蒙特 · 赫巴蒂手里拿着一只沉重的铁饼小心翼翼地把玩着,简直就像人类学家对待一个一万年之久的头骨一样。“它被抛出后是这样旋转的”,他边说边拿着这个蓝色发亮、摔下来足以使人骨折的“人造物体”缓慢地作着演示。虽然这位花白胡子、瘦高身材的61岁科学家看上去怎么也不像一位一流运动员,但他却能告诉你怎样把标枪扔得最远、怎样使雪橇尽快通过发夹弯或者怎样掷出最远的本垒打。

与运动员们从实践中总结出运动技巧不同的是,赫巴蒂根据他对力学的理解推断出制胜的秘诀。“几乎所有体育运动都是力学问题,它们总是牵涉到运动,而运动的过程通常对结果起着决定性作用。因此我们关心的是怎样使物体以某种特定的方式运动,怎样使它们运动的距离更长。”当问题一旦归结到分析和优化运动模式,赫巴蒂和他加州大学戴维斯分校的同事们就是内行了。运用简单的物理模型和复杂的数学公式,他们计算出了运动员们试图用身体感觉的东西:运动的最优模式。

赫巴蒂曾经研究过跳高和撑杆跳的力学、铁饼及铅球的空气动力学、香蕉球的飞行轨迹、钓鱼杆及赛马前肢的弯曲性、溜冰板的转动以及篮球在篮筐附近的旋转模型。上世纪80年代,他计算出了投掷标枪的最佳角度。90年代,他为美国奥运代表队制造了一个雪橇模拟器。目前,赫巴蒂和他的小组正在研究跳高滑雪、女子体操、蹦床、蹦极以及掷飞盘等运动。去年,他提出了一个颇有争议的观点,认为棒球击球手击打慢速曲线球可能比击打快速球的距离更远。

同行们评价赫巴蒂“可能是探寻体育运动最优化策略的领军人物。他尤为迫切地要把想法通过实验加以验证。”赫巴蒂的成果在同行眼中可能已经具备金牌品质,但他却很难赢得教练及运动员的信任。他自己承认,“多数体育界人士不相信这些”。当赫巴蒂和其他“运动工程学”的从业者们做出更大突破的时候,也许现状就会大有改观。

尽管赫巴蒂研究的课题包罗万象,但他解决每一个课题都有一套严格的程序。首先,他要理清一项运动中的关键因素及其特点。例如,在分析跳高滑雪运动员的运动轨迹时,他把运动员的模型看成滑雪橇、下肢、躯干和头连接而成的集合体。接着,研究人员通过工程力学的数学公式给出描述各部分受力和运动的微分方程,而解这些微分方程的任务自然就交给了计算机。

然后他们系统地改变运动员可能的一切参数——比如滑雪橇和风向的夹角,试图确定一组最佳数值。最后,如果一切顺利的话,赫巴蒂的小组还将开发出一套帮助运动员训练的方法。

赫巴蒂已把他的研究成果应用到了许多体育项目,但最成功的要数田径中的投掷运动。因为在铅球、铁饼、标枪和铁锤等项目中,运动员可改变的角度以及旋转速率等参数相对较少。只要给出一个运动员的基本力量和速度,工程师们就能精确计算出他可能达到的最佳成绩。“对我而言这是一件非常美妙的事”,赫巴蒂说,“因为我们能帮助运动员在其身体条件允许的范围内取得最佳成绩。”

工程师赫巴蒂把力学运用于运动之中

但他的研究无意中也强调了肌肉和类固醇的重要性。因为一旦运动员掌握了完美的技术,唯一能够提高他成绩的方法就是增强其自身的身体机能,对某些人来说,这又意味着一项无止境的追求。