科学如何走向黄金

如何运用科学见解来提高英国队的表现?我们遇到了一位将科学应用于体育运动的科学家，确保团队在奥运会期间以最佳状态进入赛道，游泳池，水域等……

史蒂夫-我是史蒂夫·英格汉姆博士。我是英国体育学院的生理学主任。作为一名应用运动科学家，我们的工作是将基础研究与教练和运动员的日常练习和训练联系起来，尝试个性化生理概念，以便为他们服务。这样就可以提高自己的生理能力，跑得更快，更强等等。

米拉:在运动员的训练过程中，或者训练计划的某个特定部分，是否真的受到了科学投入的影响?

史蒂夫:有很多有意义的想法，但是教练可能不喜欢。所以你带来了一些新的东西，感觉就像创新。感觉就像改变。对我们来说，最近一个很好的例子就是在比赛前改变热身活动，运动员和教练对这一点非常保护，因为他们真的不想在不同类型的花式热身活动中瞎搞。

我们在运动中引入了一种新的高强度热身方法，这种方法只有通过良好的科学数据，客观测试，然后向运动员和教练展示数据，才能真正实现。运动员和教练们突然开始互相配合，

“是的，我现在明白了。让我们在训练中试一试，然后在小比赛中进步，然后进入大比赛。”看看性能数据，这就说明了一切。

米拉:有什么特别大的不同吗?

Steve - 1%的成绩提升，对于一个跑步者来说，比如5米左右，这是很大的，他们不需要特别努力就能达到这个目标，而且它在正确的方向上起作用。

米拉:那么所有这些知识和科学投入，在今天发挥了多大的作用，它应该发挥这么大的作用吗?

史蒂夫:如果教练或运动员训练或准备的方式仅仅是基于迷信或习惯，那在这个时代是行不通的。你必须有充分的证据来证明你为什么要做某件事。我们必须更聪明地提高我们的绩效标准，因为其他国家也在这样做;他们从科学投入中获益，减少了失败的可能性。也许在另一方面，最大化或优化他们实现目标的机会。所以我认为这是很好的投资。一些发现和突破也可以追溯到科学和运动文献。也希望它能带来更多的成功。

使用这种训练和测试方法的运动员当然希望这些方法能带来成功。

凯蒂-你好。我是凯蒂·斯凯尔顿。我今年24岁，是英国花样游泳队的一员。

花样游泳是由许多不同的东西组成的。例如，它就像在水中跳舞，所以你需要能够很好地随着音乐起舞。你需要非常灵活，所以我们在那个部位做了很多伸展运动。我们还需要非常健康和强壮。所以，我们经常在健身房做举重和健身。我们做了很多快速游泳，比如上下游。所以，要成为一名优秀的花样游泳运动员，有很多因素。

米拉-那你对身体运作的实际知识呢?

凯蒂-多年来，生理学帮助我们了解了我们的身体。例如，我们做VO₂马克斯测试。这真的很重要，因为我们需要保持健康，才能完成我们的日常游泳。

我们也做乳酸测试，这对我们训练时非常有用，他们也在欧洲做过，看看训练和比赛期间的强度和乳酸是否相同，看看是否有任何不同。

他们也对其他球队做了同样的研究，看看不同球队和不同国家之间的差异，看看我们的排名是什么水平，看看差异是什么，以帮助我们提高。

米拉:你觉得这很有用吗?这是否提高了你的工作表现?

凯蒂:是的，因为你意识到什么时候最好做一些体育锻炼，什么时候最好放松一些。他们知道我们什么时候会真正积累乳酸，这是一个足够困难的常规，因为他们需要能够达到一定的乳酸点。所以这真的帮助我们提高了。

Meera -同样看到不同的是英国适应性赛艇队。

帕姆-你好。我的名字是帕姆·雷夫，我在腿，躯干和手臂混合考克斯四。那是一艘有两男两女和一名舵手的船，我们划1000米。赛艇是一项耐力运动，所以我不会说我是最强大的运动员，但当一切变得艰难时，我只是继续前进。我的胳膊和腿都很长，而且个子很高，我认为这可能是你需要的最好的身体特征。

Meera -你是否与生理学家合作，在训练时真正了解你身体内部发生了什么?

