导航

马拉松Sub2 一个科学家的终极跑步梦想(上)

一个科学家堂吉诃德式的探索:Sub2计划能否让顶尖高手冲破两小时的极限?又会如何实现?

人类 vs. 马拉松

以色列的死海海滨。夕阳西下,波光粼粼的水面呈现出金属色,一种象征速度的银蓝色。90号高速公路的标志物上写着:世界上最低的地方。

扬尼斯在死海海堤上奔跑

那些得了支气管炎或者肺气肿的哮喘患者像朝圣者一样,络绎不绝地前往这片以色列和约旦国境的低海拔地区。杨尼斯比兹赖迪思(Yannis Pitsiladis),他既是一个理性的科学家也是一个狂热的煽动者,和其他来到这里的人一样,不过,杨尼斯看中了这里富含氧气。

死海被称为“世界的肚脐”,湖面海拔负422米,这里的气压高,氧含量要比海平面地区高5%。已经有研究被证明,自然中充足的氧气有助于增强慢性肺病患者的运动能力。杨尼斯很好奇:那么,对于世界上顶尖的马拉松运动员来说,死海会产生同样的功效吗?

一手拿着气压计,一手拿着智能手机记录高度,杨尼斯为了一个堂吉诃德氏的梦想踏上了征途。他想要重新定义人类的极限:在不使用禁药的原则下,训练出能跑进2小时的马拉松运动员。

Sub2计划,正如其名,就以非同凡响为目标:在原来由肯尼亚人丹尼斯基梅托(Dennis Kimetto)创造的2:2:57的世界纪录上再提高将近3分钟!这意味着,将来这位创造历史的跑者在终点冲线时,要领先基梅托将近1公里(965米)。这看似短短的3分钟实则极其漫长,超越极限的跑者将会是名副其实的不朽。

有人认为这个目标是不可能的。田径运动员的大范围使用禁药也让多人保持怀疑,几乎没有人认为这样的功绩能在短时间内企及。

就马拉松这个项目来说,以Sub2作为目标本身就是武断的。如果说马拉松本身充满了偶然性:1908年伦敦奥运会,为了安排英国王室观赛才确定了26英里385码这个现代马拉松的标准里程,但是想要不依靠禁药而在两小时内完成马拉松,那和当时一英里跑进四分钟一样困难,我们在挑战人类极限的考验!

罗杰班尼斯特,第一个在1英里赛跑中跑进4分钟的人(1954.5.6)

如果马拉松1:59:59完赛的话,那么每英里4分钟34秒的配速就像划过天际的流星一样灼热,这要比当前马拉松世界纪录的平均配速快7秒钟。运动员会用到85-90%的有氧能力——和普通人相比这已经是两倍了。每分钟的心率则要保持在每分钟160-170跳。

“让我兴奋的就是理解人类的运动极限”杨尼斯说道。他现在48岁,是英国布莱顿大学(the University of Brighton)的运动科学的教授,也兼任国际奥委会的主要反兴奋剂专家“人类能做到什么呢?”不仅是杨尼斯自己,也许,我们中的很多人都想知道。

从埃塞俄比亚连夜飞到以色列,杨尼斯坐在他一贯喜欢的位置,中部靠窗,不会那么颠簸,在机翼附近可以看到飞机的引擎。即使他在一年中超过200天都在旅行,他还是害怕飞行。在飞机降落的时候,他的睡眠眼罩贴在他的额头上,呼吸变得沉重和急促。

“飞机上我只能要到一瓶酒了”杨尼斯半开玩笑地说。“旅途中的感觉就像快死了”二月的清晨,他再一次安全的踏上了土地。开着一辆租来的车,原本满是怀疑与冷淡的脸上注满了咖啡色的可能性。

杨尼斯Sub2计划的预算有3000万美金,但是企业的不再愿意出资赞助。“赞助商告诉我,你的计划好到令人怀疑,就像人类马上能登上火星一样”。这样的不信任并没有让杨尼斯踌躇不前,与其他一些运动科学家不同,杨尼斯在那些被否定了的鼓动人心的想法中,看到的是价值,而不是风险,即使他们可能是不正确的。

