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破纪录,靠泳衣?Comments>>

发表于 2008-08-02 22:53 | Tags 标签:, , , ,

 

             (本照片版权归Speedo公司所有)

要放在十多年前,乍眼望过去大概没人会觉得这是游泳衣的海报,倒像科幻片里望着飞碟的一帮星际战士在摆pose。如今这鲨鱼装可是出尽了风头的时髦玩意儿,搜狐新闻前不久才报道说中国游泳队也终于同意队员们穿着Speedo公司的最新款LZR Racer泳衣出征北京奥运了。根据主教练张亚东的说法,“我们做这个决定并不是要换泳衣,而是同意让运动员选择自己适合的泳衣参赛。……不一定其他牌子泳衣一定比中国队赞助商提供的好,这关键还是要看运动员适不适合。”

的确,披着鲨鱼皮冲破世界纪录的欧美选手们,身材和技术特点都和东方选手有所差异。这泳装在他们身上的塑身效果未必就能百分百挪用给中国的队员们,减少阻力的百分点恐怕也得打上折扣。不过这倒好解决,向Speedo定制适合东方人的产品嘛,毕竟开公司的谁会放着生意不做呢。关键是他们的泳衣真有那么神奇吗?真的比传统技术的产品更优越?真的是世界纪录频频改写的原因?

我先看了看公司网页上的产品介绍,相比普通泳衣LZR Racer能把阻力减小十来个百分点。来自美、英、法、澳的世界顶级运动员们在镜头前描述他们试穿的感受,说入水之后感觉到了明显的轻松,贴身的设计对肌肉张弛、泳姿保持都有很好的帮助。夺金大热门迈克·菲尔普斯作为产品代言人之一,更是赞不绝口:“我一入水就觉得自己像支火箭一样。”可是接受其他体育公司赞助的运动员,态度要谨慎得多。今年四月份广州日报的一则消息中称“中国队不相信鲨鱼战衣”,“张亚东认为,过分夸大鲨鱼泳衣的作用其实是一种商业炒作。大部分运动员也表示,成绩和泳衣没有太大的关系,无论是谁,都不可能依靠泳衣来提高成绩

大家都站在各自的立场上各执一词,这口水仗打起来可不像比赛那样胜负立辨,我还是先别下结论。让普通人雾里看花的高科技产品,总要有一些内行站出来用科学原理和数据说话,才显得公允一点。Science Daily杂志在上个月采访了NASA(美国国家宇航局)参与鲨鱼装研发的物理学家,通俗地介绍了一下他们改进和测试泳衣纤维材料的方法。权威的机构,流体力学的专家,严格的物理测试,铁打的实验数据——这总可以作为泳衣提高成绩的证据了吧?别急呀,科学家也是分很多种的嘛。比如生理学家会从他们的角度来提出异议:这些数据都是实验室条件下测出来的,真实的比赛情况下运动员的动作和做实验的时候差别很大,环境也不同,泳衣的实际效果到底怎样还很难说。而且即使没有这种高科技,运动员成绩还是会不断提高的,因为现代人营养结构和训练方法的进步会创造出越来越好的身体条件。所以破纪录到底是因为实力还是装备,不能光凭一帮物理学家的实验就匆忙下结论。

难搞了,还是没有统一答案。这时搜索页里跳出来一个印第安纳大学的小组,一句话吸走了我的眼球:“这是一个统计学问题。”统计学家,哈哈,原来他们也在关注游泳大赛。仔细读网页,原来早在上世纪六十年代数据采集就已经开始了。统计学一个惯常思路就是利用大量的数据来“寻找越界者”:自然界发生的事件因为有随机性,即使在外界条件相对稳定的情况下,测得的数据也会有所差异。这个差异是有一定范围的,如果某个值远远地偏离出范围之外,就很可能是别的因素在“作怪”。这正是印第安纳小组的推理基础。

这儿有个例子来说明他们是怎么分析得。在美国奥林匹克选拔赛的男子100米自由泳成绩中,把从1968年到2000年为止,进入决赛的八名选手的平均成绩按年份统计出来,作出一张曲线图: 

 

纵坐标是游完全程的时间,横坐标是年份。本数据版权归美国印第安纳大学游泳科学咨询中心所有,完整pdf文件可以在他们的网页下载。)

