Содержание
Астофизик Сигел: человек может пробежать сто метров за семь секунд
Человек может пробежать сто метров за семь секунд
Уже лет сорок идет дискуссия про спорт больших достижений. Есть ли предел человеческим возможностям? Без допинга и всяких сомнительных штук? Наверное, какой-то есть. Вряд ли человек поднимет многоэтажный дом или пробежит сто метров со скоростью света. Тогда где этот предел? А может, уже все, достигнут, или вот-вот будет достигнут? В спор наконец вмешались физики. Астрофизик-теоретик и научный писатель Итан Сигел провел собственное расследование… И результат получился странным.
НАЗЛО ВСЕМ РЕКОРДАМ
В 2009 году Усэйн Болт с Ямайки пробежал сто метров за 9,58 секунды. С тех пор никто не смог пробежать так быстро, даже он сам. В 2017-м Болт завершил карьеру и вышел на пенсию. Кто-нибудь пробежит быстрее? Насколько быстрее?
В 1912 году Дональд Липпинкотт одолел эту дистанцию за 10,6 секунд. Вроде в чем проблема, немного сил, еще один рывок, еще одна секунда, и ты бьешь рекорд начала XXI века. Но все тогда бегали примерно так же. Только в 1960-м Армин Хари пробежал стометровку ровно за 10 секунд. Иными словами, на 0,6 секунд потребовалось около полувека.
С тех пор минуло еще примерно столько же, и с примерно таким же результатом: около полсекунды за полвека. За век – секунда! Это уже напоминает закономерность. Но странную: разве в начале ХХ века мальчишки во дворах бегали медленнее? Может, они хуже питались? Или человек эволюционирует, и бегает все лучше?
Конечно, путаницу вносит способ регистрации рекорда. До 1977 года достижения считывались ручным секундомером. Хотя можно сделать секундомер с очень мелкими делениями, человеческую ошибку и «глазомер» списать со счетов нельзя. Причем уже в 1930-х иногда применяли фотоэлемент, он показывал мгновение, когда спортсмен пересекает черту, но такие замеры официальными не считались. И недаром: электроника совершенством не отличалась. Так, в 1968-м выяснилось, что машина систематически обманывала на 0,05 секунд.
Какое-то время в протоколы заносили и ручные, и электронные показатели, и все это округляли до десятых. Но вряд ли эти обстоятельства изменят общую картину: да, в начале ХХ века бегали медленнее, чем сейчас.
Астрофизик Итан Сигел решил посмотреть на человека как на биологическую машину, которая движется в воздушной среде. И вывести теоретический предел скорости.
МЕДЛЕННЫЙ СТАРТ
Итак, наш астрофизик берет некоего идеального человека в плане физической формы. А разве лучшие бегуны – не идеал? Может, и идеал, мы пока не знаем.
И первое – 0,01 секунда после выстрела, раньше бежать нельзя. По правилам будет считаться фальстартом. Вот, быстрее 0,01 секунды мы уже не пробежим. Даже если полетим со скоростью света.
Но что такое 0,01 секунды? Это намного меньше скорости реакции человека. По данным Итана, для человека чуть постарше 20 лет самая медленная реакция – это 0,178 секунды, самая быстрая – 0,142. Конечно, для подготовленного человека, а не для нас с вами.
Тем не менее, уже не сотые, а десятые доли секунды.
ВНИМАНИЕ НА НОГИ
Когда человек бежит, на его ноги действует нагрузка. Если она превосходит 5800 ньютонов (ньютон – единица силы; можно грубо считать, что 1 ньютон равен весу в 100 грамм), кости ломаются (таким образом, указанная сила – это примерно 130 килограмм). Конечно, никто не ломал кости просто потому, что бежал (споткнулся – другое дело). И есть люди, вес которых больше 130 килограмм (но нагрузка распределяется на две ноги, и они не бегают). Предел прочности самих костей в реакции на быструю нагрузку – примерно такой.
И лучшие спортсмены к этому пределу даже не приближаются. У легкоатлетов нагрузка на кость может достигать 4440 ньютонов. Таким образом, еще более тысячи ньютонов в запасе есть.
