揭秘“飞人”们的运动鞋

牙买加“飞人”博尔特夺冠以后展示他的“金靴”。

    飞人乔丹的气垫鞋，刘易斯的陶瓷钉鞋，琼斯的“水晶鞋”，约翰逊的“金缕鞋”，刘翔的“红色魔鞋”，运动鞋的历史，处处留下一个时代科学的脚印。

　　26块骨头，33个关节，20块肌肉，100多条韧带，数以千计的神经末梢和血管……人的脚是艺术和工程学的杰作。打从人类祖先直立行走后，我们便把体重完全交给了双脚，让它承受着比四肢动物成倍的负荷。 

    运动鞋虽然琳琅满目，但基本原理是大致相通的。它的首要功能是吸收来自地面的震荡。当人的奔跑速度达到每秒6米时，脚掌承受的负荷约为体重的4倍，跳高跳远时增大为7倍，强烈的振荡会传到脚踝、膝部、髋部以至脊柱和大脑。人类脚跟的脂肪垫和天然的“弹簧系统”脚弓有效抵御着这种伤害。现代运动鞋将一种具有很高“受压顺从性能”的材料放置在鞋后跟,让它通过自身最大的变形量吸收冲击动能。还有些运动鞋在鞋底内放置橡胶立柱和气垫，起到如汽车底盘减震弹簧的作用。

    根据测试，跑鞋重量每增加100克，运动员的体能消耗将增加1%，美国短跑名将刘易斯打破百米世界纪录时的跑鞋只有115克重；“田坛阿甘”迈克尔·约翰逊的“金缕鞋”重量仅116克，玛丽安·琼斯的“水晶鞋”则只有99克；加拿大“黑豹”贝利的跑鞋被形容为“带钉的袜子”。

    人们不免生出疑问，为什么有些运动员竞赛中脖子上可以挂着沉甸甸的金项链，却对鞋子的重量如此锱铢必较呢？看看百米跑道上那些快速翻飞的双脚就会发现，每个运动员的后跟都几乎触及到了臀部，折叠起小腿能缩短以髋关节为轴的转动半径，从而减小转动惯量，增加转动的角速度。而双脚处在小腿绕膝关节和髋关节旋转半径的最远端，因此鞋子重量些微的减轻，都会带来腿部转动惯量明显的减小。这对于以每秒20米速度交替划着弧线的双脚无疑是莫大的“减负”。