更高、更快、更强，人类会停止破纪录吗？

奥林匹克格言“更高、更快、更强—更团结”体现了人类对突破身体极限的追求，运动健将在赛场上拓展人类的极限离不开科学与技术的帮助。

01

不同运动能力何时达到顶峰

奥运纪录代表了人类运动能力的极限，而运动员获得奥运会金牌的年龄一定程度上代表了人类相关运动能力达到巅峰的年龄。

本届巴黎奥运会上，最年轻的选手是11岁的中国滑板运动员郑好好，她刚好在闭幕式（8月11日）那天过12岁生日。历史上，更年轻的是10岁的希腊体操运动员迪米特里奥斯·隆德拉斯，他在1896年雅典奥运会上获得了团体铜牌。而1900年第二届巴黎奥运会上赛艇比赛中一位临时招募的7岁小舵手（为了减轻重量）应该是奥运最小的金牌获得者，他在夺冠后连名字都没留下就溜走了，这也成了奥运史上的一大谜团。

奥运会上最年长的运动员是瑞典的射击运动员奥斯卡·斯万，在1920年安特卫普奥运会上他以72岁高龄在移动目标双发项目中摘得团体银牌。

除开这些极端个例，根据统计，上届东京奥运会，90%的奥运选手都在30岁以下，这从侧面说明人类的身体巅峰年龄在30岁以下。具体到不同项目，答案各有不同。

你的耐力会在26岁达到顶峰，耐力与有氧能力密切相关，评价有氧能力的指标是最大摄氧量（VO2 max）即人在剧烈运动中每公斤体重每分钟可以使用的最大氧气量。运动员戴着氧气面罩在跑步机上跑就是在测量最大摄氧量。普通人这项指标通常在40mL/(kg·min)左右，而顶级自行车选手可以达到90多。在对马拉松职业选手的测试中，东非选手的最大摄氧量往往不如同水平白人选手，这说明东非选手跑步的经济性更高。随着年龄增长，心脏每次心跳泵出的血量会下降，对应有氧能力也会下降。

“闪电”尤塞恩·博尔特在他还差5天23岁时达成了9.58秒的百米世界纪录，这与人类无氧运动巅峰期23岁的统计结果一致。短跑这类无氧运动能力强弱与肌肉中的快肌和慢肌比例有关。无氧运动是指持续2分钟以内的剧烈运动，有氧运动则是持续超过5分钟的运动，在2到5分钟之间的被定义为混合运动。短跑运动员的肌肉中有高比例的快速抽搐（快肌）纤维，快肌会产生短暂而有力的肌肉收缩，但很快就会疲劳。而慢速抽搐（慢肌）纤维收缩速度慢，力量小，但耐力好。慢肌数量在一生中保持基本恒定，而快肌数量在30岁后就会随着年龄增长而消失。

优秀的选手还需要最快速的反应，人的反应时间在24岁达到顶峰，然后每年下降4到10毫秒，这源于神经纤维的老化，减慢了信号传导的速度。

在奥运会的百米赛场上发令枪还不够公平，因为声音传播1米需要3毫秒，这样内道会更早一点听到枪声。电子发令枪将起跑信号传送到每个运动员的起跑器上，同时起跑信号还与压力板相连，用来检查抢跑。记分牌上的时间与终点的识别光束相连，有人冲过就会停止。但是，最终成绩是通过每秒10000帧的高速摄像机来确认的。

在跳水和体操这类强调灵活性的项目中，年轻的女性运动员表现更为出色，历史上出过不少十三四岁的冠军。因此，后来奥运会规定女子体操需要满16岁，跳水需要满14岁。

而射击、马术这类比赛与年龄的关系就不大了，冠军获得者各个年龄段都有。

02

意志力能突破极限？

你可能听说过，有人在危急情况下爆发出超乎常人的力量，这其实是有科学道理的。

人类的力量源自肌肉，从根源上来说取决于肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维的相互作用。一般来说肌肉质量越大，力量越大，而顶尖运动员肌肉质量已经接近极限。

