Рекорди майбутнього: чи є межа у спорті великих досягнень?

Плаванье

Історія професійного плавання навряд чи пам'ятає змагання більш дивні, ніж Чемпіонат світу з водних видів спорту 2009 року. У басейні римського спорткомплексу Форо Італіко світові рекорди були побиті 43 рази.

Винуватець - купальний суперкостюм з еластану-нейлону і поліуретану - був заборонений Міжнародною федерацією плавання (FINA) з 2010 року як "технологічний допінг". Результати, втім, скасовані не були, і 20 з 40 нинішніх світових рекордів все ще датуються 2008 або 2009 роками.

Рекорди в декількох легкоатлетичних дисциплінах не били ще з 1980-х років, що частково пояснюється боротьбою з медикаментозним допінгом. Майже всі найкращі результати тих років належать атлетам з США, СРСР і НДР - країн, які активно розвивали програми із застосування анаболічних стероїдів в спорті.

Фізіологи говорять про загальну тенденцію уповільнення темпів встановлення все більш високих показників і визнають, що професійний спорт, ймовірно, наблизився до межі людських можливостей. З 97 чоловічих і жіночих легкоатлетичних дисциплін в 74-х рекорди були поставлені більше п'яти років тому.

У кожному з них - сотні складових, від правильних тренувань до погоди. Але якщо швидкість вітру і ступінь розрідженості повітря атлетам не підвладні, деякі аспекти спортивної підготовки, можливо, здатні дозволити їм відсувати ліміти далі, не порушуючи закони чесності і "чистоти" спорту.

Технологічний фактор

Чемпіонату з водних видів спорту в Римі передували змагання з плавання на Олімпіаді в Пекіні в 2008 році (25 нових світових рекордів) і чемпіонат світу з плавання на короткій воді в Хорватії того ж року (17).

Всього на рахунку суперкупальника LZR Racer, за оцінками його виробника - компанії Speedo, - 84 світові рекорди трохи менше ніж за два роки.

Розроблений спільно з Австралійським інститутом спорту і НАСА і випробуваний в аеродинамічній трубі суперкостюм був виготовлений з водовідштовхувального матеріалу, який на 50% складається з поліуретану і поєднує в собі еластичність гуми і міцність металу.

За LZR Racer, випущеним в лютому 2008 року, пішли схожі костюми інших виробників. Всі вони надзвичайно щільно облягали тіло, що дозволяло краще долати опір води і, таким чином, збільшувати швидкість плавця.

Image caption Костюми LZR Racer, що майже повністю покривають тіло плавця, були заборонені через переваги, які вони надавали спортсменам

Американець Майкл Фелпс, який виграв вісім золотих медалей на пекінській Олімпіаді, порівнював себе в цьому костюмі з ракетою.

"Цей костюм дуже-дуже тугий, як набитий до абсолютної межі поліетиленовий пакет, - пояснює Стівен Хейка, професор спортивної інженерії університету Шеффілд Холлем в Англії. - Перевага полягає в тому, що коли ви пливете, тілом проходять природні вібрації, але якщо вас обтягує цей поліетиленовий пакет, тіло не вібрує, і опір води знижується".

"Щоб його вдягти, спортсмену потрібно 30-40 хвилин, - продовжує він, - а це не зовсім нормально для купального костюма".

За нинішніми правилами FINA, купальний костюм повинен бути не довше колін (у чоловіків - не вище талії) і виготовлений з текстилю або тканинного матеріалу.

"Однак це не означає, що при виготовленні не можна використовувати вуглецеве волокно і інші матеріали - головне, щоб ви змогли довести, що в підсумку це тканина", - говорить професор Хейка.

Виробники купального одягу, за його словами, продовжують експериментувати з костюмами спортсменів, проте багато в чому фокус змістився на окуляри й шапочки.

"Я помітив, що деякі вдягають шапочку, потім окуляри, а зверху ще одну шапочку, - каже Хейка. - Коли ви поринаєте у воду, перше, що з нею стикається, - це голова, тому будь-яка перевага може мати значення. Гігантської переваги ви не отримаєте, але невеликий ефект цілком можливий".

Німець Пауль Бідерман, який встановив світовий рекорд в Римі на дистанції 200 метрів вільним стилем, подолав її в поліуретановому костюмі за 1 хвилину 42 секунди. На цьогорічній Олімпіаді в Ріо-де-Жанейро Бідерман проплив цю ж відстань на три секунди повільніше.

Зусилля виробників одягу для всіх швидкісних видів спорту зводяться до того, щоб краще подолати лобовий опір - водний або аеродинамічний.