杨尼斯又登上了开往以色列的飞机。那里的死海低于海平面将近400米,含氧量比平地高5%,大概不会没有高原那么难受了。

“科学就是质疑和实验的过程”,来自美国德克萨斯州达拉斯市男方卫理工大学的彼得韦德(Peter Weyand)说,他将担任Sub2计划的生物力学专家。

“这是一次反抗的过程,”彼得说,“杨尼斯就是那个愿意改一贯的想法,敢于作出那些将颠覆传统的假设,并且致力于此的人。他说过‘我不会为那些强烈的抵触而觉得羞耻,也不因作为一个科学家而感到失败’这很重要,某种程度上,科学就是这样前进的。”

挑战成见

时间倏忽而过,大多数运动科学家相信马拉松进2不是能不能的问题而是什么时候可以实现的问题。从1908年开始的这百年间,马拉松的世界纪录(男子)已提高了将近1个小时,现在我们已经来到了2小时的门槛边缘。

来自梅奥医院的研究员迈克尔乔伊纳(Michael Joyner)曾在1991年预测,,运动员就有可能以1:57:58完成马拉松。不过大多数专家预测要到2028年或者2035年,甚至2041年,人来才能打破2小时大关。

Michael Joyner 1991年的论文摘要(http://jap.physiology.org/

但是,杨尼斯却认为这些预测都太过保守了。他在2014年底启动了Sub2计划并成立了网站,同时开始募集资金,聘用科学家。他相信,在2019年底就能实现目标——这要比所有一般预测的时间都要早。

为达到最终的目标,他的科学家团队会使用最前沿的知识,研究出尖端技术,无论是在营养,生物力学,基因学,跑步能效,训练,比赛策略还是运动药物之上。现在,他们的收获不断积累,这些科学家相信,聚沙成塔,他们最后会实现一项让人震惊的成就。也许这些新技术与新知识就会为更广泛的利益埋下种子,就像人们为冷战时期美苏为登月而进行的科技竞争那样。

Sub2的专家们将用数据说话,直面古老传统和大众舆论的质疑。他们会为挑战者个人量身定制训练计划,雇佣科学家帮助这些来自埃塞俄比亚、肯尼亚或者其他地区的高水平运动员用上一点点科技。他们会挑战所有人们想当然对长跑的想法:关于如何训练甚至是要不要穿鞋。

“我们对训练的科学一无所知”, 杨尼斯说,“我没有针对谁,但是人们听到我这么说的时候会觉得颠覆了他们的观念”。

“精力充沛”是杨尼斯的同事们用来描述他的最常用的一个词。他年轻,英俊又直言不讳。他是个迅捷有力的直爽汉子。他的话脱口而出,他的想法就像从化学火山中迸发出来一样。

对于支持者来说,他充满魅力,对反对者来说,他狂妄自大。他经常穿一条牛仔裤,配一件紧身的跑步上衣,忙于学术项目时可能就乱糟糟的。

杨尼斯在塞浦路斯尼科西亚大学的演讲(University of Nicosia)

在2015年11月的TEDx演讲中,杨尼斯难住了来自伦敦专注可穿戴技术的设计师,莱恩根茨(Ryan Genz)。莱恩制作过可以安装SIM卡,能让使用者接电话还有显示Twitter消息的衣服。

杨尼斯说,他想要为跑步开发一种智能服装,这样就能提供实时的信息了:比如,汗液的成分,心率,体温。运动员会和F1方程式的赛车手一样,这些数据将会在屏幕上显示。“我们想要把比赛带到直播室中,然后让服装为我们的目标服务”杨尼斯说。也许应用到服装中的纳米科技可以及时给身体降温或者增温。总之,杨尼斯的研究意味着探索新事物,这很可能违背已经被跑者世界接受的知识。

