23 體育科學家們
尋找跑步秘密的實驗室
在達拉斯城的一個實驗室裡，一位科學家用棉花球給弗蘭克·肖特瘦削的腿肚子消毒。肖特皺著眉頭，這位科學家往他腿肚裡註射了麻醉劑。藥物生效後，他立即熟練地用手術刀切開一個四分之一英寸的口子。一位助手遞給他一件不銹鋼的器械，僅有鉛筆一半粗，六英寸長，中心是空的，像根針管。科學家們把圓頭的一端插進口子裡，並用力推，直到把它埋進肖特的腿部腓腸肌纖維里。然後把一個小圓管插入上述針狀器械的空心管裡，圓管一端邊緣磨的很快，像一個微型的做甜餅的模子。小圓管特的小腿肚子里切下象桔子核大的一塊肉。然後把兩根管都抽出來,腿肚子上的口子用繃帶包紮起來，把剛從小腿深處取出的肌肉纖維樣品放人液體氮中進行冷卻。
體育科學家們又在努力研究這個問題了。在年頭不太久以前，跑步者大都靠自己去摸索如何進行鍛煉。即使有一個人有幸碰上一位知識豐富的教練，但是對於速度和耐力的基本來源了解得很少，因此如果採用了任何行之有效的鍛煉方法，那一定主要是碰巧而已。但是這一切，無論如何大部分已成往事。近幾年來，對於跑步的生理學，營養，甚至各種因素中最難捉摸的一種——動機，也已有了許多了解。
因此，一個運動員，如果他不怕麻煩，僅僅通過閱讀，就可以很快取得過去別人要終身才能得到的經驗。不僅是最優秀的運動員，就是連我們一般人也都能利用這些經驗。僅舉營養方面的一點為例，直到前不久，許多這動員，甚至連許多教練都認為，如果需要能量，就得吃蛋白質。可是使科研人員感到驚奇的是，他們終於發現，在劇烈鍛煉中，能量的主要來源是碳水化合物，而不是蛋白質，如果在有些足球運動員訓練時的餐桌上還以牛排為主菜，那隻是因為常識的力量往往敵不過傳統。
碳水化合物的秘密以及其他許多秘密，是由於本世紀初出現了一種新事物而發現的，這就是體育生理實驗室的建立。第一批這類實驗室是在英國和德國建立的。
在本世紀二十年代，這種做法也在美國流行開了。擁有第一台踏旋器的哈佛疲勞實驗室在坎布里奇大力展開了活動。但是，直到六十年代才開始進入大發展時期，那時，由於人們對心理學的好奇心和可以獲得適當的資金，實驗室如雨後春筍一樣出現在美國各地。
由於現在有如此多的實驗室，它們在從事多種多樣的研究。芝加哥伊利諾斯大學的勞倫斯·B ·奧斯凱博士正在設法弄明白體育鍛煉對脂肪細胞的大小及數量有什麼影響。他的研究有朝一日可能被視為在防止體重過重的鬥爭中的重要里程碑。
賓夕法尼亞州立大學諾爾實驗室裡，埃爾斯沃斯·巴斯柯科博士一直在研究輕便的去纖顫器的效用，這是一種當心臟跳動已鬆弛到無效間歇時使心臟重新搏動起來的器械。此外，州立鮑爾大學的研究人員已在研究像如何使膝部動過手術的病人康復，以及體育鍛煉在幫助糖尿病患者過正常生活方面的作用之類的問題，但大多數實驗室遲早總要回到幾乎所有運動生理學家最喜愛的課題上去：跑步。理由是：在跑步過程中人體承受這樣強的壓力，以致變化產生得很快，並易於用數量測量出來。如果一個人在一整年內每星期有一天晚上玩滾球，他的身體可能會略有一些變化，但是誰能想出什麼辦法去測量這種變化呢？相反，一個每天跑五英里的人，身體一定會有顯著的變化。
體育生理實驗室的工作已取得某些令人注意的（即使有時是有限的）實際成效。
在我寫這本書時，新西蘭的約翰·沃克是一英里賽跑的世界冠軍。他受到的醫療照顧也許比歷史上任何其他賽跑運動員都多。他的醫生勞埃德·德雷克博士密切地觀察他的脈搏、血液指數和用氧能力。如果他的血紅素數量下降了（從而他的血液輸送氧氣的能力也下降了），德雷克就要使它升上去，給他注射維生素B12，以刺激骨髓製造更多的血紅素。假如沃克受了一點輕傷，德雷克就會立刻給予處理，防止傷勢轉重。他甚至規定沃克鍛煉時應當跑多快（經常是每英里五分鐘的速度）。但是對生理學家的工作最重視的地方是東德。那裡每一個世界第一流運動員都有整整一個專家小組輔助他，正如一位醫生說的那樣，“就像把宇航員送人太空時的飛行控制”。
鑑於東德人近年來在體育方面取得的成功，如果我們自己的運動生理實驗室不能迅速發揮日益重要的作用，那將是令人感到意外的。
