【創造歷史】突破馬拉松「1:59」的運動科學

Eric Poon
發表於2019/10/14
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1小時59分40秒,一個歷史性的馬拉松完成時間。筆者作為一位運動科研和跑步愛好者,昨日在直播觀看 Eliud Kipchoge 衝線的一刻也熱血沸騰。過去有幸在工作上接觸不少精英長跑運動員和相關研究,而這次的 INEOS 1:59 創舉亦是一個難得的機會,讓我們認識「運動科學」專業如何能把個人潛能激發,突破以往極限。

要做到「破二」成就,運動員背後必然經過艱苦訓練,但同周邊環境的配合亦同樣不能忽視。以下分享將介紹 Kipchoge 的背景、生理特質以及其團隊在 INEOS 活動中所採用的策略,從運動科學角度分析是次創舉成功的關鍵因素。


1. Eliud Kipchoge 背景

締造是次創舉的 Kipchoge 現年35歲,來自傳統長跑強國肯亞,為2016年巴西奧運冠軍,亦是目前正式馬拉松道路認可比賽的世界紀錄保持者(於2018年在柏林以2:01:39創下)。他在職業生涯早年主力參加田徑場地賽,曾奪2008年北京奧運5000米銀牌,至2013年起轉戰馬拉松項目更所向披靡,參加過13場正式比賽近乎全勝,只曾一次「屈居第二」。(2013年柏林馬拉松僅敗給當時的世界紀錄保持者Kipsang)

Kipchoge 兩年前也曾在國際運動品牌 Nike 主辦的 Breaking-2 Project (BK2) 中挑戰全馬兩小時大關,最終僅以25秒之微與目標擦身而過。若換作每公里計,這其實只是不足1秒的差距,故大家一直期待Kipchoge能再次挑戰。

(筆者當時也曾在BK2寫過一篇分享,詳見:【馬拉松Breaking-2】折解背後的運動科學



2. 生理體格

以年齡計 Kipchoge 雖然已屬長跑界老將,但其得天獨厚的體格仍讓他近年在馬拉松賽事所向披靡,屢創佳績。

研究指出,近20年間世界頂級馬拉松跑手的平均身高矮了約 3cm,但平均成績卻快了近4分鐘。理想的跑手身高介乎約 170 cm,BMI (身高/體重的平方) 在19-20左右。Kipchoge 身高 167 cm,體重 57kg,BMI 剛好為 20,正正擁有完美的馬拉松身型。

跑步經濟性 (Running Economy) 也是馬拉松表現的關鍵,輕盈修長的身形能提高身體散熱效率。Kipchoge 等東非跑手的小腿圍度較其他人種纖幼,研究指這能減省每步提腿的能量損耗,增加氧氣運用效率。 (詳見:【六大策略】 改善跑步效率 (Running Economy) )

心肺功能方面,世界頂尖長跑運動員的最大攝氧量 (VO2max) 可高達80 mL/kg/min以上,遠遠高於一般成年人平均數值 (介乎30-40)。此外,他們的乳酸閥值(Lactate Threshold)亦普遍達時速20公里,即代表運動員在長期維持此高速下,也無需依賴體內無氧能量系統,肌肉不會因產生酸性代謝物而出現疲勞。(詳見:【表現關鍵】世界頂尖長跑選手的生理特質 )


3. 賽道及天氣

Kipchoge團隊在挑選賽道和比賽日期方面也非常講究。是次活動在奧地利首都維也納的 The Prater公園進行,需繞圈 4.4 次,每圈約9.6公里。

與上次 BK2 時的意大利 Monza 的一級方程式賽車場相比,The Prater 賽道絕大部分路段皆是直路,跑手只需在每5公里的兩端迴旋處U型掉頭,這大大減少轉彎失速所耗掉的體力。此外,是次賽道也非常平坦。除開段下斜的13米外,其後上落波幅只有3米,這亦大幅減省能量消耗。

維也納與 Kipchoge本身所處的肯亞城市只有1小時時差,故他在週初抵達目的地後亦無需擔心適應問題。活動當日溫度為攝氏9度,濕度約60-70%,屬非常理想清涼的天氣,有利汗水揮發散熱。唯一美中不足是活動中段曾下起微雨,這或令賽道稍為濕滑和加重衣服負擔,但最終也無阻 Kipchoge 衝擊記錄。


4. 配速及領跑員

要做到「破二」的成績,平均配速需達 2:50/km,即運動場每 400米 68秒,有經驗的跑手都應清楚這是常人難以做到的速度。

大會為此特意組成了一支41人的精英配速員 (Pacer) 團隊,當中不乏星級跑手,如美國奧運五朝元老Bernard Lagat 和上屆奧運1500米金牌得主 Matthew Centrowitz 。