许多精英马拉松运动员,他们每周训练的跑量有120英里。“但是这个方法的背后并没有科学研究去支持,也许每周75英里对很多人来说也会起作用,也许任何的合理的训练计划都会起效”,杨尼斯说。

一种普遍的训练方法是“住得高,比得低”:居住在海拔更高的地区,运动员会收到低氧环境的刺激,由此产生更多的红细胞;在近海平面的地方训练或者比赛时,因为氧含量高,红细胞还维持在高原状态的数量,这样就使得他们的运动能力提高。很多证据都支持这样的训练方法。但是杨尼斯对于这种训练方法的效率并不确信,他说“我打赌这就是错的,更好的情况是‘住得高,训练得更高‘,也许就像格布雷西拉西耶和贝克勒这两个埃塞俄比亚的伟大跑者经常做的那样。“

杨尼斯想要探索在不同高度训练的成效,从富氧的死海盆地到海拔1700米,海拔3600米,甚至海拔4000米的地方。如果必要的话他会提供辅助的供氧设备。也许在更高的地区身体会产生更多的红细胞。大脑可能会适应这个让人衰弱的低氧过程,由此在海平面更高强度的比赛中创造出更好的成绩。“这就像你平时绑着着沙袋跑,去掉了之后,你就感觉像能飞起来一样”杨尼斯说,“也许真的不会起效,但是我们不妨一试,看看会发生什么”。在读博士的时候,杨尼斯就让他的跑者被试在赛前吃很腻的奶油。这个想法是意图是用脂肪延缓碳水化合物的消化,因为碳水化合物在高强度运动中是身体的主要能量来源。同时,杨尼斯也开始相信在Sub2的马拉松中也许需要用葡萄糖不断供能。

与传统相反,杨尼斯推理出,Sub2的后半程比前半程可能会跑得更快,而不是更慢。因为跑者消耗了能量之后,在比赛中变得更轻,他觉得,他们的运动应该会变的更加高效,需要更少的氧气去维持在一定的速度上。

杨尼斯认为,运动员喝水的时候,如果依靠水袋挤出水而不是就像我们通常在赛道上做得那样打开的瓶子,就会在节省出宝贵的几秒钟。他也觉得,运动员需要喝得更少,甚至在Sub2的后半程不喝水。不过,运动员可能要不断的在嘴里冲入碳水化合物的电解液并不断吐掉它。有研究标明,大脑可能会误认为更多的碳水化合物在路上摄入,这样就会诱使肌肉地工作能力增强。

杨尼斯和他的Sub2同事同样也想探索一些基础的问题:什么是最好的跑姿?关于短跑的生物力学研究已经很充分了,而关于长跑却知之甚少。马拉松跑者的步伐比短跑运动员更多变,也许理论上会存在一种比较理想的可以减少能量消耗并延迟疲劳的长跑姿势。很多最顶级的马拉松运动员比其他受过训练的跑者的能量消耗要低10-20%。为了达成Sub2的目标,如何能高效地奔跑的技术将会是研究的重点。

应对怀疑

即使是那些最伟大的跑者,他们也会怀疑Sub2是不是可能的。身体是否有足够的碳水化合物来支撑你以那么快的速度跑得那么远?大脑会不会因为自我保护机制减缓步伐?

“我不能说它是有可能的”,贝克勒说,这个埃塞俄比亚之星,三届奥运会冠军,杨尼斯满怀希望地将他列在Sub2的名单上,尽管受到痉挛伤病的困扰,但今年贝克勒已经开始重返赛场,并在不久前结束的伦敦马拉松上斩获了季军。杨尼斯觉得有一天在他身上会测试一些理论,“对我来说也许是不可能的吧,我是说也许,”贝克勒说,“谁也不知道。也许在10年之内达成太过艰难。也许有人可以开发出一项新的技术。”

