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摘自《奥运中的科技之光》,赵致真著。经赵致真先生授权,科学松鼠会网络发布,转载请注明。

“一个引人入胜的实事是,‘左撇子’运动员在对抗性竞技中具有不容置疑优势。”

格斗的艺术

有人将击剑比作“格斗的芭蕾”,有人将击剑说成“体力的象棋”。手提三尺剑,身披金属衣,在一条剑道上“狭路相逢”和“短兵相接”。击剑运动实在是动与静、刚与柔、智与勇结合的样板。轻捷灵巧的花剑,强悍威猛的重剑,劈刺兼备的佩剑,是奥运会竞赛的三大剑种。

传奇英雄佐罗的故事让无数人心醉神往。中国人将剑尊为“百刃之君”,项庄和公孙大娘显然都是舞剑器的高手。欧洲骑士则把剑作为崇高与神圣的化身,凭着精湛的剑法纵横天下。世上第一本关于剑术的著作在“击剑运动摇篮”西班牙出版。击剑还曾经是欧洲“上流社会”解决争端最简便而“体面”的途径,虚荣的贵族们往往为了可笑的原因“拔剑而起,挺身而斗”,1588至1608年20年间,仅巴黎一地就有8000绅士在决斗中毙命。后来欧洲各国相继制定法律遏制这种“决斗成灾”的局面,终于将击剑“归化”为一种体育运动。现代奥运会创始人顾拜旦就是击剑高手,1896年第一届奥运会上,花剑和佩剑便荣列正式比赛项目。

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剑是手臂的延伸。但“伸”得太长会过多增加转动惯量而影响灵活,因此90厘米的剑身应该是恰当的尺寸。锐不可当的直刺、转移刺、交叉刺、击打刺;咄咄逼人的压制刺、滑剑刺、绕剑刺、对抗刺;灵巧多变的甩剑刺、点刺、正手劈、反手劈。击剑技法经过几世纪的积淀可谓千锤百炼、炉火纯青。然而不管剑术套路如何千变万化,其宗旨只有一个,那就是击中对手而自己不被击中。进攻时让剑头在最短的时间沿最短距离作加速度运动,落在对方有效部位;防守时则通过剑身和护手盘的格档改变对方剑头运动路线,或身体躲过来剑运行方向,退出攻击半径之外。剑尖移动轨迹有直线、圆弧、螺旋,剑的长轴不断撞击、离合、交错,随时构成不同的杠杆关系。进攻的快速性和准确性永远是一对矛盾,因此需要高度敏锐的时间感、距离感、空间感和细腻的“剑感”。刀光剑影中,体力弱小的选手战胜身高力大的选手屡见不鲜。

1776年,法国击剑大师布瓦西埃发明了金属网面罩,成为击剑运动的里程碑。1982年击剑世界锦标赛中,苏联花剑冠军斯米尔洛夫不幸被击穿面罩当场死亡,引起人们对防护面罩安全性能的进一步关注。今天的击剑面罩用直径小于1毫米的高强度轻质钢丝制成,总重量不超过2公斤,网眼小于2.1毫米,能够抗击160公斤压力不变形,确保了头部和面部安全。但运动员“从里往外”看,如同隔着一层“纱窗”,毕竟会遮挡光线影响视觉。而在观众的眼里,剑客们则失去了“人性化形象”,两个脑袋恍如“音箱外壳”。对手之间互相看不到彼此的眼神更是莫大缺憾。有经验的士兵在练刺杀时都知道,对方的眼睛会提早“泄露”和“预报”即将采取的行动,而击剑面罩却锁住了双方“心灵的窗户”,屏蔽了许多重要信息。最近研制成功的透明塑料面具已经在正式比赛中使用,对手和观众终于都可以看清过去格斗时藏在“铁幕”后的眼神和表情了。