"Уявіть собі хвильовий слід, який тягнеться за човном, - якщо слід дуже широкий, значить опір високий, якщо слід вузький - значить опір низький, - пояснює Стівен Хейка. - Зменшити опір можна, якщо зробити так, щоб повітряний потік проходив просто тілом і за ним".

Image caption Екіпіровку велосипедистів випробують в аеродинамічній трубі

Ключове значення аеродинаміка має у велоспорті - близько 80% енергії велосипедист витрачає на подолання опору повітря, і чим швидше він їде, тим з більшим опором стикається. Виробники костюмів намагаються робити їх якомога більш обтічними, максимально зменшувати кількість швів і розміщувати їх таким чином, щоб не збільшувати поверхневе тертя.

Відповідно до одного з досліджень, обтягуючий велосипедний одяг в порівнянні з "ветровкою" дає на дистанції 40 км перевагу в 91 секунду.

Правильний аеродинамічний шолом (спеціальної форми і з отворами для проходу повітря) може дати вам перевагу в хвилину на тих же 40 км, за даними професійного велогонщика Майкла Хатчінсона.

Оскільки правила Міжнародного союзу велосипедистів забороняють кардинально міняти конструкцію самого велосипеда і додавати деталі виключно з метою поліпшення аеродинаміки, виробники зосереджуються на покращенні дизайну рами, керма і коліс.

"Велосипедисти намагаються в аеродинамічній трубі різний одяг, різні шоломи і, зрозуміло, різні велосипеди. Зазвичай на підлозі проектуються значення опору сил. Таким чином, за допомогою спеціальної системи оптимізації виявляються кращий шолом, кращий велосипед і кращий одяг, які дають найкращий загальний ефект", - говорить професор Хейка.

Технології змінюють майже всі види спорту - від стрибків з жердиною (згідно з дослідженням Хейка, проведеним у 2009 році, заміна металевої жердини на скловолоконну дозволила атлетам побити світовий рекорд 19 разів за одне десятиліття) до м'ячів для гольфу, лиж і тенісних ракеток.

"Велика частина спортивного обладнання на сьогодні зроблена з композитних матеріалів, - зазначає доктор Аравінд Віджайарагхаван з Манчестерського університету. - Як правило, це якийсь м'який, легкий матеріал типу пластику, який зміцнюється чимось на зразок вуглецевого волокна або графена. Завдяки цьому матеріал виходить легким, але дуже міцним".

Найменша користь від інноваційних технологій, мабуть, в бігу, причому як на короткі, так і на довгі дистанції.

Єдине технологічне вдосконалення, що використовується в спринті, дає перевагу відразу всім атлетам - поліуретанове покриття, що під час бігу повертає енергію спортсмену.

Image caption Американські спортсменки виступали на лондонській Олімпіаді в обтягуючих костюмах, але при цьому в сережках і з розпущеним волоссям

"Напевно, у якихось атлетів й може бути невелика перевага, але, якщо чесно, як тільки ви вдягаєте взуття з жорсткими шипами, далі у вас тільки шорти і майка", - каже Стівен Хейка.

Наприклад, на попередній Олімпіаді американські бігуни виступали в спеціальних костюмах для бігу. "Якщо подивитися на жінок, у багатьох з них були сережки, браслети і складні зачіски з розпущеним волоссям - навіть якщо у цих костюмів і був якийсь ефект, всі ці прикраси його нівелювали", - продовжує пан Хейка.

Вивчаючи вплив технологічних інновацій на легку атлетику, Стівен Хейка і його колеги проаналізували 25 кращих результатів чоловіків і жінок з 1890 року.

"Побачити істинний ефект якоїсь конкретної технології можна тільки тоді, коли вона раптово повсюдно впроваджується або раптово цілком забороняється, - каже Хейка. - Ми з'ясували, що технологічне втручання може змінювати результат на 5-10%".

За його словами, все, що виходить за рамки 10%, зазвичай викликає занепокоєння і може бути розцінено як той самий "технологічний допінг".

Проблеми фізіології

Якщо контроль за чесністю спорту в технологічній сфері - відносно нове явище, то результати діяльності Всесвітньої антидопінгової організації (ВАДА), заснованої в 1991 році, сьогодні стають все помітнішими, відзначає лікар олімпійської збірної Фінляндії і член антидопінгового комітету Естонії Сергій Ілюков.

"За великим рахунком, антидопінгові дії призвели до того, що в багатьох дисциплінах зараз частина рекордів і середні результати падають", - відзначає він.

"У 1989 році Міжнародна федерація легкої атлетики стала вводити так звані позазмагальні тести, і в міру руйнування "залізної завіси" цей процес прискорився, що призвело до того, що у передпідготовчий період між змаганнями у спортсменів не було можливості використовувати анаболічні стероїди", - пояснює Ілюков.

