男子和女子100米自由泳比賽是2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)最吸引人的兩個(gè)賽事。因?yàn)?008年北京奧運(yùn)會(huì)上使用有爭(zhēng)議的泳衣而出現(xiàn)數(shù)目上前所未有的新世界紀(jì)錄，2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)的游泳項(xiàng)目因此更加引人注目。2008年奧運(yùn)會(huì)期間66項(xiàng)奧運(yùn)會(huì)游泳紀(jì)錄被打破，其中一些項(xiàng)目前五名的選手都破了奧運(yùn)會(huì)記錄。而在整個(gè)2008年期間有70項(xiàng)世界游泳紀(jì)錄被刷新。

有爭(zhēng)議的泳衣現(xiàn)在已經(jīng)被禁止，但它們幫助創(chuàng)立的記錄還沒(méi)有被吊銷(xiāo)，所以2012年奧運(yùn)會(huì)是不大可能看到許多新的紀(jì)錄。然而，這并不意味著這些賽事的競(jìng)爭(zhēng)性減弱；事實(shí)上，如果記錄仍可被打破，那運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)將是非凡的。

2008年歐洲錦標(biāo)賽女子400米自由泳

如何打敗阻力？

從廣義上講，所有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的記錄取決于兩個(gè)因素：運(yùn)動(dòng)員生理和心理的表現(xiàn)以及技術(shù)的影響。隨著我們對(duì)體育科學(xué)方面的不斷理解，導(dǎo)致培訓(xùn)方法、飲食和比賽戰(zhàn)術(shù)的不斷改進(jìn)，純體能表現(xiàn)隨著時(shí)間的推移而趨于改善。一些技術(shù)因素，如更有利的鞋、氣動(dòng)自行車(chē)或速度更快的賽車(chē)，也可以導(dǎo)致更快的時(shí)間。一些運(yùn)動(dòng)，如一級(jí)方程式賽車(chē)有明顯的技術(shù)依賴性，而另一些運(yùn)動(dòng)，比如長(zhǎng)跑，可能與技術(shù)關(guān)系不大，肯尼亞選手赤腳贏得世界主要賽事就是著名的例子。

雖然在第一印象中游泳似乎不大依賴于科技，但也有許多不能控制的因素影響運(yùn)動(dòng)員的最后成績(jī)。游泳池的類(lèi)型具有相當(dāng)?shù)挠绊懥Γ河兴膫€(gè)奧運(yùn)會(huì)的游泳比賽并沒(méi)有在游泳池舉行，而是在開(kāi)放水域，1896年在地中海，1900年在塞納河畔，1904年在一個(gè)人工湖，1908年奧運(yùn)會(huì)在一個(gè)100米長(zhǎng)的游泳池舉行，而1912年奧運(yùn)會(huì)則在斯德哥爾摩港。1924年奧運(yùn)會(huì)第一次使用50米長(zhǎng)具有泳道標(biāo)記的游泳池，而1936年奧運(yùn)會(huì)則推出了插水塊。20世紀(jì)40年代以前的男子游泳運(yùn)動(dòng)員穿著沉重且引起不少阻力的全身泳裝。之后游泳池設(shè)計(jì)也發(fā)生了變化，修改了泳池和泳道的寬度以消除水流影響，并使用吸能泳道屏障來(lái)阻止來(lái)自相鄰泳道的水波。見(jiàn)下面1904年以來(lái)100米自由泳的世界紀(jì)錄表。

從廣義上講，有兩件事可以做以減少你的游泳時(shí)間：

• 1. 增加你的力量；
• 2. 減少你的阻力。

在流體中運(yùn)動(dòng)的游泳選手所受的阻力大小F D   由下列公式給出：

其中

• ρ  是流體的密度，v  是游泳者相對(duì)于流體的速度。
• A  是游泳者的截面積，正是泳手的身體朝前推動(dòng)水流使速度沖上去。
• C D   是阻力系數(shù)，它取決于一些因素，包括泳手的確切形狀、皮膚光滑度、衣服的流體動(dòng)力學(xué)特質(zhì)。

盡管減少阻力看起來(lái)像去健身房舉重一樣顯而易見(jiàn)，實(shí)際上它對(duì)提高泳速至關(guān)重要，泳手的用力P  是他身體使用能量的程度，它與速度v  的立方成正比：

現(xiàn)在假設(shè)你想增加10%的速度，即從v  增加到v+0.1v  。單靠增加泳手的力量做到這點(diǎn)，則需要產(chǎn)生一個(gè)新的力量

那么，所增加力量的百分比是

因?yàn)?/p>

我們可以得到

因此，通過(guò)增加你的力量來(lái)增加10%的速度，你需要增加33.1%的力量。另一方面，減少你的阻力則比較容易。從上述力量方程我們看到阻力系數(shù)C D   等于

保持你的輸出力量和截面積相同，增加10%的速度需要一個(gè)新的阻力系數(shù)C D1  

阻力系數(shù)的百分比減少由下式?jīng)Q定：

因此增長(zhǎng)10%的速度需要降低阻力系數(shù)25%。

完全相同的思路可用于截面積---減少25%的截面積可以增加10%的速度。這實(shí)際上是大部分游泳者減少阻力最簡(jiǎn)單方法的關(guān)鍵：提高你的技術(shù)。因?yàn)槿说姆尾砍錆M空氣，當(dāng)我們游泳時(shí)我們的上半身趨于上升而下半身下沉，這就是導(dǎo)致了橫截面面積的增加，因而阻力增大，速度就會(huì)放慢。盡量讓你的腳接近水面是游泳者減少阻力的最佳方法。

