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苏炳添9秒83破纪录完整(2018苏炳添100米破纪录)
#夺冠2021#在与世界上最快的动物猎豹和叉角羚的比赛中，即使是奥运选手也没有机会。
本周末，地球上最快的短跑运动员齐聚东京奥运会，争夺 100 米短跑金牌。 拉蒙特·马塞尔·雅各布斯在 9.80 秒内冲过终点线，为意大利带来了该赛事的首枚金牌。 在女子比赛中，牙买加赢得了金牌、银牌和铜牌——由伊莱恩·汤普森-赫拉率领的横扫对手，她以 10.61 秒的时间打破了 33 岁的奥运会女子纪录，我国选手苏炳添9.83秒创造了历史。
但他们都无法触及牙买加八届奥运会金牌得主尤塞恩博尔特的记录，博尔特于 2017 年退休，但仍然拥有世界上最快的人类称号。 博尔特在 9.58 秒内跑完 100 米。 最高时速约为 27 英里，略低于家猫的最高速度。 （没错，就是家猫。）在与世界上最快的动物猎豹和叉角羚的比赛中，博尔特根本没有机会。
您可能认为动物能跑多快取决于其肌肉的大小：力量越大，速度越快。 虽然这在一定程度上是正确的，但大象却永远不会跑得过瞪羚。 那么究竟是什么决定了最大速度呢？
人为什么几乎不可能在 9 秒内跑完 100 米
最近，由当时隶属于斯图加特大学的生物力学家迈克尔·冈瑟 (Michael Günther) 领导的一组科学家开始着手确定动物王国最大奔跑速度的自然法则。 在上周发表在《理论生物学杂志》上的一项新研究中，他们提出了一个复杂的模型，将尺寸、腿长、肌肉密度等因素考虑在内，以发现哪些身体设计元素对于优化速度最重要。
这项研究提供了对有腿动物的生物进化及其相应步态的深入了解，生态学家可以利用它来了解动物运动的速度限制如何影响不同物种的种群、栖息地选择和群落动态。 对于生物专家和生物医学工程师来说，了解自然界最适合速度的身体结构可以进一步改进双足步行机和假肢的设计。
“这是关于了解动物进化的原因，以及有腿动物为什么以及如何塑造身体，”冈瑟谈到该项目的目标时说。 “如果你仍然要问这个问题，那么你真的可以加深对有腿动物结构细节的理解——例如，速度。”
由德国综合生物多样性研究中心的 Myriam Hirt 领导的该领域之前的工作发现，速度的关键与动物的新陈代谢有关，这是身体将营养物质转化为燃料的过程，其中有限的一部分是 储存在肌肉纤维中以备短跑时使用。 Hirt 的团队发现，较大的动物比较小的动物更快地耗尽这种燃料，因为它们需要更多的时间来加速较重的身体。 这被称为肌肉疲劳。 它解释了为什么从理论上讲，人类可能跑得过霸王龙。
但是 Günther 和他的同事们持怀疑态度。 “我认为我们或许可以给出另一种解释，”他说，这种解释只使用经典物理学的原理来解释速度限制。 因此，他们建立了一个生物力学模型，其中包含 40 多个不同的参数，这些参数与身体设计、跑步的几何形状以及作用在身体上的竞争力的平衡有关。
该研究的合著者、科布伦茨-兰道大学的数学家罗伯特·罗肯菲勒 (Robert Rockenfeller) 说：“基本思想是限制最大速度的两个因素。” 第一个是空气阻力或阻力，当它试图向前推动身体时，作用在每条腿上的反作用力。 由于阻力的影响不会随着质量的增加而增加，因此它是小型动物封顶速度的主要因素。 “根据空气阻力，如果你无限重，你就会跑得无限快，”Rockenfeller 说。
发挥作用的第二个属性，随着质量的增加而增加，称为惯性，即物体从静止状态加速的阻力。 Rockenfeller 说，在跑步时，动物加速自身质量是有时间限制的：它是从中间（脚平放在地面上）到起飞（脚离开地面）之间的持续时间。 这对于较大的动物来说尤其有限——向前推进的质量越大，克服惯性就越困难。
因此，较小的机构在这里具有优势。
根据该团队的结果，克服空气阻力和惯性的最佳点大约为 110 磅。 并非巧合，这是猎豹和叉角羚的平均体重。
Günther 的团队还能够预测 100 公斤或约 220 磅的不同车身设计的理论速度最大值。 这种大小的家猫每小时可以跑 46 英里； 一只巨大的蜘蛛，如果它的腿能以某种方式承受它的重量，它的最高时速可达 35 英里。 不出所料，平均人体设计在这里排在最后：100 公斤时，我们只能达到每小时 24 英里左右。
但是在最大化速度时，体型并不是唯一起作用的特征。 在模型中，腿长也很重要。 腿较长的动物能够在脚必须离开地面之前将身体向前推得更远，从而延长了它们在中途和起飞之间必须加速的时间。
至于为什么四足动物跑得比人类快，冈瑟说这不是因为我们只有两条腿，而是因为我们的躯干直立并能感受到全部的重力。 双足动物进化出更加坚硬的脊柱结构，以优先考虑平衡和稳定性而不是速度。 然而，躯干与地面平行的动物进化出更灵活的脊椎，这些脊椎经过优化，可以延长脚与地球的接触时间。
但是肌肉疲劳怎么办？ “它没有任何作用，”Günther 说。 他们分析的一部分得出结论，任何动物都可以在燃料耗尽之前加速到其最大速度的至少 90%。
阿拉巴马州多芬岛海洋实验室研究动物运动的生态学家 Carl Cloyed 认为，从进化的角度来看，生物力学解释比肌肉耗尽燃料更有意义。 “我希望生物体能够适应克服这个问题，”他说，但他承认需要更多的实验研究来支持新模型。
Günther 和 Rockenfeller 同意需要通过实验来验证他们的结论，他们认为他们已经为其他研究人员提供了一个综合模型，以便在未来进行测试。 但所有科学家都指出，这样做将是一个挑战。 Cloyed 说，这需要捕捉动物并在实验室中观察它们，或者使用它们冲刺的高质量视频，以分析它们运动的生物力学。 Günther 说，研究动物跑步行为的最准确方法是在它们的肌肉内植入机械传感器，并在它们在自然环境中移动时跟踪它们——但这会带来明显的后勤挑战和伦理问题。
Cloyed 还期待看到这种分析将如何扩展，特别是其他机车模式，如飞行和游泳。 “如果这种解释成立，那么在其他环境介质中也应该如此，”他说。
那么有人会打破博尔特的记录吗？ 可能，但我们不会比这更快。 短跑的生物力学表明，我们已经接近人体可能达到的极限。 当一个新人成为这个星球上最快的人时，但在动物界，我们没什么特别的。