帕姆:是的，所以我们在耐力训练时测试乳酸含量。我们有一种测试叫做皮肤褶皱测试它本质上是测量你身体上有多少脂肪。举个例子，如果我的体重增加了，但是我的皮褶数减少了，那就意味着我增加的体重是肌肉而不是脂肪，如果你想成为一名职业运动员，拥有更多的肌肉显然是件好事。我们可以做的另一个测试是VO₂马克斯测试。

米拉:所以确实有很多测试。你在划船的时候会得到血液样本等等，但你也会在实验室里进行测试。

帕姆:是的，我们在实验室里做了测试，在营地里也做了测试，以确保我们的水分充足。我们每天早上都要做尿检，以确保我们有充足的水分，这是非常有用的，因为我认为水合作用下降1%等于有氧适应性下降5%或类似的东西。我认为在体育运动中获得信息是必要的。我认为如果你进行训练，你的身体会变得更健康，但我认为它会让你对你的身体有一个想法，让你了解你的身体有多大的能力，以及在身体崩溃之前你能承受多大的压力。

米拉-帕姆·雷夫，在她之前是英国队的维多利亚·斯凯尔顿，在他们之前是英国体育学院生理学主任史蒂夫·英厄姆。

当运动员表演的时候，体育赛事的嗡嗡声和刺激会让肾上腺素飙升。但是，由于成千上万的眼睛直接注视着他们，世界各地的电视屏幕上还有数十亿的眼睛，表演不仅关乎身体，也关乎心灵。当你怯场时，事情可能会变得非常糟糕。

值得庆幸的是，体育心理学家随时可以提供帮助，正如裸体科学家本·瓦尔斯勒在与中央兰开夏大学的戴夫·柯林斯交谈时发现的那样。

戴夫:说实话，我认为心理是绝对重要的问题。这是最重要的问题，因为一般来说，当你达到最高水平时，大多数人都像彼此一样健康，大多数人都对彼此忠诚。一旦你进入世界各地的现代研究机构和学院，他们在营养方面有很好的建议，在技术方面有很好的服务，他们有类似的设备。现在的区别在于他们训练时耳朵间的变化他们在准备上花的时间当然还有行刑那天的时间。另一件要认识到的事情是，所有这些其他学科都对心理方面有影响，所以我在做什么样的训练，我是否认为这是正确的训练，实际上在很大程度上决定了它的效果。如果我自信我吃的是正确的东西，做的是正确的事情，那么这可能也会产生心理上的影响。

本:所以，我们认为运动心理学就是要“进入状态”，让自己做好心理准备，就在比赛或你参加的任何项目之前，但很明显，它实际上早在那之前就开始了。

戴夫:这就像如果你要去参加比赛，你对自己的准备水平非常非常有信心，你非常非常有信心，没有任何事情是不可能的，那么让自己进入状态，为一天做好心理准备，是你不需要做的事情。你知道，如果事情突然变得不那么顺利，那就是你需要到达那里的时候。

Ben:那么，你提到过几次自信，有什么诀窍吗?我们需要让运动员进入什么样的心理状态?

戴夫:快速描述可能会遇到的障碍更容易。假设你是一名网球运动员。你不需要考虑如何执行正手上旋球。你不需要考虑你要做什么样的事情。你可能需要计划你的策略并发现发生了什么。所以，有一个意识和无意识的层次需要应用到你的技巧中。无意识地执行技术，仔细考虑你想要应用的技能和战术，这就是底线所在，因此，你在部署你开发的工具方面有多有效，这是一个重要因素。现在信心进来当突然小怀疑蠕变能力能够执行——也许在这种情况下,也许对这个特殊的球员,也许这是最后一跳在你的序列六,你必须赢得金牌,这是前面描述的操作,您来的时候,试图让别人的操作区,考虑的区域。

Ben:我们在生理上看到了什么样的变化来应对这种心理差异，因为我们推测，为了让人们表现得更好，一定会有一些变化?

