奥林匹克运动会是荟萃了人类体能极限、运动技巧的全球盛会，在伦敦奥运会揭幕之际，英国《自然》杂志介绍了在幕后默默为奥运做贡献的一些科学家们。
奥运会和残奥会的背后都离不开科学的支持。成千上万在台前意气奋发的运动员背后，都有研究人员在幕后默默的贡献。在开发培训技术、制定日程安排、调整运动员的饮食、准备运动器械和设备，乃至兴奋剂检查等，他们事必躬亲；为了迎接数以百万计涌入伦敦观看奥运赛事的来自全球各地的观众，他们在城市规划、人群控制、公共健康和安全方面殚思竭虑；考虑到数十亿选择在家中观看比赛的观众，他们更是努力提高和改进电视转播技术，以更完美地向全世界展示奥运运动员的风姿。
为残奥会制定标准的心理学家
2000年，残奥会“学习困难类别”西班牙篮球队风靡一时，赢得了所有的比赛，夺得了金牌。但问题出现了：许多球队队员并非智障人士，一名卧底记者透露了这一丑闻，球队被剥夺了奖牌，在之后两届残奥会上，“学习障碍者”都被排除在外。
在今年的伦敦残奥会上，他们可以再次返回，参加田径、游泳和乒乓球项目的比赛。英国坎特伯雷基督教会大学应用心理学系的简·伯恩斯，是专门负责确保运动员参赛资格的主要科学家之一。
智力障碍不像大多数身体残疾，并不总是显而易见的。在西班牙丑闻之后，国际残奥委和国际智力残疾人体育协会（Inas）赞助了一个国际研究团队，以强化“残疾状况认证”和“发挥运动能力受损程度分类”的标准。
伯恩斯是智力残障方面的专家，于2009年加入该国际研究团队，并成为Inas“残奥会参赛资格认证”的负责人。伯恩斯对这一工作很感兴趣，她的努力为帮助智障运动员重返残奥会铺平了道路。
根据现有的规定，如果参赛的男女运动员在18岁前发育迟缓，智商不超过75，并在社交能力等适应性行为方面受到“明显限制”，就有资格成为参加残奥会的运动员。被认为符合条件的运动员还要经过一系列的测试，以确定他（她）们参加某项比赛的分类分级。例如，作为一名游泳运动员，首先要进行一些技能评估（如反应时间等），然后再将其游泳成绩与其他运动员相比较。
伯恩斯的研究显示，在同样的游泳距离内，智障人士往往划水的次数更多，所以评估人员会根据游泳视频来评估他们划水的频率，以确定是否符合残疾人游泳运动员的标准。所有这些都由多名研究人员一起进行全面的记录和评审，以杜绝循私舞弊现象，确保评审系统的公平公正。
伯恩斯目前周旋于残奥会工作和日常的学术工作中，在来自世界各地媒体的采访中忙得不可开交。“我目前正在对每位运动员的资料进行详细审查，以确保我们对通过系统审查的运动员有足够的了解，”她说道。在8月29日至9月9日的残奥会期间，伯恩斯都会在现场，以确保运动员分类分级工作的顺利进行，若出现任何问题时都可以及时解决。
为兴奋剂检测日夜工作的科学家
在今年夏天的100米短跑赛上，外号“闪电侠”的博尔特将与一位更年轻的短跑选手约布莱克展开激烈对决，前者将努力保持“世界上跑得最快的人”的头衔。然而，在奥运会上另一场激烈的战斗也将在奥运村以北35公里哈洛的一个郊外实验室里展开，在这里，反兴奋剂专家将使用“分子武器库”中最先进的工具去“跟踪”运动员为提高运动成绩而服用的各种各样的兴奋剂。
实验室将对几十种兴奋剂，包括类固醇和其他违禁物品进行筛选。伦敦国王学院药物控制中心的资深科学家克里斯蒂安·巴特利特，目前正负责哈洛实验室的工作，该实验室将指导生物药物的检测工作，比如对红细胞生成素（EPO）和人体生长激素的检测。反兴奋剂科学具有一定的保密性，巴特利特说道，因此不能透露出现在伦敦奥运会上的具体的药物检测技术。
伦敦兴奋剂测试实验室负责人巴特利特
巴特利特和他的150位同事所面对的第一个挑战，就是要处理7 000名奥运会和残奥会运动员在比赛期间提供测试的尿液和血液，包括赛前数天提取的测试样本和比赛结束之后立即提取的测试样本。测试样本一式两份每隔一小时送交实验室：一份用作测试，一份冷冻备份，实验室一天24小时不间断地工作。巴特利特知道，即使在周末他也不会有时间观看奥运赛事。
与此同时，世界各地一些非法实验室以化学方法研制出了一些逃避检测的药物，如EPO。巴特利特说，他的团队已经作好准备，严阵以待，例如，通过检测任何形式的基因工程蛋白来验证EPO的存在，因为前者的酸性往往低于天然蛋白。
参加伦敦奥运会的运动员将经历奥运史上最严格的检测，但这能保证他们“绝对清白”吗？巴特利特对此持谨慎的乐观态度。许多国家在运动员前往伦敦之前就已经对他们进行了检测，还有一些运动项目开始使用标明了运动员血液数据资料的“生物护照”。“总之一句话，来伦敦的运动员千万不要心存侥幸，”巴特利特说道。
为提高泳速的流体动力学科学家
在2008年北京奥运会上，游泳运动员打破了25项世界纪录，比其他任何运动项目都多，许多人将此成绩归功于可大为减少阻力的高科技泳衣。但是，继北京奥运会之后，国际上规范游泳竞技规则的机构重新规定，限制运动员从泳衣上获得优势，于是一些运动员转而寻求其他方式来获取优势，例如，英国游泳运动员将目光转向了流体动力学研究专家斯蒂芬·特诺克。
