东京奥运会的圣火在年8月8日晚熄灭了。但奥运会让我们看到的运动之美依旧熊熊腾起。更让人惊艳的是，越来越多的人感受到运动之外的“科学之美”。
令人津津乐道的是已经30岁的奥地利数学博士后安娜·基森霍夫(AnnaKiesenhofer)以75秒的巨大优势，战胜荷兰公路自行车名将凡·威劳顿（VanVleuten）。数学让没有团队、教练、队友的安娜，一手操办了从营养表、设备、再到训练计划的各项工作。
安娜通过数学计算了夺冠模型。她把自己的数据上传到一个程序中自动分析，形成训练数据分析图。然后按照算出的结果，定好赛中何时吃饭、何时饮水、何时加速。然后，她赢了。
作为世界顶级赛事的奥运会，看似打拼身体机能，背后却与小学开始学习的数学，初中的物理学、大学的动力学、统计学、运动生理学……息息相关。作为奥运会的结尾，栩栩多多带你盘点一下奥运会里的那些科学细节。
01
台前：从加减乘除起步的冠*
动力学
「高光时刻」
干了教练的活、用数学建了模型的安娜，一个人就是一支队伍。而在女篮小组赛中，以超稳的罚球绝杀、在最后的0.6秒，李月汝两罚两中，战胜曾经连续三届拿下奥运会银牌的澳大利亚队，提前锁定八强名额。尽管后续比赛不尽遗憾，但已是成绩上的突破。
李月汝与中国女篮
「背后学科」
在关键时刻决定胜负的罚球如此重要，有“德国战车”之称的最佳篮球运动员德克·诺维茨基，其教练葛斯温德尔揭露出“最优投球方式”。用动力学的语言来说，罚篮的距离固定、篮筐高度固定，投掷角变化空间对于较高大的运动员来说拥有天然的优势：其投球角度偏差允许范围更大；可节省能量；因其臂长能较慢地、更有感觉地加速；用较小的速度投掷可提升罚球的命中率。于是，篮球运动员训练时要做的一项任务是找到适合自己身高的投球速度。
统计学
「高光时刻」
与女子篮球同样令人耳目一新的是中国首位进入奥运女子米决赛的选手王春雨最终以1分57秒收获第五，创造中国历史！中长跑往往是田径赛中尤为讲究战术的项目，有两个数字能直接影响成绩：一个是跑完第一圈所用时间；另一个是距离终点多远开始冲刺。
进入决赛的王春雨
「背后学科」
美国统计学家通过实验发现：如果运动员能够匀速及确定时间跑完第一圈，对于减少整个比赛的用时影响最大。这个策略看似冒险，事实证明用“自己的步速”跑完第一圈，哪怕对手冲在前面，也不要过早作出反应，效果惊人：年雅典奥运会，英国女选手凯丽·霍尔姆斯所采取战术就与该战术不谋而合，夺得两金。
雅典奥运会女子米及米跑金牌得主、
英国女将凯丽·霍尔姆斯
流体力学
「高光时刻」
如果自行车、篮球和跑步背后的玄机有点多，那么跳水的得分技巧之一人尽皆知，那就是“压水花”。7月27日，我国小将陈芋汐、张家齐以整齐而颇有难度的动作获得双人十米台跳水冠*，全红婵又以几乎没有水花的入水赢得三次满分的优异成绩拿下十米台跳水冠*。想想我们煮饺子下锅时，溅起的水花可能都比她们入水时要大。运动员从那么高的地方、做了大量旋转动作，又是如何做到“压水花”的？
陈芋汐、张家齐夺冠
全红婵跳水
「背后学科」
实际上，运动员入水是固体碰撞流体的过程。早期认为楔形受到阻力最小，所以双手并拢指尖入水。由于水的不可压缩性，楔形斜面更容易出现水花。按照流体力学计算，手掌平行水面入水，产生的水花更小。这是由于方形物体与水面接触后，水横向运动、无法腾冲而起。仔细看看全红婵的入水图片，的确是掌心向下。
基础物理学
「高光时刻」
女子铅球决赛场上，中国选手巩立姣以20米53的个人最好成绩获得冠*。东京奥运会是她参加的第四届奥运会，这位32岁的姑娘苦尽甘来，“这是我训练的第21年，所以说人一定要有梦想，万一哪天实现了呢？而我实现了！”想把铅球抛掷到最远，需要借助计算机软件建立模型，却离不开最基本的物理学原理。
巩立姣夺冠后
「背后学科」
根据物理计算，以45°角投掷物体可达到最远距离。但投掷时人是站立的，所以出手点与落点并不在同一个水平面上，这两点的连线与地面所形成的夹角称为“地斜角”。出手点越高，地斜角越大。在地斜角的影响下，投掷角度必须小于45°，并根据身高与臂长做出调整，才能保证投掷距离最远。
运动生理学
「高光时刻」