人在主动用力时，神经会自动发出抑制信号，避免肌肉用出最大力量而伤到自己，这被称为“最大收缩神经抑制”。因此，如果有正确的心态，你的力量比你想象更强。

实验表明，通过对身体和心理两方面同时的科学训练，让人相信自己能突破之前的极限，可以帮助运动员降低神经的抑制能力，更快得从生理和心理两方面突破极限。比如对大腿股四头肌的实验中，训练效果最好的是股直肌，能完全消除神经的抑制作用。这也说明，心理训练在顶级比赛中确实能发挥突破极限的作用。

03

奥运健儿会停止打破纪录吗？

我们都希望看到运动员破纪录，但有些项目的纪录比如男子链球（86.74米，1986年），男子跳高（2.45米，1993年），男子跳远（8.95米，1991年）已经多年没有变化了。限制纪录的因素很多，除了肌肉和神经等身体因素之外，创新的技术动作和运动器械都能帮助运动员突破上限，比如撑杆跳高就因撑杆材料的进步而经常被突破。

由于对运动营养学有了更好地了解，运动员会在训练期间调整饮食，以增加肌肉质量、提高骨密度并减少体脂。运动医学开发出了新的训练方法，让运动员能够在不受伤的前提下在训练中逼近身体的极限，并且从组织损伤中更快地恢复，而在过去这很可能会导致他们退出比赛。

技术动作带来突破最著名的例子是背越式跳高，1968年的墨西哥城奥运会中迪克·福斯伯里首次使用背越式，这种方式让身体重心在整个跳高过程中保持在横杆之下，这种方法的优势非常明显，几乎所有跳高运动员都立即开始效仿。

如今，在现代高速摄像机和三维建模软件的协助下，教练能够发现每个肢体动作中的微小错误，并督促运动员不断改进这些不完美之处，直到每次比赛都像是一场肌肉的和谐交响乐。

2008年北京奥运会上，身穿“鲨鱼皮泳衣”的运动员打破了25项世界纪录，这种泳衣有聚氨酯涂层能锁住空气，为运动员提供浮力并减少阻力。由于鲨鱼皮带来的优势过于明显，2010年这类泳衣就被禁用，但泳衣的技术改进仍未停止，比如用碳纤维让泳衣完全压紧身体。

材料科学的进步催生了用于鞋和运动装备的新型复合材料，它们轻便且结实，还能从动作中回收反弹能量，同时有效地散发运动时产生的热量。2016年以来，碳板跑鞋利用碳纤维减少了鞋底减震时的能量损失，让运动员跑得更快。现在，用源自汽车工业的碳纤维复合材料制造的碳纤维/热塑性复合材料鞋能同时满足奔跑中稳定性和柔韧性这对冲突的需求，让运动员获得更大的优势。

为了公平，世界田联规定鞋底厚度不能超过40毫米，最多只能内嵌一块硬板，任何鞋必须公开销售4个月以后才能在比赛中使用。

04

除了兴奋剂还有基因改造

当前体育运动中兴奋剂问题也令人感到担忧。

兴奋剂的使用手段日益隐蔽，注射传统化学药物容易被发现，就使用人体本身的激素类兴奋剂代替化学合成药物，比如促红细胞生成素可以明显提高运动成绩。

现在外部注射激素也能查出来了，就有人开始直接改变运动员的基因，让细胞自己制造额外的激素和蛋白质。这种改变可能仅存在于肌肉中，且与人体天然产物完全一样，无法通过现有的检测手段检测到，具有很高的隐蔽性。

随着基因编辑技术的进步，通过引入外源DNA生效的“基因兴奋剂”已经引起关注。奥委会已将“基因兴奋剂”定义为“非治疗目的使用以提高运动能力的基因、遗传构件、细胞” 并列入禁用兴奋剂清单。

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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