戴夫:大脑和身体的其他部分是联系在一起的，这是经常被忽视的东西。

所以，当一个人执行得很好的时候，只是从定性的角度来看，如果你观察他们的表现，我们会用这样的词，他们似乎有很多时间或者事情似乎发生了顺利而且很很容易对他们来说。达到最佳表现的毫不费力，就是用正确的方式、正确的顺序、正确的力量水平来执行正确的肌肉，仅此而已。现在，如果我将其与大多数学习技巧的人进行对比，例如，初学者滑雪时会非常非常僵硬，非常不稳定，动作非常困难，眉头紧锁，集中注意力，而顶级滑雪运动员则会非常流畅，非常流畅，不费力，令人愉快。这些都是技术上的差异，任何人都可以看到，这表明有人在执行计划，因为意识控制比无意识控制更粗糙，更粗糙，更不精细。所以，当你把有意识的控制叠加在一个你可以无意识地做得很好的动作上时，往往会发生的是，部分动作被夸大了，做得过了头，或者时机不对，结果是，整个动作都受到了影响。

我们怎样才能用更定量的方式来评估这个问题呢?我们可以使用什么技巧来收集关于最佳方法的证据或者它总是一个定性的事情，一种方法对一个人最好，另一种方法对另一个人最好?

戴夫:这总是因人而异的，因为人们在做什么，他们是如何思考的，以及发生在他们身上的事情都是非常个人化的。例如，在打靶射击中，人们普遍认为大多数人会在所谓的搏动间隔中扣动扳机或发射箭，在砰砰声之间的停顿，你从心脏发出的砰砰声，原因是，身体的震颤较少。所以，如果你有了这种公认的智慧，你要做的就是训练人们意识到心跳是否存在，然后告诉他们，我想让你做的是按下扳机，在心跳间隔释放箭头。我们所做的研究表明，全国六支顶级手枪中有五支在拍子时真的扣动了扳机。所以，突然之间，公认的智慧和大量的科学实际上并不一定适用于个人。因此，你必须确保它是个性化的。

本:我们听说了很多关于人们使用的新技术，比如非常高速的镜头。有没有什么技术是你可以从中学到的，可以用来帮助人们更多地了解他们的心理状态?

David:我认为量化这种神秘的、“进入状态”的体验是非常有用的。所以，我自己对运动员的研究，我用了脑电图，我把电极连接到人们的头骨上，测量发生了什么，并能够指出他们，“好吧，你在这种状态下会执行得更好。”对你来说，这感觉就像一个非常专注但不知道外面发生了什么的情况。这对于举重运动员，铅球运动员，以及执行我们所说的封闭技能的人来说是非常合适的，这种技能是他们完全控制所发生的事情。他们不需要对对手做出反应。你可以测量肌电图。你可以把电极贴在他们的肌肉上，看看哪些肌肉以什么顺序，以什么方式放电。你当然会对他们的运动进行三维分析也就是所谓的运动学来再次观察他们的运动模式，同时，向他们展示当他们在这个区域时，这就是正在发生的事情实际上，他们移动得更快，肌肉的消耗可能更少。这有助于他们获得必要的技能，让他们在有压力的时候保持自己的状态。

米拉-说到科技和科技在体育运动中的应用，有一项体育赛事遥遥领先。事实上，遥遥领先，它已经比其他几辆跑了很多圈。公式1。迈凯轮(McLaren)是一家在赛道上率先发展的公司，近年来，他们将迈凯轮应用技术推广到其他运动项目。我参观了他们在英国萨里的总部，并会见了项目主任卡罗琳·哈格罗夫(Caroline Hargrove)，以了解最新情况。

卡罗琳:欢迎来到麦克拉伦技术中心。我们正准备进入我们的林荫大道，那里也展示了我们的一些获奖旧车。

在我们面前的是一系列迈凯轮汽车。

卡洛琳-我们从布鲁斯·麦克拉伦的第一辆获奖车开始，他在15岁的时候开过这辆车，后来又重新改装了。这是一辆老奥斯汀7，它为展示过去40年来赛车运动的变化奠定了基调。

米拉-很不一样。它从一个像盒子一样的大形状变成了一个非常光滑、更接近地面、更宽的形状。

卡罗琳:只要看一眼我们的林荫大道就能看出空气动力学在过去20年里发生了怎样的变化。

Meera:科学、技术和工程在F1中扮演了多大的角色?