奥运会百米飞人大战向来是非洲裔的专属舞台，决赛往往清一色的黑人选手。但8月1日下午的男子百米半决赛中，中国选手苏炳添创造了9秒83的亚洲全新纪录，以小组第一强势晋级奥运决赛，也成为中国历史第一位、亚洲历史第二位杀入奥运百米决赛的选手。在短短八十分钟后的决赛里，苏炳添再度成功“破十”，以9秒98的成绩成为第六名。迄今为止，整个亚洲只有14次破十的百米比赛记录，苏炳添一人独占其中的九次。32岁的苏炳添则给自己的坚持赋予更大的意义，“告诉后面的人，不是练到二十五六岁整个体育生涯就结束了，还可以练得更长。”他已经在为整个项目的发展坚持训练。
「背后学科」
看似每个人都会的跑步，往往因为动作的幅度、力度、角度、发力点等诸多因素，决定了每个顶级短跑运动员都需要运动生理学的不断“琢磨”。以苏炳添为例，他跑步时膝盖在空中的停留时间比理想模型少了一拍，导致每一步落地时脚掌离地的高度过高，损失了一部分向前的助力，因此想提高成绩就必须调整起跑。与此同时，随时随地走路吹气球，是训练奔跑中的自然换气，以免影响奔跑节奏。原地无助跑跳箱是为了训练爆发力和快速收腹收腿能力。阻力跑、负重单膝蹲、壶铃原地跳等为了增强核心力量及股后肌群。所有的动作都是针对运动生理细节而设计的。
02
幕后:混合酸甜苦辣的训练
人体总有极限。最顶级的专业运动员之间往往拼的是细微差距。一个世纪前，为让跑鞋减少克、以便运动员体能消耗减少百分之一，在材料上不断注入技术，比如使用合成皮革、加入网状材料等。时至今日，东京奥运会的背后更是国家科技实力的比拼。中国高科技产品更持续为国家队“保驾护航”。
光纤技术
「高光时刻」
7月29日女子米蝶泳决赛上，中国选手张雨霏以打破奥运会纪录方式夺冠，为中国游泳队拿下本届奥运会第一枚金牌。顶着中国新一代“蝶后”的光环，张雨霏18岁就站在了奥运会的赛场上。如今终于以破纪录的方式夺冠，这背后离不开高科技训练的助力。
张雨霏奥运夺冠
「背后技术」
传统辅助影像训练记录等不能定量获取运动员全部运动信息，尤其无法对关节间转动这样微小的变化进行有效辨识。而在高手对决中，这些微小动作往往就是决定成败的关键。航天技术融合体育竞技的训练设备，包括惯导、定位与测速、视频采集、数据综合分析，分别实现对运动员姿态测量、位置与速度测量、运动视频拍摄以及数据集成解算和三维模型驱动功能。得到运动员在泳池里每一秒的姿态、呼吸，每一次的划频、划幅、划次、转身时间等多项参数，实现了对每个动作的精细量化评估，提升了训练效能。
运动测量团队与国家游泳队合影
风洞技术
「高光时刻」
7月28日的赛艇女子四人双桨决赛中，陈云霞、张灵、吕扬、崔晓桐获得冠*，创造了6分05秒13的世界最佳成绩！在很多人感到惊讶时，殊不知这支队伍的动作姿势都经过风洞测试。
陈云霞、张灵、吕扬、崔晓桐比赛并夺冠
「背后技术」
赛艇项目是多人组合，每个人会产生诸如抓水、驱动、出水、回桨等不同动作姿态。这些动作怎么组合才能使气动力最大化？四名运动员如何编队才能减少气动阻力影响？训练用的“风洞”是搭配现代化的测试手段，精确捕捉人体布置测点来测量姿态，让运动员最大限度模拟比赛地的客观环境，形成动作要领与参赛策略。
训练用风?场
年8月8日，年东京奥运会闭幕。中国以38块金牌、32块银牌、18块铜牌的88块奖牌总数位列奖牌榜第二，极具冲冠之势。这一块块得来不易的奖牌，并不是单纯依靠科学和技术就能轻松实现。看似冷门黑马的公路自行车赛冠*安娜，早在年就是一名铁人三项赛运动员。运动和生活、学习一样，从来不会一蹴而就。而表现为一种综合体，是长久的坚持，也是头脑与身体的并行和共赢。
今天的科技日益发达，人类渐从体力劳动转为脑力，往往忽视了运动本身。运动是科技无法替代的。正如村上春树所说，“肉体是人的圣殿……它应该更强韧、更美丽、更清洁”。奥运虽然结束，但是发掘藏在身体里的生命力，锻炼生而具备的肌肉与骨骼，是每个人持续要做的事情。
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撰文吴楠
编辑周志轶
配图源于网络
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