保存在零下44摄氏度的血液样本,布莱顿大学实验室

相比1954年罗杰打破一英里4分钟大关的那个时候,现在的兴奋剂丑闻已经把田径界弄得利欲熏心:40多名肯尼亚运动员因为检测呈阳性而被禁赛。埃塞俄比亚同样也因为兴奋剂而引起争议。俄罗斯直到2016年里约奥运会之前一直被禁止参加国际田径比赛,。

2015年,前国际田联主席,来自塞内加尔的拉明迪亚克(Lamine Diak)卷入了兴奋剂丑闻,他被指控接受了超过100万美元的贿赂来掩盖俄罗斯运动员的阳性检测结果。他也辞去了了国际奥委会的荣誉职位,现在仍受到法国当局的调查。

前纽约马拉松的赛事主管,在国际长跑赛事中极具声望的玛丽·威滕伯格(Marry Wittenberg)评价道:“我从不觉得我们需要赶进度来实现Sub2计划的目标。我觉得,在马拉松运动的这个阶段,处理兴奋剂问题已经成为了当务之急,我们应该要尽可能回归到比赛和竞技本身而不是只注重过人的成绩上。如果你把高额奖金与荣誉放在最重要的位置上时,我觉得这样恰恰提高了作弊的风险。”

杨尼斯在他的实验室

来自南非的运动生理学家罗斯·塔克(Ross Tucker)对精英跑者很有研究,他写了可能是针对Sub2计划最一针见血的反驳。罗斯认为,杨尼斯和他的团队夸下了海口:在2019年之前科学可以提高马拉松成绩。

在Sub2计划刚刚启动时,罗斯就在这篇文章中写到:东非人早已接受过最顶尖的训练和科学的建议,并且数十年的经验和巨大的经济刺激也鼓舞着他们不断提高比赛成绩……这些跑者,嘲笑西方人的心率监视器和高科技配件,因为他们早就知道他们的身体如何运作……除非发现了适合跑步的新人类,否则,只能通过一些非限制性技术,比如禁药和弹簧鞋,才有可能创造出杨尼斯设想的成绩。

罗斯似乎找到了Sub2的槽点。他又写道:这只是他个人的评价,这只是一个涉及到科学技术如何转为体育产品的营销问题,“我真的不觉得科学对Sub2有什么帮助”。

也有人怀疑巨大的科学进步对一次开创性的马拉松是否有用。来自英国埃克塞特大学(the University of Exeter)的生理学家安迪·琼斯(Andy Jones),Sub2团队的成员,他认为Sub2是有可能实现的,只要能聚集起一批世界顶尖运动员,支付他们高额的出场费和时间奖励,团队协作依靠尾流减少空气阻力。

“我觉得天才可能已经有了”安迪说,我觉得我们没有必要改变任何人的训练。我觉得最好的机会就是把他们集中起来,以尽可能最好的条件一起工作,我们需要正确的投资方案实现我们的计划。”

对于罗斯,杨尼斯称他是坐在“轮椅上的教授”,不去实际做事,反倒觉得他可以帮忙消除对药物使用的存疑。不过,杨尼斯也承认,在更高规格的马拉松比赛中使用违禁药物的运动员不在少数,但他坚信他能阻止禁药的使用。

杨尼斯作为国际奥委会医学科学委员会的成员。他也奋战在开发下一代对促红细胞生成素的禁药测试的前线,通过检测基因的边缘特征的EPO测试。所有参加Sub2计划的运动员必须服从进行独立进行的血液和尿液检查。

九月,贝克勒在一条在建的高速公路上训练

“我会打败那些用药的人”,杨尼斯又说“我想说,我的运动员不会用禁药,我不会为了打破2小时大关而用到它的。这样关于‘我会用药因为药比科学更管用的传言’就不攻自破了。“

冒险的开始

Sub2计划并非是杨尼斯第一次走上质疑与未知的旅途,因为他是冒险者家的儿子。

他的父亲Tony,二战后年仅11岁时就离开了家乡希腊,为了新生活随着陌生人航行到了澳大利亚。Tony又不断用奇异的故事取悦儿子,:他在1959年由格里高利·派克(Gregory Peck)主演的电影《在沙滩》中当了一个临时演员的经历;他如何在56年墨尔本奥运会坐上VIP席的故事··· ···

