□文/趙言昌

供圖/視覺中國(guó)

運(yùn)動(dòng)是一件復(fù)雜的事兒，不僅本身復(fù)雜，人們對(duì)它的看法也莫衷一是。中學(xué)生朋友多半有幾種喜歡的運(yùn)動(dòng)，卻難免對(duì)體育測(cè)試充滿緊張，尤其是長(zhǎng)跑測(cè)試；而父母既希望孩子多參加點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，又害怕孩子在運(yùn)動(dòng)中受傷；科學(xué)家則說，人類天生就擅長(zhǎng)某些運(yùn)動(dòng)，比如長(zhǎng)跑。

人類發(fā)明復(fù)雜的工具，不超過1萬年；人類出現(xiàn)智力飛躍，不超過7萬年；人類使用火的時(shí)間，在100萬年左右。但早在那之前，我們就依靠一種殘忍的方式成為成功的獵手：追著動(dòng)物跑，直到把它們累死。

現(xiàn)在，讓我們看看自己的身體，說一說你為什么不需要害怕長(zhǎng)跑。

汗腺：我很小卻很重要

前不久，云南大象遷移的事兒引起許多關(guān)注。你可能不知道，看起來慢吞吞的大象，其實(shí)跑步挺快：它們的沖刺速度可以達(dá)到每小時(shí)50千米，相當(dāng)于14米/秒，比人類快得多。實(shí)際上，人類的短跑能力只比黑犀牛強(qiáng)一點(diǎn)點(diǎn)，在自然界算是墊底的存在。

不過，如果奔跑距離超過10千米，情況就變了——大部分動(dòng)物會(huì)熱死，而我們可以通過汗腺輕松排出熱量。

汗腺位于真皮層，樣子就像是一根縮小版的火柴。一端肥大，與血管相近；另一端細(xì)長(zhǎng)，開口于皮膚表面。當(dāng)身體內(nèi)的熱量堆積起來的時(shí)候，它們便將血漿進(jìn)行改造，形成汗液，排出體外。

現(xiàn)在，你來猜一猜，人體有多少個(gè)汗腺？

10萬個(gè)？50萬個(gè)？都不對(duì)，大約有300萬個(gè)。其中，又以腳底板最多，每平方厘米超過700個(gè)；其次是腋下，大約每平方厘米150個(gè)。

當(dāng)天氣舒適、我們處于安靜狀態(tài)的時(shí)候，一天的汗水只有幾百毫升；而當(dāng)我們運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，體內(nèi)熱量迅速堆積，汗腺就不得不加班加點(diǎn)了。數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)員因?yàn)榛顒?dòng)量大，一天之內(nèi)排出的汗液可以達(dá)到10升。

水是一種比熱容相當(dāng)大的物質(zhì)。夏天的時(shí)候，往地面灑些水，很快會(huì)感到?jīng)鏊惑w表汗液的蒸發(fā)，也能達(dá)到相似的效果。這就是人類擅長(zhǎng)跑步的第一個(gè)原因。

不過，有一個(gè)問題：汗液的主要成分是水，其次還含有少量的無機(jī)鹽，排出去那么多水，身體不夠用了怎么辦？

那就補(bǔ)嘛。根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)的建議，14歲左右的男孩，每天應(yīng)該補(bǔ)充1.4升淡水，女孩則應(yīng)該補(bǔ)充1.2升，以保證人體對(duì)水分的需求；在參加劇烈運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，需要補(bǔ)充的水分也要相應(yīng)增加——為了保險(xiǎn)起見，最好在運(yùn)動(dòng)前兩個(gè)小時(shí)補(bǔ)充300毫升左右的水分；如果運(yùn)動(dòng)的時(shí)間特別長(zhǎng)，則應(yīng)該每15~20分鐘補(bǔ)充150~300毫升水分。

至于水的形式，一般來說，白開水足矣；如果運(yùn)動(dòng)時(shí)間特別長(zhǎng)，則應(yīng)該注意補(bǔ)充電解質(zhì)，喝點(diǎn)淡鹽水之類的。

心臟：我不大卻很能打

以大小而論，藍(lán)鯨的心臟是世界第一大，其體積相當(dāng)于一輛小汽車，重量則輕松超過一頭牛。不過，若是比較對(duì)心臟的動(dòng)員能力，人類才是所有動(dòng)物里的佼佼者。

藍(lán)鯨和人類一樣，有兩種生活狀態(tài)：一種是比較安靜的，稱之為靜息狀態(tài)，此時(shí)其心臟跳動(dòng)也比較慢，每分鐘只有十幾次；另一種是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，比如從深海快速返回海面、吸收大量空氣的時(shí)候，其心率可以達(dá)到25~35次/分鐘。換句話說，藍(lán)鯨的心臟很少滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)，而是預(yù)留一部分跳動(dòng)能力以備不時(shí)之需。

