奧運戰(zhàn)鞋的科技風(fēng)火輪

    26塊骨頭，33個關(guān)節(jié)，20塊肌肉，100多條韌帶，數(shù)以千計的神經(jīng)末梢和血管……誠如達·芬奇所言，人的腳是藝術(shù)和工程學(xué)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(fù)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(guān)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(wǎng)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(xué)的腳印。

　　如今的奧運比賽已不再是低技術(shù)含量的體育運動，“更快、更高、更強”的奧運會業(yè)已變得“更科學(xué)”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(dāng)人的奔跑速度達到每秒6米時，腳掌承受的負(fù)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(tǒng)”腳弓有效抵御著這種傷害�，F(xiàn)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(nèi)放置橡膠立柱和氣墊，起到汽車底盤下減震彈簧的作用。

　　當(dāng)籃球運動員縱身而起，田徑運動員腳下生風(fēng)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(fā)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(fù)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(shù)精華，是在鞋的彈性和穩(wěn)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(wǎng)球、羽毛球運動員在場上驟起急停，乒乓球選手則頻繁側(cè)向躍動，“擲鐵餅者”少不了身體旋轉(zhuǎn)，“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(shù)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(shù)并且具有高延伸度的鞋底能在凸凹的地面產(chǎn)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(xiàn)代的鞋釘用尼龍、聚氨酯等復(fù)合材料制成，圓錐形、長方形、刀刃形等不一而足，鞋釘?shù)臄?shù)量和位置也能因人、因地而調(diào)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?nèi)f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(zhuǎn)為靜摩擦的，腳落地后應(yīng)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(fù)

　　至于運動鞋扭力系統(tǒng)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(nèi)透氣和吸濕，都是可圈可點的設(shè)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(fā)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(guān)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(nèi)和貝克漢姆腳上的獵鷹球鞋能夠踢出每秒旋轉(zhuǎn)8圈的香蕉球。

　　一個世紀(jì)前的百米短跑成績平均每年提高0.015秒，如今已經(jīng)減緩到每年提高0.006秒了。人們越來越注重從跑鞋上發(fā)掘點滴的潛力。根據(jù)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(jì)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?shù)囊m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(fā)現(xiàn)，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(guān)節(jié)為軸的轉(zhuǎn)動半徑，從而減小轉(zhuǎn)動慣量增加轉(zhuǎn)動的角速度。而雙腳處在小腿繞膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)半徑的最遠端，因此鞋子重量些微的減輕，都會帶來腿部轉(zhuǎn)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(fù)”。

　　劉翔的戰(zhàn)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(guān)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(diào)為鮮艷的明黃色，鞋側(cè)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(chuàng)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(fā)布的Flywire創(chuàng)新科技并配以特殊合成皮材質(zhì)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(shù)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(zhǔn)地設(shè)計在足部需要支撐的部位�！睆亩�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(zhàn)鞋，是完全針對劉翔的技術(shù)特點設(shè)計而成的，劉翔透露他喜歡鞋底有彈性，能使助跑有爆發(fā)力，所以設(shè)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(shè)計師采用了前半底板為碳纖板的設(shè)計，而后底板則采用減震效果好的特質(zhì)橡膠。劉翔最喜歡的鞋底部分之一是前掌只有五顆鞋釘?shù)脑O(shè)計，這樣的設(shè)計減少了鞋身重量。符合生物力學(xué)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(fā)小組為劉翔設(shè)計他的專屬釘鞋，包括設(shè)計和研發(fā)所有劉翔的鞋類產(chǎn)品。這雙將與劉翔一起征戰(zhàn)北京奧運會的釘鞋亦有劉翔親自參與設(shè)計討論的部分。

　　鞋面保留了搭扣和拉鏈的設(shè)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(jīng)系好。我是不是已經(jīng)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(jīng)做好了所有的準(zhǔn)備�！绷硗鈶�(yīng)劉翔要求，為更好地保護他的右腳，設(shè)計師們在右鞋鞋面的后跟位置增加了發(fā)泡棉的厚度，更好地鎖住腳踝。