1924年巴黎奥运会上,匈牙利裁判科瓦克斯和意大利击剑队发生激烈争执。此后引起两场决斗并喋血荒郊。那年头的击剑裁判看来真是一种“高危”职业。剑尖细、速度快、变化多、幅度小,仅凭一双肉眼如何能“明察秋毫”?1934年布达佩斯举行的欧洲锦标赛上,重剑比赛首次使用电动计分。1955年罗马世界击剑锦标赛和1956年墨尔本奥运会上,花剑比赛的电子裁判系统正式登场。而佩剑的电动计分直到1985年法国世界杯赛才姗姗来迟。三个剑种裁判系统的电子化前后用了50年,这一改革的实现标志着击剑运动逐步走向成熟和完善。

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花剑、重剑、佩剑比赛的器械和规则互不相同,电子计分系统的设计也各有差异,但基本原理是一样的。运动员的剑内有三根电线,相当于火线、零线和地线,通过手线、身后电缆、拖线盘,和裁判器之间连接成一个电流回路。花剑的“电动剑头”是一个圆柱形的弹簧“按钮”,启动压力为500克,当剑头击中对方有效部位即“金属背心”后“按钮”被压缩,从而使原来“流通的电路断开”,导致指示灯亮起;重剑击中全身任何部位均有效,剑头“按钮”的压力需达到750克,压缩后使原来“断开的电路接通”。佩剑的有效攻击区是包括手臂在内的整个上体,因此金属上衣一直覆盖到手臂,无论被剑头刺中和剑身砍中,都会使原来“流通的电路断开”。而任何一种剑触及剑道时,由于金属地面和剑内地线相接,因此裁判器不会发生反应。1976年蒙特利尔奥运会,前苏联选手奥尼申科在五项全能的重剑比赛中严重作弊,私下将自己的剑进行“线路改装”,只要用小指按动剑柄上的“机关”便能随心所欲“遥控”计分台。这一欺诈手段成为奥运史上最大的丑闻和笑谈。今天的击剑自动计分系统经过了多次改进。不同剑种的电路设计都更加简洁而巧妙。

尽管拖线盘能够让电缆随着运动员的进退而伸缩,但拖着一条长长的“尾巴”毕竟会碍手碍脚,至少来自身后的“拖累”会让运动员在竞赛中分心。2004年雅典奥运会上,这条“尾巴”终于被割掉了。每个运动员只用在身后佩戴一个香烟盒大小的“发射器”,就能将无线信号传输到裁判台。击剑运动从此获得更彻底的解放。电视录像回放系统的应用能够进一步减少裁判“看走眼”的失误。不过也有人抱怨电动记分器和“击中优先权”会带来了剑术的“退化”,使运动员只关心得分点数而不是动作质量,“击中别人自己不被击中”的理念也变成“先击中别人而不怕自己后被击中”了。

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击剑比赛计分台

我们这里要谈到另一项“个对个、面对面”的格斗。如果说击剑 “用武器手谈”,拳击则完全“靠拳头说话”。这一古老的运动在欧洲和中、北美洲有悠久传统,甚至达到倾城倾国的狂热程度。但第一、二届奥运会都否决了拳击的参赛要求。第三届圣路易奥运会上拳击虽然获得了比赛资格,但完全是清一色的美国人在举行“国内赛”。1912年斯德哥尔摩奥运会,瑞典又以“野蛮”“残酷”为由取消了拳击。随着职业拳击和业余拳击彻底分道扬镳,拳击运动在奥运会日益站稳了脚跟。曾经三次夺得奥运会重量级金牌的古巴选手斯蒂文森拒绝职业拳击百万美元出场费的诱惑,坚持留在奥运会为国争光。不过职业拳坛的许多耀眼明星都曾经是奥运会冠军,除了金钱的“魅力”让他们“赤膊上阵”,也有人认为赢得职业赛的“金腰带”才是拳击手终极价值的实现。