БЫСТРО, НО НЕДОЛГО
Недавно я был в зоопарке, и слушал экскурсовода через слово. Однако, кое-что меня зацепило. Он сказал, что гепард может бежать быстрее машины, но недолго. После чего животное несколько часов переводит дух.
Я покопался в исследованиях, и оказалось, что это – общая черта для всех живых существ. Мы все быстро стартуем, дальше – пик скорости, он эта скорость уже медленнее, чем на старте, затем – только спад.
Лучшие атлеты рвут со старта со скоростью в 7 метров в секунду. Такой рывок длится буквально доли секунды. И это еще не бег как таковой.
Что касается бега, физиологи говорят, что человек в состоянии бежать на пике со скоростью в 15,6-17,9 метров в секунду. В реальности еще никто так не бегал. Тот же Болт достиг скорости «лишь» в 12,42 метра в секунду. И тут – очевидный задел, есть куда стремиться.
Но печаль заключается в том, что на таком драйве наш организм в состоянии выдержать только 3-4 секунды. Это примерно 8-10 шагов (скорее прыжков). И исследования так говорят, и наблюдения за реальными спортсменами. Потом – как гепард, уже и отдохнуть тянет.
МАГИЧЕСКАЯ СЕМЕРКА
Исходя из всего этого, астрофизик вывел идеальную формулу забега:
Старт – 0,1 секунды
Разбег до максимума с постоянным ускорением так, чтобы не треснули кости – 2,56 секунд
Поддержание скорости в 17,9 метров в секунду на оставшемся участке – 4,31 секунды
Итого 6,97 секунд.
Вот за сколько пробежит стометровку идеальный спортсмен. И это радикально отличается от 9-10 секунд, вокруг которых топчутся спортсмены уже больше столетия.
Что же мешает?
ЗЕМЛЯ, ВЕТЕР, ГОЛОВА
Первая причина (комплекс причин) очевидна: реальный спортсмен – это не биологическая машина в виртуальном пространстве. Ветер. Если он силен, соревнования могут даже перенести. Даже относительно слабый ветер в состоянии украсть или добавить до полсекунды. Скорость реакции: наш астрофизик берет максимальную, а на самом деле она отличается от человека к человеку. Наконец, психологический фактор, который ученый не учел вообще. В процессе забега спортсмены смотрят друг на друга. Одни падают духом, другие напротив, но все это вносит поправки, учесть которые невозможно.
Вторую причину хорошо знают тренеры: роль тренировок и методик прямо-таки колоссальна. Брали футболистов, которые бегают, понятное дело, хорошо, не пьют-не курят, и брали спринтеров. Сопоставляли графики. И оказывалось, что спринтер выигрывает просто за счет приемов, ставших его второй натурой. Как ставить ногу. Как выбрасывать руку. Как дышать. Вот вам и причина, почему достижения сейчас лучше, чем сто лет назад – лучше тренируют. Больше об организме знают.
Третья причина, возможно, самая важная. Астрофизик привык, что планеты движутся равномерно, и у него идеальный спортсмен бежит, как Луна по орбите, плавно набирая и сбрасывая скорость. Реальный график бега – это волны, человек, даже незаметно для себя, то замедляется, чтобы поставить ногу, то ускоряется, когда ногой отталкивается от почвы. На эти волны тратится энергия, и – время.
В глубоких исследованиях, где смотрели и упругость земли, и сопротивление ветра, пришли к выводу, что основное – это даже не сила рывка, это время, которое тебе надо, чтобы поставить ногу и тут же оттолкнуться. Нога – не математическая абстракция. Там нервы, ей больно, голова бессознательно бережет ногу. Та предельная, теоретическая скорость недостижима, если ты человек.
Что это значит? А то, что рекорд Болта, конечно, будет побит. Люди будут бесконечно стремиться к без малого семи секундам. Но никогда их не достигнут. Что сделает спорт больших достижений увлекательным зрелищем, которое останется с нами навсегда.