人類呢？

正常人的靜息心率為60~100次/分鐘，運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，可以達(dá)到160~180次/分鐘。最優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，靜息狀態(tài)的每分鐘心跳可能低于40次，而在競(jìng)賽中，可以增加到220次，相當(dāng)于原來的6~7倍。

除了頻率，我們的心臟還會(huì)儲(chǔ)備收縮能力。想一想踢球的時(shí)候，我們有時(shí)候跑得快一點(diǎn)，有時(shí)候跑得慢一點(diǎn)，肌肉還是那些肌肉，變化的是對(duì)肌肉的調(diào)動(dòng)。心臟也一樣。靜息狀態(tài)下，不管是心室收縮噴射血液還是心房擴(kuò)張回收血液，都會(huì)留著一點(diǎn)力氣；而在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，心臟會(huì)進(jìn)行充分動(dòng)員，心室極力收縮、心房極力擴(kuò)張，為全身輸送更多的血液。

因?yàn)檫@兩種機(jī)制，所以心臟的儲(chǔ)備能力大得驚人。當(dāng)你讀書的時(shí)候，心臟每分鐘往外噴射5升左右的血液；在你跑步的時(shí)候，心臟噴射的血液可以達(dá)到25~30升/每分鐘，差不多可以裝滿10個(gè)水壺。這些血液都是新鮮的，帶著氧氣和養(yǎng)料游走全身，滋潤(rùn)每一處的肌肉。

運(yùn)動(dòng)前的自我檢查 制圖/趙言昌

那么，肌肉的能量可以找血液要，血液不足可以調(diào)動(dòng)心臟，心臟高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要的能量從哪里來呢？

答案很簡(jiǎn)單，靠自己。心臟表面有兩根大血管，稱為冠狀動(dòng)脈，它們又分出無數(shù)的毛細(xì)血管，像植物的細(xì)根一樣，深入心臟的肌肉里。當(dāng)心臟噴射血液的時(shí)候，有一部分血液進(jìn)入冠狀動(dòng)脈，然后通過毛細(xì)血管營(yíng)養(yǎng)自身。

說到這里，很容易形成一種猜測(cè)：心臟的儲(chǔ)備能力很大程度上取決于冠脈循環(huán)的健康度。實(shí)情也是如此。新聞報(bào)道中偶爾提到運(yùn)動(dòng)猝死的案例，而運(yùn)動(dòng)猝死，多數(shù)與冠脈循環(huán)不健康有關(guān)。所以，同學(xué)們要學(xué)會(huì)辨認(rèn)一些心源性猝死的征兆，以免在運(yùn)動(dòng)中受傷。

肌肉與韌帶：我們輸出，我們承受

從物理學(xué)的角度說，所謂跑步，就是人體克服重力、阻力做功的過程。那么，你有沒有想過，身體離開地面的一剎那，我們對(duì)地面施加了多大的力量？結(jié)果可能出乎你的預(yù)料：研究顯示，最優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，蹬地產(chǎn)生的正壓力相當(dāng)于自身體重的4~5倍。這就引出了兩個(gè)問題。

第一個(gè)問題，這么大的力量從哪里來的？

從肌肉中來的，更具體一點(diǎn)說，來源于無數(shù)肌肉纖維的收縮。

人體內(nèi)的肌肉，包括骨骼肌、平滑肌、心肌。運(yùn)動(dòng)時(shí)主動(dòng)使用的，主要是骨骼肌。骨骼肌看起來有點(diǎn)像笤帚，兩頭是堅(jiān)韌的肌腱，中間隆起，由細(xì)小的肌肉纖維組成。

肌肉纖維呢，也不止一種。按照能量來源和運(yùn)行狀態(tài)，可以將其分為兩類。

一類是慢肌，它們收縮慢、力量小，但是不容易疲勞，而且周圍的毛細(xì)血管非常豐富，正所謂“近水樓臺(tái)先得月”，消耗的能量很容易得到補(bǔ)充。因此，在靜息狀態(tài)和一般運(yùn)動(dòng)的前期，它們是運(yùn)動(dòng)的主力。

隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間或劇烈程度的增加，不管毛細(xì)血管多么豐富，都可能出現(xiàn)能量缺口，這時(shí)候就需要快肌出場(chǎng)了?？旒∈湛s快、力量大，可以在必要的時(shí)候憋氣工作（無氧供能），缺點(diǎn)嘛，就是容易疲勞。