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拳击运动员讲究另一种“三围”:拳围、腕围、臂围。据记载,号称“魔王”的利斯顿拳围达37厘米,真可谓“醋钵”大的拳头了。但拳头再大也毕竟“质量”有限,实际上,运动员出拳时蹬地、转腰、送肩、前倾,打击的“有效质量”包括手臂和整个体重,拳头只是“冰山”的“末端”。拳头的动量等于质量和速度的乘积,而速度取决于肌肉的爆发力和自下而上、大关节带动小关节的鞭打效应。无论直拳、刺拳、摆拳、勾拳,都是一个复杂的“运动链”,应在达到速度最大值时击中对手,并在最短时间内将动量传递出去。这也是打在坚硬的头部比打在具有“缓冲”作用的身上更有“杀伤力”的原因。优秀选手挥拳速度可达每秒40米,“拳峰”接触对手身体时间不超过100毫秒。而变幻多端的滑步、侧步、环绕步、冲刺步,则为进攻防守提供最佳的角度和距离。

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2004年雅典奥运会拳击赛

1988年汉城奥运会拳击比赛中,保加利亚选手赫利斯多夫战胜韩国选手边丁一,结果引发了国际拳击史上绝无仅有的教练、官员群殴裁判事件。虽然肇事者受到了处分,但拳击裁判中的诸多弊端也确实到了非改不可的程度。从这场风波的第二年起,正式拳击比赛中开始使用电子计分系统。5名评判员改变了“各自台下计分,赛后交卷汇总”的“暗箱操作”,每人手持一个按钮键盘,和场上计分屏连接。当一位选手得分时,必须有至少3个评判员在一秒钟内同时按下键钮,成绩才会有效,并在屏幕上当众显示。电子计分的发明不仅大大增加了评判的客观性、公正性和可靠性,同时也使裁判的专业水准和道德水准置于大庭广众的监督之下。今天的电子计分系统经过不断改进,已经具有显示运动员、教练员信息和比赛场次、进展等诸多功能。

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拳击自动计分系统

一个引人入胜的实事是,“左撇子”运动员在对抗性竞技中具有不容置疑优势。1979至1993年间打进击剑世锦赛四分之一决赛的半数男选手和三分之一女选手是“左撇子”。意大利元勋曼贾罗蒂,法国名将克罗维奇,中华巾帼栾菊杰都是著名的剑坛“左派”。拳击界的“左撇子”同样威名远扬,“左拳王”穆勒1994年荣登世界重量级拳王宝座。至于乒乓球、网球金榜上的“左撇子”更是灿若群星。在整个人口中只占7%到10%的“左撇子”,为何在体育精英中的比例要大得多?

除了右手优势的运动员不习惯对阵“左撇子”外,有研究认为更重要的原因来自人类的大脑功能。诺贝尔医学奖获得者斯佩瑞1961年曾做过切断连接大脑左右半球“胼胝体”的“脑裂”试验,发现人类大脑两个半球既紧密合作,又独立活动并互有分工。大脑左半球负责语言、阅读、书写、运算等功能,右半球则管辖视觉、形象、空间、方位等职责。而人的左右半球大脑又各自指挥对侧肢体运动。因此,右手优势的运动员从“看”到“动”,神经信号走过了从右脑到左脑再到右手的路线,而“左撇子”的神经传递却在右脑“内部消化”,走的是右脑直接到左手的“捷径”,反应速度要快10多个毫秒!这在体育巨人们巅峰对决中的价值应该不言而喻。

人类“好斗”的天性也许来自进化历史的源头和基因结构的深处。但有了科学技术的舞台和竞赛规则的节律,便能将原始野蛮的打斗变成大雅之堂的体育运动。

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One Response to “看完热闹看门道——奥运中的科学(二十四)”

