鞋底越厚跑得越快? 为什么路跑用鞋被限制在40㎜

上周末的维也纳马拉松,埃塞俄比亚选手德拉拉·胡里萨(Derara Hurisa)以2:09:22率先撞线,但45分钟后,他被告知被取消比赛资格——因为他穿着Adidas的Adizero Prime X参加了比赛,这双跑鞋鞋底厚度为50㎜,超过了世界田径协会所规定的路跑赛事比赛用鞋鞋底厚度不得超过40㎜的规定。这是2020年1月31日该规定颁布以来,路跑赛事中已知的首例选手因比赛用鞋违规而被取消成绩。
胡里萨在维也纳穿着Adidas Adizero Prime X率先撞线
在去年1月底颁布的规则中,除要求从去年4月30日起,路跑比赛用鞋鞋底厚度不得超过40㎜以外,还有任何款式的鞋子需要在上市销售四个月后,精英运动员才能用于比赛及跑鞋不得含有多个硬质嵌入板等规定。去年8月12日,世界田径协会发布了第一版田径赛事用鞋指南。
胡里萨在维也纳所穿着的Adizero Prime X定位是训练鞋,并以“突破所有极限,这款创新跑鞋展示了当我们扔掉规则手册时会发生什么”为卖点。这款鞋不仅有50㎜的中底——这正是维也纳主办方取消胡里萨成绩的依据——还采用了多层碳板结构。
Adidas Adizero Prime X
在世界田径协会的规定中,明确规定比赛用鞋“不得包含一个以上的碳纤维板或其他具有类似特性或产生类似效果的材料制成的硬质嵌入板或叶片结构”,并补充道:“规则5.13.1中提到的一个硬质嵌入板或叶片可以位于多个部分中,但这些部分必须顺序放置在同一平面中,而不是平行放置(即不能相互堆叠),且不能重叠。”
Adidas Adizero Prime X显然也不符合以上规则。
胡里萨在赛前申报时填写了另一双符合规则的比赛用鞋,但在比赛中穿着了平时训练使用的不符合比赛用鞋规定的Adizero Prime X,因此被取消成绩。原本以2:09:25第二个完赛的肯尼亚选手伦纳德·兰加特(Leonard Langat)递补获得冠军,他在比赛中穿着的,是Adidas的Adios Pro 2,一双合规的比赛用鞋。
生物力学家杰弗里·伯恩斯(Geoffrey Burns)是最早提出限制鞋底厚度的人之一,他解释说鞋子不一定越厚越快,但它的存在允许更复杂、更具潜力的性能增强设备,以及额外的回弹超级泡沫层。这种跑鞋产生增强性能的效果的原理仍是个谜,科学家们将继续假定并研究碳板、泡沫和滚动科技是如何与跑者的脚步相协同的。
40㎜的限制是武断的,但设定了一个标准,以确保所有的参赛者处在一个相对公平的竞争环境之下,同时也允许在参数范围之内进行创新。鞋底的厚度也相对容易通过肉眼验证,在维也纳所发生的事件似乎就是如此。
但鞋底越厚,速度就会越快吗?杰弗里·伯恩斯给出的答案很微妙,但总结起来就是:更快的跑鞋是厚底的,但更厚的跑鞋不一定更快。
如今,帮助运动员跑得更快的鞋通常是通过更完美的泡沫(更轻、更柔、更具弹性的聚合物)和刚性构件(弯曲的硬质嵌入板)相互作用实现的。伯恩斯最近也撰文对厚底鞋做了分析。
  • 厚底的优点

在跑者脚底添加更多的泡沫可能是有益的,原因有二:
首先,它更高的柔韧性(更柔软缓震)和更好的弹性(更大的能量回馈)有助于跑者更高效的奔跑,每一步会消耗更少的能量,并在脚下回收更多的能量。如果泡沫像弹簧一样工作,那么更长、更柔软、更完美的弹簧可以储存更多的能量,并将之释放出来。
其次,泡沫可以提供一个立体矩阵,以在其中放置前述的刚性构件。刚性构件(比如弯曲的碳纤维板)如何及在多大程度上有益的具体机制仍有待阐明,但这可能有助于躯干借助泡沫的好处——泡沫本身可能太软或不稳定——并通过巧妙地操纵跑者的机械动作,更有效的通过双脚发力。从理论上讲,这些好处是巨大的,因为这可以使我们得以用看上去比人体自身的弹性结构功能更为出色的材料来强化跑者的腿部,而不会产生疲劳。

制鞋是门高科技含量的技术

  • 厚底的代价

然而,跑鞋性能的优化并不是最大化或最小化的特定设计的简单应用。在某些时候,添加更多的泡沫将变得不利。
首要也最明显的因素是重量。跑鞋设计中一个典型的观点是:鞋子每重100克会损失1%的跑步经济性。更多的泡沫意味着更大的重量,在某一节点,代价将大过收益。
第二个问题在于稳定性,这本身就是多因素的。随着鞋子越来越厚,跑者必须使用更多的能量和肌肉控制以保持直立,这会导致越来越大的灾难风险(即跌倒或受伤——这两种情况都会使跑者的效率下降几个百分点)。在直道或跑步机上跑步,这就是一个问题,但大多数路面上,跑者所遭遇的转弯、路面不平等情况会进一步加剧这一问题。
最后,即使跑鞋的泡沫和结构提供了更完美的弹簧式力学,跑者也未必能够在其通常产生的力量的范围内或现有材料允许的情况下充分利用这种弹簧式结构。
  • 在优点和代价中找到平衡

因此,基于前述原因,为了制造更有利于跑步的跑鞋,使用比老款比赛鞋更多的泡沫材料已经被证明是有用的。新泡沫材料良好的机械性能,加上其较轻的重量,改变了使用量的临界值。此外,鞋底越来越厚,设计空间就越来越大,这会让这些刚性构件的配置更为合理——带弧度的硬质嵌入板,也就是Vaporfly,会比平板更好。
一款鞋底厚度在32或33㎜的鞋子,采用新一代泡沫材料和嵌入其中的定制的刚性构件,将会使工程设计更充分地利用该技术的潜在优势,并可能进一步提升这种优势——这是经过Vaporfly早期迭代证实过的。在控制良好的研究中,这会不断提高跑者的效率。如今,在大型马拉松赛事中,大多数运动员会选择36-40㎜的鞋子,跑步效率可能会更进一步得到提升。
胡里萨率先撞线但随后被取消成绩
  • 胡里萨50㎜的鞋会产生性能优势吗?

也许会,也可能不会。添加更多更好的泡沫材料可能确实对他有益。它也为腿部添加了更多合成的、高弹性的弹性元件,让双腿不易疲劳。但胡里萨所穿的Adizero Prime X比Adidas目前合规的超级跑鞋Adios Pro 2重57克,比Nike的Vaporfly Next重85克。因此,它必须克服至少0.5%的效率损失。
此外,这双鞋必须足够稳定,让跑者能够安全奔跑,而不会浪费更多的能量来保持身体直立。穿着50㎜厚度的鞋子,以每公里3分钟的配速狂奔,并不是一件小事。
关于鞋子是否有利,还有更多无法回答或尚未探索的领域。其中包括训练会提供多大程度的帮助,优点和代价如何在一场比赛的疲劳中转化等。这个问题目前还不会有一个让人满意的答案。

本文为「哎呦好慢」编译

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