卡洛琳:这一切都与科技有关，从每一个螺母和螺栓，到司机，他们吃什么，他们做什么健身计划。每件事都有详细的监控，因为实际上，每个车队对于两个车手来说都是相当大的。主要是机械师和工程师他们痴迷于细节，因为这是关于细节的。

米拉:f1有很多方面，有制造赛车所用的材料，有赛车的设计，还要监控赛车的运动和速度，实际上还要监控赛车内部的车手。

卡洛琳:每一个环节都要做得非常仔细。所以，我想说的是，众所周知，碳纤维在f1中起到了变革的作用，在f1所做的事情中，它被推向了不同的极限。当然，空气动力学-在风洞中花费了大量的时间和精力，特别是在CFD中也就是计算流体动力学。所以现在有很多的计算能力，使这成为可能。当然，你从中学到的是设计和最好的悬架来应对所有这些。当然，司机必须驾驶这个。所以，系统，操作系统，数据，遥测技术来监控正在发生的事情是非常广泛的任务，需要发生在使汽车驾驶，并赢得冠军的另一端。

米拉-走在林荫大道上，你会看到迈凯轮车队多年来开发的一系列赛车。我们就在这里停一下。我们已经达到了更现代的汽车，这里有一个范围从2007年开始。这些看起来很不一样。在材料和设计方面，这辆车的主要发展是什么?

卡罗琳:有趣的是，到了这个时代，空气动力学已经完全不同了。例如，目前我们的后翼是可移动的。有些区域允许车手移动他们的尾翼，以减少它提供的阻力。当你折断的时候你需要尾翼这样它就能给你向下的力，但是当你在直线上行驶时，它会给你带来阻力。所以有一个减阻系统，DRS，当你按下按钮时，它会改变机翼的角度。它不会给你阻力，或者阻力很小，所以直线速度更快，但是当你想要折断的时候，你需要一个向下的力，你把它翻起来。关键在于方向盘的复杂性。

米拉-我看到里面有很多按钮。

卡洛琳:当然，如果我们俯身去看这些方向盘，上面有很多按钮……

米拉-他们至少15岁左右。

卡罗琳:当然。有些是旋转开关，有些是按钮。当然有饮料按钮之类的东西。所有其他的都会影响，比如，打破平衡或者不同的引擎模式，或者不同的差速模式，这些都是非常重要的，因为赛车不能在比赛中加油，所以你开始时很重，结束时很轻。这会极大地改变赛车的特性和平衡，所以你需要做好准备。但是车手们必须处理好这些问题，就像处理好他们的驾驶一样。

米拉-这些都是高速的

卡洛琳:完全是这样，所有这些都是为了避免对手超越他们，反之亦然。

米拉:最后，在林荫大道的尽头，你会看到一些与汽车非常不同的东西，尽管实际上技术上并没有太大的不同。我们有一辆看起来很光滑的自行车。

凯洛琳-迈凯轮应用技术公司的成立是为了开发一些f1的技术，这些技术已经应用到其他领域，这对自行车来说是有意义的。人们看到了，但是想出一个应用有限元分析原理的项目是很有趣的，材料的使用，所以碳纤维在某种程度上为自行车提供了这种性能优势。

Meera -到目前为止，你已经看到了相当不错的成绩。

卡罗琳:当然。我们非常幸运地拥有马克卡文迪什作为专业车手之一，去年这款自行车的第一场比赛就出来了，圣雷莫比赛是由马特高斯赢得的，这款自行车很可爱!

米拉-麦克拉伦应用技术公司的卡洛琳·哈格罗夫。她给我看的设计自行车的工程师是设计总监邓肯·布拉德利，他向我展示了赢得巡回赛冠军的自行车的设计如何快速通过终点线，这要归功于F1最著名的技术，遥测技术……

邓肯:遥测技术就是收集数据，从设备中获取信息，然后将信息传递给工程师，这样他就能了解发生了什么。在一级方程式赛车的世界里，这将是引擎的表现，或者轮胎在比赛中的表现，然后可能会相应地改变我们的策略。所以，我们在一级方程式赛车上做的很多事情，我们也可以在自行车或运动员身上做。因此，在负载条件下，通过特定材料施加的力，我们可以看到材料在这些负载下的表现如何，然后可能对其周围的几何形状或材料本身的选择做出选择，使其更有效。

米拉:这些信息实际上是如何收集的?所以你在监控速度，甚至是司机或运动员本身的潜在情况，这是如何做到的?