  1. [...] 序言 (竞技体育运动的目标是更快、更高、更强,其中绝大部分都和力学有关) 科技伴奥运同行(从某种意义上说,体育的竞争就是高科技的竞争) 撑竿跳的变迁(撑杆跳高演变的历史讲述了新兴材料如何将这项古老运动推向峰巅) 横杆下“钻”过去的跳高(明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料) 力量的飞翔(无论标枪、铁饼、铅球、链球,牛顿力学始终主宰着赛场上的一切。) 让重心“一路平安”(在许多运动项目里都需要尽量保持重心的匀速直线性。) 跑道春秋(和当年的前辈们相比,今天运动员的双脚已经踏在完全不同的地面上了。) 运动在“空气海洋”底部(奥运百年间,我们的无限心血和亿万财富都是为了对付“空气”而花费的。) 漫长的奔跑(马拉松的深刻隐喻本来在于克服距离对信息的障碍) 劈波斩浪走蛟龙(游泳时的三大阻力并非一成不变,总阻力基本和速度的平方成正比。) 美丽的“溅落”(离开跳板时只做前后翻滚的运动员却能在此后“凭空创造”出围绕身体纵轴的旋转,这看上去明显违背了角动量守恒的常识。) 中流击水看飞舟(船体形状、材质和吃水的“湿面积”都是工程师殚精竭虑的课题。) 直挂云帆济沧海(当今帆船最高速度已经十分接近于公认的50节极限,简直象掠过海面的水上飞机。) 体操ABCDE(当复杂而高速的空中运动在大约0.1秒间嘎然变成地上完全的静止状态,重力和翻转产生的冲击可达到体重的10多倍。) 靶场风姿(在“枪林弹雨”的射击场上,随机干扰因素很多,最宝贵的品格是气定神闲和心无旁骛。) 射箭的弦外之音(作为高效率的“能量转换器”,弓能够把70%至80%的弹性势能转化为箭的动能,“剩余”的能量则变成弓的阻尼震动。) 大力士的运动 (举重选手最动人的姿态要数高高举起杠铃的瞬间了,如果说双臂形成的V字象征胜利,那么这种V型姿势确实和胜利大有关系。) 自行车源流(自行车只有两个轮子却可以不倒,其中的道理曾引起人们长期的推究。这是一个可控制运动的稳定问题。) 从香蕉球说开去(球的旋转必然带来飞行轨迹的弯曲,旋转和曲线共存,这大约可以视为球类运动的一个通则。) 话说网球(随着网球拍制作技术提高和头部面积增加,“甜区”也不断扩大,让当代运动员尝到不少“甜头”。) 羽球穿梭(看来当我们说羽毛球是速度最快的球时,还应该加上一句,羽毛球也是减速最快的球。) 乒乓球的前世今生(上)(没有一种球像乒乓球那样,将花样百出的旋转作为常规技术形态和基本“杀伤”手段。) 乒乓球的前世今生 (下)(和21分制之相比,11分制意味着更多的“偶然性”。) 格斗的艺术(一个引人入胜的实事是,“左撇子”运动员在对抗性竞技中具有不容置疑优势。”) “软硬兼施”的护身术(体育的终极意义在于强健体魄和增进健康,运动中人的安全越来越成为现代文明重要的价值取向。) 运动鞋的功勋(今天的体坛明星有福了,许多厂商争相为他们量脚定做“独一无二”的运动鞋。) 运动场上的“时间简史”(因此哪怕起跑确实在枪响以后,但只要时间少于0.1秒便可认定为抢跑。) 明察秋毫谈测距(如何更快捷、准确、可靠地丈量距离,是体育运动的持久课题) 球场变革始于足下(聚乙烯、聚丙烯草株即使近距离熟视和伸出手触摸都和天然草并无二致。) 泳池哪得清如许() 体育场馆拾零() 五环旗下的马蹄声(上)() 五环旗下的马蹄声 (下)() 冰雪盛会() 圣火不灭() 奥运金牌之路() 后记() 标签:专辑, 奥运, 新探索, 科学松鼠会, 科技, 科技之光 [...]

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