杨尼斯自己的人生也漂泊四方,他的希腊血统,他的南非口音,他在苏格兰和英格兰取得的高学位是最好的体现。年轻的时候他为了达到奥运标准,成为希腊排球队的队员,他在扑救排球时摔破了脸颊,。杨尼斯开玩笑地说,如果他没有排球基因,那么他一定有坚韧不拔的DNA。

在过去的16年里,杨尼斯从牙买加到东非来回旅行,收集了来自近1000位奥林匹克和世界冠军的DNA样本。他相信基因是影响运动能力的首要因素。"选对你的父母",这是杨尼斯很喜欢在演讲中说着一句话。他也考虑到肯尼亚人和埃塞俄比亚人能主导长跑,很大程度是归因于文化和社会经济学的因素。也就是说,杨尼斯认为,基因只有在适合的环境中才能得到最好的利用,就像一颗种子找到了适合它生长的土地那样。

在塞浦路斯的TEDx演讲中,杨尼斯描述了他的研究,他发现,相比欧洲儿童每天20-40分钟的锻炼时间,肯尼亚儿童每天在中等程度以上的锻炼达到170分钟。

位于埃塞俄比亚Bekoji的孩子们正从学校跑回家。“生命就是一种运动。对于埃塞俄比亚人和肯尼亚人来说,他们每天在田园风光的生活中行走、奔跑很长的距离。“杨尼斯说。

在得到来自日本政府50万美元的拨款之后,Sub2团队计划开始为所有杨尼斯收集的冠军DNA进行基因组测序。

“最理想的情况就是他们中的大多数或者全部都可能含有在人口中稀少的大量基因变异,”杨尼斯又补充说,“我们知道基因很重要。但我们只是不知道哪一个才是最关键的。”基因是否会在达到乳酸阈的强度下开启或者闭合?哪一种基因标记了红细胞的产生,哪一种会像铁路交叉路口的红灯一样闪烁,标记脱水与肌肉损伤?

“我们会说,‘正常训练时,当生理指标都在这个区域,我们就要让他放松了’ ”。扬尼斯接着说道:“但是当我们偏离了这个区域,可能会受伤,所以我们就该劝阻他参赛或者不带他去比赛,但是目前几乎没有人是在这么做的。”

与生物医学相比,关于运动科学的发现特别贫乏。杨尼斯有时候都要为自己的项目自掏腰包。曾经有一次,他的基因研究甚至是从英国格拉斯哥市的一家印度餐馆得到的赞助。同时付出的个人花费也很高,他为自己的工作太过着迷,他的婚姻也开始崩溃。最终,杨尼斯为工作付出了代价,他离婚了,为此他也很自责。“如果你把你的房子抵押来支付你工作的费用,想一下你的妻子会怎么样,她一定会把你扔出去的”杨尼斯说。

但是她的前妻,马琳妮·卡普萨利(Mariny Kapsali)还有他的两个年轻的孩子最近又搬了回来,为了支持他的Sub2计划。

“我很担心杨尼斯把课题定得太难”,48岁的马琳妮是一位药理学研究员。“不过对他来说没有做不到。如果有问题,他一定会执着地解开它。”

勘测根据地

作为训练和比赛的地方,死海蕴含的潜力引人瞩目。穿过以色列边境的90号高速公路,穿过死海的海堤都非常平坦。最凉爽的一月和二月也接近杨尼斯计算出的最理想的比赛气温——7-8度,这个温度之下,运动员不会把能量浪费在散热上。

