人类的速度相当快。2009年,尤塞恩·博尔特以超过23英里/小时的速度冲过跑道;2014年,马拉松世界纪录保持者丹尼斯·基梅托以12.8英里/小时的速度——约合每英里4分42秒——跑完了26.2英里。科学家们正在揭示是什么让世界上的博尔特和基梅托们如此出众,以及我们是如何进化出这两种能力的。这些知识正在重新定义何为可能,并且也可能帮助你提升速度。
肌肉纤维类型
肌肉纤维主要分为两种类型:快肌纤维和慢肌纤维,每个人都有这两种纤维的混合。快肌纤维用于短暂、有力的爆发;它们收缩迅速,但疲劳也快。慢肌纤维含有更多的线粒体——细胞的能量工厂,它们利用氧气产生能量——因此它们不易疲劳,非常适合长时间的活动。
正如你可能猜到的,短跑运动员的快肌纤维更多,而耐力运动员的慢肌纤维更多。虽然这在一定程度上取决于遗传,但也有一些证据表明,我们可以通过训练来改变肌肉中纤维的比例。例如,慢速长跑可能会增加一个人慢肌纤维的百分比。

跑步者腿部肌肉横截面图 左:快肌纤维(浅色)更多:更适合短跑。右:慢肌纤维(深色)更多:更适合耐力。Alison Mackey/Discover
跑步者的身体构造
速度因素:短跑 每个人在两步之间的步频和抬腿再落下的时间是相同的,但更快的短跑运动员能在相同的时间内将自己推得更远。“速度的差异实际上取决于脚在地面的发力,”位于德克萨斯州的南卫理公会大学的生理学家和生物力学家Peter Weyand说。“速度快的人相对于体重,对地面施加的力更大。”

Alison Mackey/Discove
他解释说,精英短跑运动员用他们的腿“像在地面上挥拳一样”。他们通过独特的抬膝动作获得额外的力量:抬高膝盖能让腿在触地前有更大的空间来增加速度,从而以更大的力量触地。
Weyand 建议通过两点来提升短跑速度。第一,尝试更快地抬起你身后的脚。当前脚落地时,后腿的膝盖应该与落地膝盖齐平;如果它仍然在落地膝盖后面,身体前面的抬膝动作可能会受到影响,从而削弱发力。第二,落地时尽量保持身体僵硬。精英短跑运动员不会让任何部位松懈——没有软绵绵的脚踝、弯曲的膝盖,甚至头部也没有晃动——这样他们就不会在再次蹬地时损失任何力量。
速度因素:长跑
要想长时间保持高速奔跑,能量供应是关键。如果你跑得比身体能提供的能量更快,你就会不得不放慢速度。“所以长跑运动员的游戏规则就是节省能量,”Weyand说。“跑得越快,能量消耗率越低,你就越有优势。”
在保持快速的同时提高能量供应有两种方法:要么产生更多能量,要么消耗更少能量。产生更多能量意味着提高所谓的“最大摄氧量”(VO2max),即运动时你能摄入并转化为能量的氧气的最大量。高VO2max一部分取决于遗传,但也有一定程度的可训练性,尤其是对新手跑者而言。为了提高它,可以进行间歇性训练:热身后,全力跑3到5分钟,然后慢跑2到3分钟恢复。重复约五次,然后进行放松跑。
要消耗更少的能量,你需要提高效率,也就是跑步经济性。这方面的方法不如提高最大摄氧量的方法成熟,但Weyand表示,在大赛前进行“减量调整”(减少跑量并进行更快的训练)的典型做法可能有所帮助。但是《坚持:身心与人类表现的奇妙弹性极限》一书的作者Alex Hutchinson认为,最好的方法就是多跑步。然而,他也承认大多数休闲跑者时间紧张且容易受伤。在这种情况下,从两次马拉松的尝试中吸取的教训(见右侧的“极限突破”)可能会有帮助:优化营养、比赛策略,甚至可能还有花哨的鞋子,都可以帮助我们尽力而为。