技術(shù)興奮劑

對(duì)高水平競(jìng)技游泳選手來(lái)說(shuō)，游泳技術(shù)已經(jīng)趨于完美，這時(shí)泳衣技術(shù)開(kāi)始發(fā)揮作用。新研制的泳衣材料可增加游泳選手的浮力，使其更容易保持自己的腳在水面附近，并通過(guò)減少材料的阻力系數(shù)使得泳衣比人體皮膚更易在水中滑行。

美國(guó)邁克爾·菲爾普斯（頂部）和澳大利亞的埃蒙沙利文在08年北京奧運(yùn)會(huì)4x100米接力項(xiàng)目中，兩者都穿著LZR泳衣

高科技泳衣1999年在00年悉尼奧運(yùn)會(huì)前首次推出，這件模仿鯊魚(yú)皮的Speedo Fastskin泳衣含V形脊線以減少阻力。到2008年，SPEEDO LZR賽手泳衣是最先進(jìn)的。它通過(guò)了美國(guó)宇航局的風(fēng)洞試驗(yàn)，并使用了數(shù)學(xué)家稱(chēng)之為計(jì)算流體力學(xué)的技術(shù)，通過(guò)水流建模來(lái)模擬物體周?chē)牧黧w流動(dòng)。（見(jiàn)流體流動(dòng)建模這篇文章）整個(gè)計(jì)算和試驗(yàn)研究結(jié)束后，選手們才穿上高科技泳衣在泳池中測(cè)試，并取得滿意的效果。在北京奧運(yùn)會(huì)中，89%的游泳獎(jiǎng)牌得主穿的都是LZR賽手泳衣。

LZR泳衣減少阻力的途徑之一是對(duì)產(chǎn)生阻力最大的那些身體部位放上稱(chēng)為聚氨酯板的塑料嵌板。其他泳衣制造商隨后也注意到了這點(diǎn)，隨后的Arena X-GlideX泳衣完全使用聚氨酯，而不僅僅在衣服中部分采用聚氨酯。這些泳衣完全不透水，以至泳手比賽全程下來(lái)從腳踝到脖子之間一點(diǎn)都沒(méi)有濕！游泳記錄相繼告破！

游泳的理事機(jī)構(gòu)國(guó)際泳聯(lián)（FINA，國(guó)際游泳聯(lián)合會(huì)）注意到了泳賽記錄頻頻被打破和對(duì)“技術(shù)興奮劑”的指控。2009年3月，國(guó)際泳聯(lián)給出了泳衣厚度和浮力的限制，并表示：“國(guó)際泳聯(lián)請(qǐng)大家記住游泳這一運(yùn)動(dòng)的核心原則，它是基于運(yùn)動(dòng)員生理體能的一項(xiàng)體育?！庇韭?lián)還規(guī)定，泳衣不應(yīng)包括頸部、肩部和腳踝。

這一禁令并沒(méi)有在2009年世界游泳錦標(biāo)賽實(shí)行，這次世錦賽并沒(méi)有禁止任何新泳衣，因此38項(xiàng)錦標(biāo)賽記錄被打破。隨后，所有的超長(zhǎng)泳衣被禁止，并規(guī)定男子泳衣的覆蓋區(qū)域從腰部到膝蓋，而女子的則從肩部到膝蓋。國(guó)際泳聯(lián)還裁定，泳衣所用的面料必須是紡織品而不是聚氨酯。盡管有這些新規(guī)則，由被禁泳衣創(chuàng)造的舊記錄都沒(méi)有被吊銷(xiāo)。因?yàn)椤凹徔椘贰币辉~沒(méi)有定義，也因?yàn)榭茖W(xué)家是非常聰明的一伙人，新規(guī)則的模糊性給泳衣的發(fā)展仍留下一個(gè)大的空間。

記錄的歷史

100米自由泳世界紀(jì)錄的進(jìn)展如下圖所示。除了前面提到的一些泳池變化，隨著對(duì)人體體能的了解增加，世界記錄所需時(shí)間持續(xù)下降。有助于減少時(shí)間的其它創(chuàng)新包括1936年引進(jìn)的插水塊魚(yú)躍入水（之前運(yùn)動(dòng)員從泳壁插入水中）以及1950年發(fā)展起來(lái)的翻滾轉(zhuǎn)向。

有趣的是我們現(xiàn)在所知道的自由泳和初始的自由泳大相徑庭。顧名思義，在自由泳比賽中，除掉一些簡(jiǎn)單規(guī)范，你幾乎可以隨便怎么游，這和蛙泳、蝶泳或仰泳根據(jù)定義的方法游不同。在19世紀(jì)40年代，即使被游姿為爬泳的北美土著人擊敗，英國(guó)紳士游泳者仍堅(jiān)持以所謂的英國(guó)時(shí)尚方式只游蛙泳。英國(guó)人認(rèn)為前爬式游泳是太惹人注目的、野蠻的并且是非歐的。19世紀(jì)末期最快的英國(guó)自由泳是特拉真式游泳法，以John Arthur Trudgen的姓氏命名，其擊水法是側(cè)擊與前爬的組合。澳大利亞人Dick Cavill將其改進(jìn)成澳大利亞爬行式，它類(lèi)似于我們今天看到的自由式。他于1902年創(chuàng)造了新的100碼世界紀(jì)錄。

下圖顯示了1986年以來(lái)的記錄特寫(xiě)。你可以看到1999年左右當(dāng)最早的快速泳衣誕生時(shí)所需時(shí)間的下降，以及在2008年的急劇下降。很難預(yù)測(cè)曲線上的下一個(gè)跳躍點(diǎn)何時(shí)出現(xiàn)。