奧運 更快！更高！更強！更科學！

    26塊骨頭，33個關節，20塊肌肉，100多條韌帶，數以千計的神經末梢和血管……誠如達·芬奇所言，人的腳是藝術和工程學的杰作。打從人類祖先在非洲草原直立行走后，我們便把體重完全交給了雙腳，讓它承受著比四肢動物成倍的負荷。盡管每年都有成噸的研究報告問世，我們卻至今仍沒有完全理清在不同運動狀況下腿、腳、鞋、地面之間微妙的相互關系。      鞋子舒不舒服只有腳指頭知道……     兩只小小的“馬達”     早期的帆布面硫化膠底鞋、笨重得幾乎只適合直線前進的金屬頭足球鞋、柏林奧運會上歐文斯的跑鞋、飛人喬丹氣墊鞋、斯坦·史密斯網球鞋、劉易斯的陶瓷釘鞋、瓊斯的“水晶鞋”、約翰遜的“金縷鞋”、劉翔的“紅色魔鞋”，多少傳奇為人們耳熟能詳并津津樂道。運動鞋的歷史，處處留下一個時代科學的腳印。     如今的奧運比賽已不再是低技術含量的體育運動，“更快、更高、更強”的奧運會業已變得“更科學”了。     運動鞋雖然琳瑯滿目，但基本原理是大致相通的。它的首要功能是吸收來自地面的震蕩。當人的奔跑速度達到每秒6米時，腳掌承受的負荷約為體重的4倍，跳高跳遠時增大為7倍，三級跳遠中雙腳兩次直接和硬地碰撞，沖擊力峰值可達體重的20多倍，強烈的振蕩會傳到腳踝、膝部、髖部以致脊柱和大腦。感謝我們腳跟的脂肪墊和天然的“彈簧系統”腳弓有效抵御著這種傷害。現代運動鞋將一種具有很高“受壓順從性能”的材料放置在鞋后跟，讓它通過自身最大的變形量吸收沖擊動能。還有些運動鞋將中底做成“華夫餅干”狀，有些在鞋底內放置橡膠立柱和氣墊，起到汽車底盤下減震彈簧的作用。     當籃球運動員縱身而起，田徑運動員腳下生風時，一雙稱心的好鞋便如同兩只小小的“馬達”。運動鞋的第二大功能是回輸能量。腳掌部位的聚氨酯等微孔發泡材料具有極強的彈性，鞋底在受壓變形還原時，能將吸收和儲存的能量釋放出來返還給腳掌。在周而復始的蹬伸過程中，就如同踏著一個微型的“跳板”了。這里的技術精華，是在鞋的彈性和穩定性之間尋找平衡點，既要獲得理想的反沖力，又不能失去精確的空間感和“腳踏實地”的堅硬支撐。     網球、羽毛球運動員在場上驟起急停，乒乓球選手則頻繁側向躍動，“擲鐵餅者”少不了身體旋轉，“劍客”們更多前后騰挪……運動鞋的第三大功能是防滑。腳下的摩擦力是由鞋底與地面的法向力、摩擦系數和接觸面積決定的。從微觀角度看，由于地面的凸凹不平，往往和鞋底間只是有限的“點接觸”。高摩擦系數并且具有高延伸度的鞋底能在凸凹的地面產生彈性形變，增加接觸面，這就是所謂的“抓地性”。過去的金屬鞋釘在插入、拔出地面間會消耗能量，現代的鞋釘用尼龍、聚氨酯等復合材料制成，圓錐形、長方形、刀刃形等不一而足，鞋釘的數量和位置也能因人、因地而調整和改變。更有大量運動鞋以不同排列的突脊代替了鞋釘。至于鞋底的花紋更是千變萬化，帶來不同方向上摩擦力的差異，以滿足不同運動種類的需求。值得提醒的是，人在運動中的“剎車”過程是由動摩擦轉為靜摩擦的，腳落地后應該有少許“滑動行程”，如果鞋的摩擦力大到一著地就紋絲不動，便容易崴腳和扭傷了。     科技為雙腳減負     至于運動鞋扭力系統對腳形和動作的矯正，鞋幫對腳踝的支護，通過氣孔的“呼吸”作用使鞋內透氣和吸濕，都是可圈可點的設計。不同的運動項目幾乎都有自己的專用鞋。要想分門別類略加描述也要一本專著的容量。     不過足球鞋是特別值得單獨一提的。踢球全憑一雙腳，腳又全指望一雙鞋。