 这是一条呈级数递减的曲线,一直到2000年,数据点都较好地贴在曲线附近。也就是说,男子一百米自由泳的时间在逐年减少,而且减少得越来越快。数据点贴近曲线,说明实际的观测与曲线所表现出来的关系所吻合。那么,如果我们想象这条曲线“自然延伸”,就可以预测一下2004年的成绩。通过统计学计算出来的预测值,是百分之九十五的可能性落在49.09秒至49.59秒之间。那么实际情况如何呢?49.33秒(在USA Swimming网站有完整比赛结果),落在预测范围之内。(当然了,这个范围是多少有数学上的严格界定,不是随随便便画出的一条线。这方面我们就给统计学家们一点信任吧。) 

我们知道鲨鱼装最早出现在奥运会是2000年,关于它的争论从那时就已经开始了。然而直到2004年,观测值都没有太多的偏离曲线,说明成绩的进步和鲨鱼装出来以前的趋势相比没什么大变化。那么对这样的进步,用生理学家的解释更靠谱,主要还是归于现代人身体条件的改善。

可是08年,事情起了变化,数据点开始大幅度地偏离预测值。根据印第安纳大学小组对今年美国选拔赛的报道,大部分运动员的实际成绩比预测要好,人数远多于往年。也就是说,用以往的经验已经预测不准了,实际成绩在不合常规地加速进步。在水池边的冠军们大多数都披着新款鲨鱼皮,这次它的影响足够大,使运动员的进步速度光用身体素质提高已经解释不了了。

观察上面图中时间减少的规律,不是直线下降,而是减少得越来越缓慢。主要原因可能来自两方面:首先人的身体素质能提高到什么程度是有个极限的,菲尔普斯再怎么感觉自己像火箭也不可能变成火箭,越到后面进步就越难。其次根据流体力学说,在游泳的时候,速度越快,水对人的阻力就越大。阻力越大,想提高成绩自然也越难。在这双重障碍下,每届运动会之间的成绩差别就变得越来越微小。相比之下,鲨鱼皮的帮助作用就凸显出来了。也许在00年或者04年鲨鱼皮已经开始起作用了,只不过那时成绩的提高幅度也大,作用不如今年这样明显罢了。

这样看来,在运动员,公司,物理学家,生理学家,和统计学家的轮番轰炸之后,更多的证据支持鲨鱼皮能提高成绩的说法。这当然不是件坏事,毕竟这么多研发人员的心血没有白费,Speedo公司没有忽悠人,中国队没有做出无谓的决策。

可是高科技运动装备会影响到公平竞争的体育精神吗?LZR能提高成绩是否意味着所有运动员都得选择Speedo作为赞助商以免处于劣势?这样依靠装备的比赛对于提高人类身体素质的体育宗旨又意义何在?寻找这些问题的结论,恐怕就不能光靠科学了。 

 

 

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11 Responses to “破纪录,靠泳衣?”

  1. Server说道:

    身体素质提高 不一定是线性的吧。
    所以光上面的图说明不了全部问题

    • anpopo说道:

      嗯,上面那个图不是线性的,是级数递减

    • yunwuxin说道:

      想起蛋白质折叠研究最热的时候,王志新用类似的数学分析方法来预测自然界存在的蛋白质折叠类型数量。他也是收集各年的数据,好像用的是泊松分布,最后得出的结论比生物学界的主要观点要少很多。当时想发在nature还是science上,但是据说因为那个问题最热的时候已经过了,最后发在了一个差一点的刊物上。

      • anpopo说道:

        嗯,像这样的问题统计学只算小打小闹,真正派上大用场还是在基因网络神经网络什么的吧

  2. yunwuxin说道:

    所以说现代竞技体育不是仅仅靠天分和努力就行的。好像说科技对撑杆跳的成绩提高那叫一个立竿见影。

    • anpopo说道:

      哈哈,以后撑杆跳下边的垫子也得老高的。。

  3. WaterOrO说道:

    啊!和我的选题重叠了!不过我的角度会有不同。不知道怎么办啊?

  4. anpopo说道:

    发吧,我觉得不要紧的啊

  5. c2blog说道:

    很有力,那个统计学论据摆在这里。

    感觉是在看《Numb3rs》……