利比亚史前洞穴壁画描绘了一位猎人追逐猎物。Pier Marco Tacca/Getty Images
耐力适应
根据Dennis Bramble和Daniel Lieberman在2004年《自然》杂志的一篇论文中提出的著名理论,人类天生就能跑——而且能跑很远。
哈佛大学人类进化生物学家Lieberman说:“有很多[适应性]与行走无关。”“它们是纯粹的奔跑适应性。”该理论认为,早期人类进化出了这些适应性,以及追踪能力,来追赶羚羊,直到羚羊因精疲力竭和中暑而倒下。赢得这场竞跑就意味着获得了晚餐。
保持凉爽: 除了没有毛发,我们的汗腺比大多数其他哺乳动物都多,这使我们在面对毛发浓密的动物时占有优势,它们必须停下来喘气来降温。
强壮的臀部: 巨大的臀大肌——丰满的臀部——是人类独特的特征。我们走路时对它的依赖很小,但它对我们在跑步时保持稳定至关重要。
弹性肌腱: 我们的腿部有长肌腱——如跟腱——它们像弹簧一样,有助于产生力量并降低跑步的能量消耗。而且它们对走路的益处似乎不大,这是我们的身体为奔跑而生的另一个证据。
极限突破

奥运选手Eliud Kipchoge身穿耐克Zoom Vaporfly Elite跑鞋,该鞋旨在帮助他和其它精英跑者突破两小时马拉松大关。Robert J Preston/Alamy Stock Photo
2016年12月,当时的世界马拉松纪录为2:02:57,耐克公司宣布了一个大胆的目标:突破两小时大关。
专家们最初对这项任务持怀疑态度。但在去年五月,肯尼亚奥运冠军、2016年奥运会马拉松金牌得主Eliud Kipchoge跑出了2:00:25的成绩——每英里只比所需配速慢一秒。
该项目的管理机构不认为Kipchoge的成绩是世界纪录,因为它不符合官方纪录的规定。但生理学家们正利用他的表现来制定在符合纪录标准的赛道上突破这一极限的方法。
Hutchinson猜测有几个因素帮助了Kipchoge。为该项目设计的耐克新跑鞋技术可能节省了一分钟。他通过跟跑(通过跑在别人后面减少风阻,在这个案例中是配速员)又节省了一分钟,以及其他因素(如平坦的赛道)节省了30秒。
在去年秋天的柏林马拉松赛上,跑者们已经采用了跟跑策略。耐克的新款跑鞋Zoom Vaporfly Elite备受争议;该公司资助了关于该鞋的唯一已发表的研究。但Hutchinson认为证据足够充分,表明它们“不仅仅是广告炒作”。
Weyand,也是一个类似项目Sub-2的成员,表示努力不仅仅在于鞋子和跟跑。科学家们还在努力优化跑者从燃料中提取能量的效率。要突破这个障碍,需要完美结合多种因素。

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人类 vs 动物王国
尽管尤塞恩·博尔特的100米世界纪录9.58秒看起来非常快,但在动物王国中却算不上什么。猎豹的奔跑速度大约是博尔特的三倍。
在耐力方面,我们表现得稍好一些。在人类与马匹的比赛中,一些人类选手——甚至不是精英跑者——击败了一些马匹。但Weyand在实验室研究了叉角羚,使用了特制的跑步机,其速度足够快。他发现它们的奔跑速度大约是人类马拉松选手的3倍。
Lieberman表示,这已经是垫底了。他补充道,长距离上,“人类可以并且确实……跑赢各种各样的动物。”
看看我们的排名
最高速度 尤塞恩·博尔特:23 mph 狗:41.6 mph 马:43.5 mph 猎豹:69 mph
马拉松成绩 雪橇犬队:约1:13 丹尼斯·基梅托:2:02:57 马:约2:10