配速員組成單車賽常見的「破風」隊型 (drafting),利用空氣動力學 (aerodynamic) 特性為 Kipchoge 減少風阻。

配速團隊每組7人 (五人領前,兩人殿後),每5公里接力換下一組,並在自動導航車的綠色激光指示下調整位置,確保 Kipchoge 全程皆在最少氣流阻力下,以穩定的步速邁進,爭取佳績。

順帶一提,Kipchoge 在這次創舉中也跟去年柏林馬拉松和 BK2 一樣,在雙腳小腿內外兩側貼上「破風布貼」(AeroSwift Tape)。製造商宣稱布貼表面的凸片物料引導氣流,進一步減少跑動時的下肢風阻 2-3%。(詳見: 【裝備競賽】「破風貼布」有助創造佳績?)



5. 營養策略

正確的營養策略是耐力運動之成功關鍵。絕大部分高水平馬拉松選手皆會在賽前多天有系統地進行「醣原負荷法」(Carbo-loading),逐步增加碳水化合物攝取量,同時減低訓練里數。這能使肌肉和肝臟的醣原(glycogen) 能量儲備在比賽當天達至頂峰(就像汽車入滿燃油一樣),減少比賽後段因能量不足而「撞牆」的機會。(詳見【醣原負荷法】運動科學策略 提升半馬/全馬表現 )

此外,比賽途中的糖分和水份補給也甚為重要。專業運動員大都經過「腸胃訓練」(gut training),身體消化系統有能力在短時間吸收大量糖分(每小時60-100克不等)以補充能量,同時不會出現腸胃不適。(詳見:【Gut Training】腸道訓練,提升表現? )

在這次 INEOS 挑戰期間,工作人員定時在賽道旁或單車上向 Kipchoge 遞上的補給飲品,其實是一種近年最新研發、名為「Maurten」的營養沖劑。其特點為每500毫升能提供 80克糖分,濃度較坊間一般運動飲品高出超過一倍,並包含不同種類的糖分(如葡萄糖和果糖),藉以促進腸臟吸收,亦不易引起不適反應。


6. 跑鞋

跑鞋無礙是跑手最重要的裝備之一。自兩年前 BK2 計劃開始,Kipchoge 的團隊便決定打破傳統競賽鞋薄如蟬翼的設計,創作出 Vaporfly 4% 系列跑鞋,宣稱能透過厚底內嵌入碳纖維板的中底設計,減少高達 4%的能量流失。

經過反覆測試和改良,研發團隊團隊在這次 INEOS 挑戰中更在戰鞋前掌位置,加入彈性氣墊,為Kipchoge 打造一對兼顧輕量、緩衝、與回彈需求的跑鞋。


7. 心理素質

Kipchoge 多次在訪問中提過,保持「平和的心境」(peaceful mind),是他應對各項比賽挑戰的不二法門。

在漫長的 42.195公里裡,馬拉松運動員往往會被不同的想法纏繞。若然顧慮太多、壓力太大,只會難以專注身體感受,並限制多巴胺(dopamine) 和安多芬(endorphin) 等有助運動表現的神經傳導物質釋放。在專業層面,不少心理學家建議可透過不斷的正面「自我對話」(positive self-talk) 去鞭策自己,並將集中力放在與目標相關的事物上(如配速控制和教練指示等)。在直播畫面中,Kipchoge 從賽前熱身到途中階段,每個眼神和舉手投足皆充分展現自信,可見他具備頂級運動員的優秀心理質素。

此外,外界的鼓勵也不能忽視。兩年前的 BK2 挑戰是在半封閉的賽道環境下進行,只有支援團隊和少量觀眾。但吸取上次經驗,這次主辦單位容許公眾人士在賽道兩旁近距離打氣,希望凝造群體力量,激發 Kipchoge 的鬥志。最終他亦不負眾望,完美創出人類歷史性佳績。


結語

雖然這次活動並不是國際認可賽事,故1:59:40 將不會被正式納入世界紀錄,但其背後的意義,卻絕對是對我們的提醒。正如 Kipchoge 在是次活動中的宣言:

“ I BELIEVE NO HUMAN IS LIMITED ”

運動從來是個不斷求進的過程,我們每個人的極限往往超乎自己想像。隨着科技進步,各國運動學者和教練正不斷研發各種更有效提升表現的訓練法,可以預期未來會有越來越多的新紀錄誕生,而在真正馬拉松比賽中「破二」亦絕非天方夜談。

無論如何,這次 Kipchoge 的創舉再一次引證到成功運動員必需抱有勇者無懼的決心,同時其團隊亦讓大眾了解到各個運動科學專業範疇的重要。盼望大家未來在運動歷程上也能時刻堅持,繼續向理想目標邁進。