像800米、1 000米這種中長(zhǎng)距離的運(yùn)動(dòng)，前期主要是慢肌發(fā)力，中期快肌陸續(xù)加入，直至滿足運(yùn)動(dòng)需要。換句話說，針對(duì)運(yùn)動(dòng)中的各種情況，人體都做了充分的準(zhǔn)備。

第二個(gè)問題，想想牛頓定律，力的作用是相互的，蹬地的同時(shí)，身體也會(huì)受到地面的反作用力，我們體內(nèi)那些柔嫩的器官（比如大腦），為何安然無恙呢？

因?yàn)槲覀兙哂幸粋€(gè)優(yōu)秀的緩沖體系。

脊椎，像一個(gè)彈簧，不僅本身具有一定的彎曲度，而且每一節(jié)之間都有軟墊；髂脛束，上接腰部、下連膝蓋，寬大、致密，將大腿緊緊地裹起來，像是一條人體自帶的彈力帶；腳踝后方的跟腱和腳底由骨骼、韌帶組成的足弓，則像汽車的懸掛系統(tǒng)，可以減少地面對(duì)人體的沖擊。所以，雖然來自地面的反作用力很大，但是在一般情況下，不用擔(dān)心大腦等重要器官的安全。

當(dāng)然，人力有時(shí)而窮，緩沖體系也存在能力極限。拿跟腱來說，新聞中偶爾會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員需要進(jìn)行跟腱手術(shù)的報(bào)道，普通人在日常運(yùn)動(dòng)中不注意的話，也有可能受傷。所以，要注意保護(hù)自己的身體。

一方面，不要在太硬的地面跑步，不要選用底太薄、太硬的鞋子，在整個(gè)跑步過程中，要注意姿勢(shì)，腿不要蹬太直，創(chuàng)造一些人為的緩沖；另一方面，要注意運(yùn)動(dòng)量，上一周每天都跑1 000米，這一周最多不要超過1 100米，慢慢增加緩沖體系的適應(yīng)能力。實(shí)際上，根據(jù)美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)的研究，要想避免運(yùn)動(dòng)中受傷，最重要的原則就是循序漸進(jìn)，盡量不要突然大幅增加運(yùn)動(dòng)量。

尾聲：我們的新武器

行至文末，還有一件事不得不提——現(xiàn)在我們還具備了一項(xiàng)所有動(dòng)物都沒有的東西，那就是科學(xué)。

動(dòng)物吃東西，都很隨意，能吃飽肚子就好，最多是想辦法吃點(diǎn)好吃的，而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，良好的飲食習(xí)慣對(duì)于運(yùn)動(dòng)能力的影響很大。訓(xùn)練期，要注意飲食均衡，尤其是注意補(bǔ)充蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和微量元素；在競(jìng)賽期間，則需要調(diào)整，適度增加碳水化合物，可以提高成績(jī)。

動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，都是娘胎里帶來的，或者說，是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，而科學(xué)家早就開始利用數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)分析運(yùn)動(dòng)了。如前所說，跑步就是克服重力與阻力做功，也就是說，我們腿部產(chǎn)生的力量，其實(shí)被分為了兩部分：一部分向上，用于對(duì)抗地心引力；一部分向前，使我們保持前進(jìn)。在力量比較穩(wěn)定的情況下，用于前者的越少，我們往前的速度就越快。所以，科學(xué)家建議，中長(zhǎng)跑中將蹬地角度保持在56°~60°。這一原理也適用于實(shí)心球等運(yùn)動(dòng)，只是具體角度略有不同，感興趣的話，大家可以通過受力分析和拋物線原理算一算。

最重要的是，科學(xué)發(fā)現(xiàn)可以改變我們的認(rèn)知，進(jìn)而督促我們改變行為。國(guó)內(nèi)的大規(guī)模研究顯示，中學(xué)生的體質(zhì)一直在下降。1985年，中學(xué)男生跑1 000米平均成績(jī)?yōu)?65秒，女生跑800米平均成績(jī)?yōu)?35秒；到了2010年，兩個(gè)數(shù)值分別變?yōu)?00秒和270秒。有人可能辯解道，中學(xué)生的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)，然而研究顯示，運(yùn)動(dòng)不僅能改善體質(zhì)、緩解壓力，而且可以提升大腦的認(rèn)知能力。從這個(gè)角度說，即使沒有體育測(cè)試，大家也應(yīng)該試著多參與一些運(yùn)動(dòng)。身體是革命的本錢嘛。

如何保護(hù)自己的身體 制圖/趙言昌