邓肯:说到遥测系统本身，我们现在站在车间里，我们实际上正在做所有这类事情，我们有一系列高速数据记录器，通常收集各种感官信息，以及设备如何响应，以及最终如何将这些信息转化为速度。但最关键的是，如何解读这些数据。

米拉-所以要知道如何处理这些信息。

邓肯:是的，确实如此。其中一些系统非常复杂，收益非常小，所以你必须深入研究很多细节才能真正看到其中的奥秘。

米拉:这里有一个例子，你有一辆自行车的一部分——事实上，我们周围都是自行车——在座位下面有一个盒子。这是收集骑车人和他们的自行车的一切吗?

邓肯:是的，我们可以在身体或自行车上的任何地方安装传感器。这是一辆现代碳纤维赛车。例如，如果一个运动员想知道他通过踏板所施加的力量是如何在后轮产生速度的，踏板是如何将速度传递给车架的，车架又是如何将速度传递给后轮的，这将是一件非常有趣的事情。所以，在非常高分辨率的细节中，复合结构中发生了什么，碳纤维层之间发生了什么，它们是否以最有效的方式管理能量，自行车是否以正确的方式弯曲。如果我们理解了这一点，我们就可以修改这个结构，使其更高效，节省更多的能量，(确保能量)传递到后轮。你可以看到，如果运动员踩下踏板，就会导致车架弯曲，动力传递给后轮。

米拉:后轮移动得非常快……

邓肯:是的，它在很长一段时间内移动得非常快。所以，如果你参加的是一场经典的公路赛，你可以跑300公里，所以你不需要做很多改进，就能在比赛结束时遥遥领先。这都是关于边际收益的。

Meera -那么基于你所获得的信息，你是如何进入下一个设计阶段的呢?

邓肯:我们最近做的一个领域是在一个计时赛空气动力学头盔中，之前的设计都是基于风洞的直接迎头速度，以及迎面的风，但实际上，当我们研究它的时候，真正重要的是运动员如何移动他的头。道路上和赛道上的真实情况与风洞的最佳环境有很大的不同。通过观察这些不同类型的环境影响，我们能够改变头盔的空气动力学，在比赛距离上提供更好的表现。

米拉:这是现在自行车运动员在巡回赛或奥运会上使用的东西吗?

邓肯:是的，目前，这种头盔正在环法自行车赛上使用，但也会出现在奥运会上。

Meera -从空气动力学的变化来看，有什么不同?

邓肯:在那个特殊的例子中，我们确定了头盔两侧的某些区域，这些区域会显著降低运动员的表现。所以在这个项目中，我们在头盔的计算流体动力学上投入了很多精力如果不能理解计算流体动力学是如何在头盔的侧面工作的，我们永远不会想出这个概念。所以，对于很多运动来说，这是边际收益。你必须把两到三件创新的东西放在一起。这只是我们在这个项目中找到的头盔上的一个。

米拉-这可以并且正在应用于今天的一系列运动。

邓肯:所以骑自行车并不是我们唯一关注的事情。在应用技术公司，我们着眼于冬奥会项目，有帆船项目。在帆船上，我们有很多因素可以影响船的性能。不仅仅是设备本身，还有所有的外部环境条件，海浪条件，风力条件。你对这一点了解得越透彻，你就能更好地驾驭这艘船或者设计出能适应大多数环境条件的结构。因此，在这个行业中，我们真的希望能给帆船提供非常快速，非常准确的反馈，以便水手们真正调整和优化他们自己的设备。

米拉-所以，自行车和帆船技术，仅举几例，都源于速度和准确性驱动的世界一级方程式。邓肯·布拉德利，迈凯轮应用技术公司的设计总监。