Заборона стимуляторів залишила фізіологам і спортивним лікарям роботу над натуральними способами допомогти спортсменам впоратися з навантаженнями.

Професор Стюарт Еґґінтон з факультету біологічних наук Університету Лідса пояснює допінг як "використання ненатуральної речовини або штучне збільшення природного рівня якоїсь речовини, що в підсумку дає вам спортивну перевагу".

Використовувати натуральні речовини найбільш ефективним способом дозволяє розвиток дієтології.

"Наш організм розрахований на те, щоб поглинати різні речовини, різні харчові продукти і потім перетворювати їх у сполуки, необхідні для процесу метаболізму, для підтримки життєдіяльності", - говорить пан Еґґінтон.

Цей процес досить витратний: організм повинен розщепити їжу на елементи і потім перетворити їх в необхідні для роботи м'язів речовини. Завдання дієтолога в даному випадку - змусити організм спортсмена витрачати менше енергії на засвоєння їжі.

"Якщо давати спортсменам продукти, що вимагають меншої трансформації, і/або біологічно активні добавки - не медикаменти, а саме натуральні сполуки, то ми можемо посилити ефективність метаболізму. У результаті ми отримаємо велику продуктивність, оскільки перехід споживаної їжі в енергію відбувається ефективніше", - пояснює фізіолог.

Джерелом енергії для метаболізму і скорочення м'язів служить аденозинтрифосфорна кислота (АТФ).

"При інтенсивних навантаженнях, - якщо ви біжите 100, 200 або 400-метровий спринт, - ваші м'язові клітини активно виробляють АТФ, проте в той же час у великій кількості накопичуються метаболіти (продукти обміну речовин), що в підсумку призводить до втоми і уповільнення скорочення м'язів", - говорить доктор Найл Макфарлейн з Університету Глазго.

Зворотний ефект спостерігається при довгих навантаженнях: наприклад, при бігу марафонця, коли організм втрачає здатність виробляти АТФ, що також призводить до втоми. Відповідно, за словами Макфарлейна, необхідно працювати над тим, щоб допомогти організму працювати ефективніше і справлятися з накопиченням продуктів обміну речовин.

Image caption Боротьба з допінгом дасть додатковий імпульс розвитку спорту, вважає Сергій Ілюков

Наприклад, для того, щоб позбутися зайвих метаболітів і дозволити м'язам довше ефективно працювати, як добавку використовують креатин - натуральне з'єднання, що виробляється в організмі з амінокислот.

"Під час розпаду АТФ виділяється молекула фосфату, яка сприяє втомі. Отже якщо ми зможемо помістити в м'язові клітини щось, що дозволить нам позбутися цієї молекули фосфату, можливо, ми зможемо працювати інтенсивніше або довше", - пояснює доктор Макфарлейн.

"У 1950-х роках люди були впевнені, що не можна пробігти милю швидше, ніж за чотири хвилини, що це природний бар'єр, - продовжує фізіолог. - При цьому фізичні обмеження з тих пір не змінилися - скільки кисню споживає людина, скільки енергії можуть виробляти її м'язи, як організм реагує на зміну кислотно-лужного балансу крові і т. ін. Однак різниця в тому, що зараз люди краще харчуються і старанніше тренуються".

Покращити спортивні показники можна й простішими способами: професор Макфарлейн наводить як приклад напої, які дають спортсменам під час марафону. На кожному етапі склад цього напою - вуглеводи, іони калію і натрію і т.ін. - змінюється, що дозволяє оптимізувати водний баланс в організмі.

"Це важливо для правильної роботи м'язів, а також для того, щоб попередити зневодження, при якому ви не можете справлятися з підвищенням вироблення тепла", - зазначає пан Макфарлейн.

Image caption Напої, які п'ють спортсмени під час марафону, містять необхідний для них набір поживних речовин

Також вчені працюють над підвищенням рівня колагену - білка, який відповідає за міцність і еластичність сполучної тканини.

За словами Найла Макфарлейна, багато хто сприймає хондроїтинсульфат - добавки для суглобів і сполучної тканини, що підвищують її еластичність і межу міцності. "Таким чином, якщо ви біжите 42 км, ваші м'язи не стануть млявими; коли вони в тонусі, швидкість бігу збільшується", - відзначає він.

Однак обидва фізіолога визнають, що, незважаючи на невеликі позитивні ефекти, кардинально покращити результати не вийде.

"Це називається законом спадної прибутковості - щоб домогтися покращення показника, вам потрібно докладати набагато більше зусиль і винахідливості, ніж ви витратили на покращення його попереднього разу, - каже Стюарт Еґґінтон з Університету Лідса. - За кожен новий рекорд вам потрібно боротися набагато наполегливіше" .