特诺克的研究专业是流体力学，特别是在船舶设计方面。对于他来说，他的研究专业与研究人体周围空气或水的流动之间，并无很大的区别。在过去三年中，他曾指导了英国南安普敦大学运动工程实验室（PSEL）的工作。该实验室此前曾与英国自行车队合作，设计出更符合空气动力学的骑乘位置，这对“英国队”自行车运动员从北京奥运会上带走14枚奖牌至少起到了不小的作用。游泳运动员也需要类似的帮助。他说，“英国游泳项目缺乏的是在游泳过程中对流体动力学的理解。”为提高运动成绩，体育工程师使用绞车系统拉动游泳选手在水中行进，运动员可选用绞盘线的张力来感受或评估水的阻力和推进力。
运用科学方法来提高游泳成绩是一个巨大的挑战。“比如，难道你能将自行车车手置于风洞中，然后让他去感受‘降低阻力的最佳骑坐位置吗？’”特诺克说道，“要从仪器仪表检测中获得最佳位置是一个极为复杂的过程，但从流体动力学来说，却相对要简单一些。因为通常来说，骑坐自行车和身体的位置是相对固定的。”
但对于游泳运动来说，要受到一系列因素的影响，其中包括沿身体长度的水体流动，手臂和腿部的运动，从四肢传送到水中的力，以及水的压力和运动对身体形态的影响等。运动员要面对如此多的变数，而这一切极为迅速地发生在一个非常嘈杂的环境中，“在每一次游泳测试中，完全重复相同的条件是非常困难的，”特诺克说道，“当你面对所有这些不确定性时，无疑是极具挑战性的。”
PSEL研究团队设计的一些解决方案，主要是利用一种轻便绞盘帮助运动员训练，通过绞盘拉动游泳选手前进的速度稍快于他们通常的游泳水平，他们将这种技术称之为“超速游泳”。在对英国一些优秀游泳选手进行的测试训练中，特诺克团队测量绞盘线的张力，以对水的阻力变化进行评估，并通过录像进行研究，例如，调整姿势，甚至泳帽的位置都有可能改变水的流量和速度。特诺克说道：“当游泳运动员从水中出来时，我们对他们的表现已经非常了解了。”然后，将了解到的信息全部反馈给教练员和运动员。
特诺克团队还要解决运动员训练中的一些更为广泛的问题。例如，使用绞盘系统对运动员自愿者和蜡制人体模型进行测试，他探索了体毛对水流阻力的影响（他的答案是：修光体毛者游泳速度更快）。研究团队还利用计算机建模，分析骨骼肌肉系统工作对提高游泳动作效率的影响。
在伦敦奥运会结束后，特诺克希望将人体流体力学的研究成果反馈到海洋生态系统的研究中，比如，设计在水下压力下更符合水力动力学形态的方向舵。与此同时，他还在提高自己的游泳技能，他说：“在我的孩子学习游泳时，我就可以将我学到的东西向他们炫耀一番了。”
跟踪预测流行性疾病的科学家
奥运期间，利用空中侦察路线预测流行性疾病暴发的风险
伦敦奥运会期间，医疗研究人员卡姆兰·卡恩并不会出现在伦敦附近――他在数千公里之外的加拿大多伦多大学里，但他密切关注着伦敦奥运会。
伦敦奥运会期间将有数百万人从世界各地来到伦敦，伴随着一起来的可能还有各种病毒和细菌。卡恩是一国际研究小组成员，该研究小组的宗旨是在人群大量抵达伦敦之时，对潜在的新的流感病毒等疾病的传播进行预测，并采取应对措施。
很可能，他们什么也不会发现。但是为防“万一”，卡恩必须时刻保持清醒的头脑。已往的历史表明，疾病大规模暴发往往与人群大量集中有关，包括2010年在加拿大温哥华举行的冬季奥运会上的麻疹大流行，2008年在澳大利亚悉尼天主教青年节时的流感大爆发等。“像奥运会这样的盛大群众集会，我们必须要考虑到对公众的健康威胁，特别是有可能在全球范围内传播开来的传染性疾病，”英国健康保护署（HPA）负责奥运会公众健康问题的布赖恩·麦克洛斯基说道。
为了评估这类威胁，卡恩将重启曾于2008年运行的Bio.Diaspora项目。这是一个基于网络的计算机程序，它将汇集数10亿人的飞行路线信息，使研究人员能够看到人们是如何在世界各地移动的。评估这些人携带病原体的风险，并与在奥运会期间实时获取的疾病监测信息联系起来。如果一种新的流感病毒在某国出现，卡恩就可以绘制出疾病的传播路线图，并以此预测其在伦敦爆发的可能性。这种类型的预警将给予当地卫生官员提前向公众发出警告的时间，并采取预防性行动。
麦克洛斯基说道，事实上奥运会将是对Bio.Diaspora和全球卫生系统效率的一个重大考验。卡恩希望，从全球人员大流动中获得的数据，可反馈给“大规模集会药物”的研制者共享。宗教集会、音乐节和体育赛事等会吸引更多的人，以及来自更偏远地方的人，这对公众构成比以往任何时候都要严重的健康风险。他比喻说：“全球运输就像连接世界各地的动脉，人们通过这些动脉移动，就像是一种生理现象。正常的生理活动若被打乱或改变，就可能会出现某种不可预知的事件，这类事件将对全球健康和安全产生潜在影响。”
资料来源 Nature
责任编辑 则 鸣