法國科研人員Berthelot G等[5]，通過數(shù)學(xué)模型研究世界紀錄發(fā)現(xiàn)，99%的世界紀錄在2007年已經(jīng)基本達到極限，如果不改變當前條件(人體力學(xué)結(jié)構(gòu)、生理、基因等)，到2027年，一半的世界紀錄的極限漸進值提高幅度不會超過0.05%。

通過圖3和圖4對比發(fā)現(xiàn)，游泳項目的破世界紀錄概率要比跑步類的項目高一些。特別是后“鯊魚皮”時代，泳壇世界紀錄經(jīng)過短暫的“太平”后，從2011年起，又開始風(fēng)起云涌，2011-2014年，僅4年時間有15個世界紀錄被打破，與此相比，田徑在過去4年中，僅有12項紀錄被打破。沒了高科技的“鯊魚皮”，泳池依舊波詭云譎。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在開展的游泳比賽項目中，60%的項目是在1950年后開展的，而徑賽只有25%的項目是1950年以后開展的?？梢哉f，游泳是個“新”項目，而徑賽是個“老”項目，表2、表3統(tǒng)計結(jié)果說明，越是新開展的比賽項目，破紀錄的次數(shù)和可能性也就越多。

此外，游泳紀錄易破還要歸于游泳技術(shù)比跑步技術(shù)更為復(fù)雜。在世界賽場，游泳破紀錄比田徑多，技術(shù)手段的進步是最突出的原因。人本來就是陸地生物，對于田徑運動中的跑步來說，基本上是天性，游泳要后天學(xué)習(xí)，技術(shù)提升的空間很大，從競技角度也是如此，游泳的技術(shù)提升空間一直有，田徑也會有，但相對來說遠沒游泳那么大。游泳是身體機能跟技術(shù)的綜合，不是純體能，技術(shù)占了很大的比重。

而田徑的項目，尤其是跑步，技術(shù)方面占比相對要少，主要依靠純粹身體機能。技術(shù)的提升空間相對較大，但人的身體機能，從人類進化角度看，幾百年、上千年都不會有太大的差異，因此，要想提升或者打破紀錄就會很難。陸地上的跑、跳、投運動古老而迷人，是人類在自身生存環(huán)境中的原始運動。田徑世界紀錄之所以難破，并非是如今田徑運動的水平過低，而是人類在陸地上的身體開發(fā)已經(jīng)非常接近極限。田徑運動最接近自然，人類對這個環(huán)境的了解更多更仔細，而游泳項目是在水里進行的，并非人類本身的生存環(huán)境。人類對水的認識還在不斷加深中，在這個過程中，在水中運動的發(fā)展其潛力自然也要多出不少。另一方面，從力學(xué)角度分析，水對人體向前產(chǎn)生的阻力遠大于空氣，而克服阻力所獲得向前性，其成績提高的空間更大[10]。

6 結(jié)論

科技發(fā)展是推動紀錄提高至關(guān)重要的因素；戰(zhàn)爭等歷史因素嚴重阻礙體育運動的發(fā)展；興奮劑的使用已成為體育史上已無法抹去的污點，成為破紀錄“盛況”的始作俑者；體育與商業(yè)的結(jié)合改變了體育訓(xùn)練比賽的傳統(tǒng)方式，運動員的身體變得更脆弱，運動壽命縮短。

在過去100年里，世界紀錄的發(fā)展在1980年以前呈上升趨勢，1980年之后呈下降的趨勢，未來30年破世界紀錄概率將維持在一個穩(wěn)定而極低的水平值發(fā)展(0.16)，在人類現(xiàn)有的基因、形態(tài)、科技等條件沒有改變下，世界紀錄很難會再有爆發(fā)式的增長。

動作技術(shù)、運動環(huán)境和運動力學(xué)3個方面的差異造成了游泳項目的成績提高空間要高于田徑項目中的徑賽項目。

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Is the Human Physiological Boundary Coming? —Analysis on World Records’ Progression and Future

FENG Di,CAO Tian-yu

The author used mathematical models to analyze world records in track and swim events in order to find out the social factors,economic factors,historical factors and scientific factors that have affected the progression of world records.Method:1825 pieces of swimming and track events world records were analyzed by ARIMA model and independent sample t test.The results showed that the progression of the world records in track and swimming events demonstrated the following characteristics:new WR rate rose in 1912-1928 years initially,then the rate began to decline;the second rise period started in 1943,the rate began a downward trend after 1976 except that in 2008 and 2009,the new WR rate was much higher than average number compared to the year between 1976-2014.The results also showed 4 periods of troughs in new WR rate:the first period was 1913-1918,the second was 1939-1946,the third was 1990-1997,and the last one was 2010-2014.In following 30 years,the world records are difficult to have explosive growth.The probability of new world records will be maintained at a stable and very low level of rate (0.16),provided the human gene and morphology,technology and other conditions are not changed.The other finding of this paper was that annual mean of new WR of events started after 1950 was almost2 times than that of events started before 1950.Conclusions:Science and technology were the driving factors for the improvement of new WR rate;war seriously hindered the development of sports;doping was contributed to the peak period of new WR rate;the combination of sports and business changed sports training and competition theories,consequently,athlete's body becomes more fragile,and sports life shortened.The reasons for swim events showing higher annual mean of new WR than track events are the differences in sports techniques,movement environment and the sports mechanics.

worldrecords;analysis;history;future;progress

1002-9826(2016)03-0079-06

10.16470/j.csst.201603012

2015-11-06；

2016-03-22

哈爾濱工程大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目資助(HEUCF151607)。

馮狄(1981-),男，山東招遠人，講師，主要研究方向為體育項目技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)分析和乒乓球教學(xué)與訓(xùn)練，Tel：(0451)82518079；曹天宇(1991-)，男，黑龍江牡丹江人，在讀碩士研究生，主要研究方向為信息與通信工程，Tel：(0451)82589147。

哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001 Harbin Engineering University,Harbin 150001,China.

G811.8

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