杨尼斯漂浮在死海上

“现在要比我们预想的要暖一些”杨尼斯说“但是充足的氧气会成为我们有利条件”。

普通人,以及经过良好训练的运动员都能在富氧实验室内中提高他们运动表现。但是没有人在最快的马拉松运动员身上做过实地调查。杨尼斯推测,称霸马拉松的肯尼亚和埃塞俄比亚运动员可能受到双倍的好处。离开他们生活和训练的环境,他们有更强的携氧能力,在海平面以下的地区他们会呼吸到更多的氧气。他们的肌肉会有力地收缩,这高海拔地区往往是做不到的,因此也觉得更加轻松。

跑者也能改善在高强度训练的运动员中观察到的,被称作是运动性动脉低血氧(exercise-induced arterial hypoxemia)的症状。顶尖马拉松运动员的心输出量非常大——他们通过肺部呼吸可以在一分钟内循环血液七八次——当他们在接近海平面的地方高速前进时,一些的红细胞的血氧饱和度会降低。“不过不是每个精英运动员都会这样”,杨尼斯说,“特别是那些更优秀的运动员更容易发生”。杨尼斯把血氧不足比喻为大巴开得太快,导致车里的乘客没有时间上车,然后位置坐不满。

“这个地方可能真的会改善症状,因为有更多的氧可以呼入。”杨尼斯再次强调。

死海之上满是圣经中的景观,朱迪亚沙漠边缘的悬崖闪耀着红色,之后又变成狮子一样的黄褐色。杨尼斯一想到那些可能性就忍不住兴奋异常,他会把顶尖运动员带到这里进行适当的实验。“我们能在这样的环境中训练和比赛,可能这个星球上最适合的了。冬天的天气适合居住。这里氧气多,地方也很平整,真的没有什么可以再奢求的了”。

黄昏时分,死海的天空呈现出火焰般的橙蓝色。马拉松运动员习惯于在早上比赛。但是研究建议运动员在傍晚的时候表现会更好:体温和荷尔蒙水平达到高峰,肌肉变得更柔韧,肺的功能也提高。

杨尼斯在他探路之旅中还剩下最后一个任务:在伸入死海的海堤上跑上五六英里,临近的水面上析出了矿物质。

这里的风很大,从90号高速公路一直吹到沙漠。2007年斯哈半程马拉松曾召集了一批精英运动员来创纪录,但是最后因为风大而告吹。杨尼斯觉得,也许在水域上会小一些,这里也很可能会成为比赛举办的地方。

二月的风很大,狭长的堤岸上结晶的盐粒形成一条条嵴线,难觅人的足迹。杨尼斯设想:如果最好的运动员为打破两小时都聚集在此,他们不会被严格的出发时间限制,这不像在大城市的马拉松那样。比赛甚至可以推迟一两天直到条件臻至理想。

死海可能也是最深入实验卫星技术的地方,杨尼斯在阿联酋的迪拜马拉松中测试了实时赛道分段地表气温的监测技术。他最近得到了30个小型体温计,运动员可以咽下去来记录他们一次比赛中的体温。

“我想要吧地面温度和体温联系起来”杨尼斯说“他们会起什么样的效果?”信息会传送给运动员,他说,也许跟随的机动车上的人会给出建议“拐角的地方很凉快,加油”或者“太热了,慢一点”。

所有的这些想法都是猜测性的,但是它们证明了杨尼斯对创新的追求与对正统的背离。“杨尼斯是一个善于质问常识的人”巴里·富奇(Barry Fudge)是杨尼斯带过的博士生,他现在是英国田径协会耐力跑研究的主要负责人,他说:“在这样的事态下,很多人会这样说,‘不对不对,你一定是疯了’对的,只有足够疯狂,才会想杨尼斯这么做。”

本文编译自www.nytimes.com,原文作者:Jeré Longman

图片均来自网络

您需要才能回复
  1. lwmbest lwmbest

    大家都去死海朝圣吧

    2016-05-27 11:30:47 回应

  2. c.c. c.c.

    其实参照女子项目:找几个运动员以接力形式或者机器人以需要速度进行领跑。

    2016-05-28 15:17:06 回应