每場比賽下來，足球運動員跑動萬米左右，拼搶時需達到百米沖刺的速度。更重要的是，球鞋就是足球運動員的“球拍”和“球棒”。接球、帶球、傳球、射門的力量都要通過球鞋發出，推、撥、挑、拖、扣等細膩的腳法都要通過球鞋完成。精確的腳感和“鞋腳合一”的境界是至關重要的。受到乒乓球拍上小膠粒的啟示，在足球鞋的邊緣加上橡膠的“仿腳趾”，齊達內和貝克漢姆腳上的獵鷹球鞋能夠踢出每秒旋轉8圈的香蕉球。     一個世紀前的百米短跑成績平均每年提高0.015秒，如今已經減緩到每年提高0.006秒了。人們越來越注重從跑鞋上發掘點滴的潛力。根據測試，跑鞋重量每增加100克，運動員的體能消耗將增加百分之一。1991年東京田徑世錦賽上，美國短跑名將劉易斯打破百米世界紀錄時的跑鞋只有115克重；2000年悉尼奧運會上，“田壇阿甘”邁克爾·約翰遜的“金縷鞋”重量僅116克，瑪麗安·瓊斯的“水晶鞋”則只有99克；加拿大“黑豹”貝利的跑鞋被形容為“帶釘的襪子”。人們不免生出疑問，為什么有些運動員競賽中脖子上可以掛著沉甸甸的金項鏈，卻對鞋子的重量如此錙銖必較呢？看看百米跑道上那些快速翻飛的雙腳就會發現，每個運動員的后跟都幾乎觸及了臀部，折疊起小腿能縮短以髖關節為軸的轉動半徑，從而減小轉動慣量增加轉動的角速度。而雙腳處在小腿繞膝關節和髖關節旋轉半徑的最遠端，因此鞋子重量些微的減輕，都會帶來腿部轉動慣量明顯的減小。這對于以每秒20米速度交替劃著弧線的雙腳無疑是莫大的“減負”。     劉翔的戰靴     為了0.01秒，為了更多的市場份額，體育明星和運動鞋品牌正在演變成一種難以割舍的“共生關系”。本屆奧運會，耐克就為中國飛人劉翔專門定制的“Zoom Aerofly LX”跨欄釘鞋。     Zoom Aerofly LX釘鞋鞋面顏色主色調為鮮艷的明黃色，鞋側面配有中國紅的Logo.在這樣一雙只有214克重的釘鞋上匯聚了許多創新科技，也讓人不得不感嘆在一枚金牌的背后需要大量的科技為支撐。Zoom Aerofly LX釘鞋鞋面采用今年最新發布的Flywire創新科技并配以特殊合成皮材質制成，鞋面厚度不到2微米，而且只靠幼細纖維支撐，這種技術被很形象地描述為“高強度的細纖維仿佛懸索大橋的鋼纜，每根細線的位置精準地設計在足部需要支撐的部位。”從而使鞋體重量更輕，甚至比香蕉皮都輕。     這款被外界視為劉翔奪冠秘密武器的戰鞋，是完全針對劉翔的技術特點設計而成的，劉翔透露他喜歡鞋底有彈性，能使助跑有爆發力，所以設計師們運用特制的碳纖底板制成堅實的前掌。劉翔在跨欄落地時為前腳掌著地，后腳掌并不會落地，所以設計師采用了前半底板為碳纖板的設計，而后底板則采用減震效果好的特質橡膠。劉翔最喜歡的鞋底部分之一是前掌只有五顆鞋釘的設計，這樣的設計減少了鞋身重量。符合生物力學研究成果的鞋釘位置可以減少對足部壓迫點的壓力，并且可以增大抓地能力。     自2002年以來，一個專門的裝備研發小組為劉翔設計他的專屬釘鞋，包括設計和研發所有劉翔的鞋類產品。這雙將與劉翔一起征戰北京奧運會的釘鞋亦有劉翔親自參與設計討論的部分。    鞋面保留了搭扣和拉鏈的設計。對于鞋面的搭扣，劉翔尤為重視，因為這對于他來說更具有心理上的幫助，“比賽開始之前，我總要想想，鞋帶是不是已經系好。我是不是已經完成比賽之前的最后一個動作：把鞋子上的搭扣扣好。只有完成最后這個動作，我才覺得自己已經做好了所有的準備。”另外應劉翔要求，為更好地保護他的右腳，設計師們在右鞋鞋面的后跟位置增加了發泡棉的厚度，更好地鎖住腳踝。