В умовах, коли виграш означає соту секунди, вирішальну роль відіграють різні фактори, багато з яких не залежать від спортсменів або вчених.

Олімпіада 1968 року проводилася в Мехіко, на висоті 2240 метрів над рівнем моря. Завдяки розрідженому повітрю були встановлені нові рекорди на всіх дистанціях чоловічого спринту і майже всіх - жіночого. А результат американського стрибуна Боба Бімона, що перевершив попередній рекорд на 55 см, залишався кращим понад 20 років.

"Повинні зійтися разом сотні факторів, а ми лише возимося з одним з них", - відзначає професор Макфарлейн.

"Серце чемпіона"

Головним фактором Макфарлейн вважає не технологічний і не фізіологічний, а психологічний.

"Ніхто не біжить стометрівку з постійною швидкістю, всі стартують і біжать по-різному, і головне - визначити свої сильні сторони, грати на них і не дозволяти нервам взяти над тобою верх", - стверджує вчений.

Уміння фокусуватися на моменті, не дозволяючи сумнівам і навколишньому відволікати себе, досягається за допомогою декількох поширених технік, каже професор Девід Юкельсон, спортивний психолог з Університету Пенсильванії.

"Професійні спортсмени не думають, вони реагують, - зазначає він. - А от як вони реагують - це питання підготовки".

В першу чергу, це самоконтроль. Кожна людина реагує на стресові ситуації по-різному - у когось частішає серцебиття і дихання, хтось відчуває напругу в плечах. "Потрібно знати свій організм і вміти контролювати його", - пояснює психолог.

Image caption Багаторазовий олімпійський чемпіон і рекордсмен Майкл Фелпс вважає психологічну підготовку однією з найважливіших складових тренувань

Сучасні методи дослідження головного мозку - нейровізуалізація - дозволяють краще зрозуміти, як він реагує на стрес і високі навантаження. "Це поєднання нових технологій і технік старої школи", - говорить пан Юкельсон.

Фахівці також працюють з атлетами над технікою постановки цілей і так званої візуалізації.

Плавець Майкл Фелпс, володар 23 олімпійських золотих медалей і 26-кратний чемпіон світу, називає психологічну підготовку найважливішим аспектом, крім самих тренувань.

В інтерв'ю Washington Post спортсмен розповідав, що детально уявляє собі всі можливі результати змагання - як хороші, так і погані: "Якщо у мене порветься купальник або зламаються окуляри, - що я буду робити?"

"Оскільки різні реакції вже запрограмовані в його голові, він не переймається ними в день змагань і замість цього зосереджується на своєму виступі, - говорить тренер Фелпса Боб Боумен. - Впевненість в собі, можливо, його найсильніша сторона".

"Це поєднання всіх наук, - каже Девід Юкельсон про професійний спорт. - Але так, я вважаю, що правильний настрій може вплинути".

За межами можливостей

"Ми вже вимагаємо від спортсменів більшого за те, на що розрахований наш організм, - зазначає фізіолог Найл Макфарлейн.

Еволюційно людям ніколи не було потрібно бігати так швидко і так далеко, продовжує він: "Ми б ніколи не стали гнатися за однією твариною 26 миль". Якби раптом ми її не наздогнали, ми б залишилися без сил, їжі та допомоги в 26 милях від того місця, з якого почали.

Майбутнє професійного спорту фізіолог бачить в змаганнях на витривалість.

"Через 20 років нас буде цікавити не те, як швидко спортсмени пробігають марафон, а скільки вони можуть пробігти за 24 години або як швидко вони можуть пробігти сто миль", - говорить він. Таким чином, вчені зможуть працювати над покращенням витривалості кожного спортсмена, і в підсумку менш інтенсивні навантаження можуть бути меншим ризиком для здоров'я, ніж професійний спорт зараз, вважає Макфарлейн.

"Потрібно міняти правила гри, - вторить його колега Стюарт Еґґінтон. - Як у футболі - якщо захист стає занадто сильним, треба міняти правила "офсайду". "Так, ми наближаємося до межі людських можливостей, швидше за все це так", - констатує він.

Першим одну милю менше ніж за чотири хвилини пробіг британський студент Оксфорда Роджер Банністер в 1954 році. Хоча до цього більшість вчених твердили, що це неможливо, вже через півтора місяці австралієць Джон Ленді побив його рекорд, зараз перевершений вже майже на 17 секунд.

Image caption Подолання милі швидше, ніж за чотири хвилини, вважалося неможливим, однак Банністер поставив собі цю мету і досяг її. Його забіг пізніше назвали "Милею століття"

Новини на цю ж тему