但並不是所有的人都認為上述作法是好辦法。在一次運動和心髒病的學術討論會上，羅傑·班尼斯特說，他認為“科學研究對運動員沒有多大幫助，因為每個運動員都互不一樣”。班尼斯特說：“他必須既試試快跑，也試試慢跑，從自己的錯誤中吸取教訓，然後計算出自己最有效的訓練方法。”他說，此外，身體的因素只是一個跑步運動員取得成功的條件的一部分：“我認為使一個跑步運動員得到提高的最重要的素質，是他的干勁和頑強的精神。那是和任何身體素質一樣重要的。”有些評論者還擔心我們最終會培養出一批沒有頭腦的一九八四年式的超級明星，身體雖然鍛煉得很完美，但卻受一些專搞權術的研究人員和技術人員小組的操縱。
這種情況是不大可能出現的。首先，正像班尼斯特指出的，精神上的素質在賽跑時是很重要的。其次，比賽的成功要依靠許多可變因素，因此幾乎不可能在某一特定時刻使每一項因素做好準備。誰也沒法知道。不管怎樣，東德是個例子。自從醫師參加後，東德取得奧運會獎牌的能力大幅度上升了。
為了弄清楚運動生理實驗室究竟千些什麼，我訪問了它們中最著名和最受尊重的實驗室之一，印地安納州芒西市州立鮑爾大學的人類行為實驗室。該實驗室由一位能言善辯、思想敏捷的生理學家戴維·科斯蒂爾領導。
人類行為實驗室是一座看不出有什麼建築風格的很不起眼的金屬結構房子。在整個州立鮑爾大學校園內，它屬於最小和最不引人注目的建築物。然而，近來它興旺起來。該實驗室於六十年代中期剛創立時，只有一輛自行車，一條階梯式長凳和一抽屜聽診器。當一九六六年戴維·科斯蒂爾來到後，它才開始受到人們的注意。
科斯蒂爾四十一、二歲，頭髮微灰，身材瘦削。他是個怎麼說就怎麼做的人，自己每天都跑五英里。他雖然自小就對付育感興趣，但是直到很晚的時候才想到要把運動生理學當作自己的事業。他告訴我說：“離開大學以後，我曾當過一陣中學游泳教練。我很快發現我不願一輩子當教練，因為除了我喜歡孩子們以外，我不能得到其他滿足。我真正喜歡的是對運動員進行研究。我能用數百小時計的業餘時間從事這方面的研究，只是因為這種研究有意思。最後，我進入俄亥俄州州立大學讀博士學位，但是那時我還不知道我想幹什麼。我開始在研究實驗室外徘徊。我有時會進去呆上一整天，只是為了好玩。”戴維·科斯蒂爾獲得生理學博士學位後，開始找職位。
恰好有人寄給他一份州立鮑爾大學為它的實驗室招聘負責人的廣告。他便應徵就聘了。
這個實驗室的北牆有五、六間普通辦公室，包括科斯蒂爾本人的辦公室。而在實驗室的其他的地方則擠滿了各種最新型的設備：一部電子計算機，一部離心機，測量跑步運動員在踏旋器上活動時他們身體吸收和排出的氧、二氧化碳和其他氣體的設備，以及一間用來研究人體對極高或極低溫度的反應的十英尺見方的熱室。屋子正中間則是一架踏旋器，這個國家的一些最優秀的賽跑運動員曾在這架踏旋器上為科研作出了貢獻。
就在這些房間裡獲得了一些重要的發現，其中有幾項使跑步運動發生了永久性的變化。例如，幾年前當科斯蒂爾和一位哥本哈根大學的醫師本特·扎爾廷一起進行研究時，科斯蒂爾注意到世界第一流跑步運動員們的肌肉似乎和那些造詣較差的運動員們有所不同。為了尋找這種難以捉摸的線索，這兩位研究者終於探索到肌肉纖維本身去。當他們仔細觀察這些像頭發那樣的細絲時，他們注意到了一些令人感興趣的現象。在染色之後，可以分辨出兩種不同類型的纖維質。此外，在第一流的選手身上，都大部分是同一類型的纖維質。這意味著什麼？他們使用了複雜的分析技術，開始研究肌肉纖維，以探討酶的活動和收縮特性等因素。最後終於從這種研究中獲得相當重要的發現：有些纖維質名為ST 型，收縮慢；另一種纖維質名為FT型，收縮快。他們發現，實際上每一個第一流長跑選手肌肉中的慢收縮纖維都多於快收縮纖維。例如對包括弗蘭克·肖特和現已去世的史蒂夫·普雷方泰等在內的十四名長跑運動員檢查的結果，據發現他們肌肉中的慢收縮纖維平均佔百分之七十九（隨便挑一批人來檢查，慢收縮纖維的平均數僅為百分之五十七）。由於他們又發現中距離（半英里至兩英里）賽跑運動員的慢收縮纖維佔百分之六十二，顯然這兩類賽跑運動員的肌肉纖維的組成存在著差異。但是這是否是一個決定性的差異，說明某些人是天生的優秀馬拉松賽跑運動員，而另一些人是天生的優秀中距離賽跑運動員呢？從進一步的研究結果看出，大概就是如此。
有人認為上述實驗結果似乎意味著第一流的賽跑運動員是天生的，而不是靠鍛煉培養出來的。對科斯蒂爾來說，卻不意味著是這樣。上述結果確實表明有朝一日，運動員可以避免走進一條死胡同，即避免向著進展可能性很有限的方向努力，而把力量集中於他們最適合的方面。當然不能保證某一個運動員就一定能獲得冠軍，不過這至少可以使他（或她）避免把精力花在他（或她）天生沒有突出才能的方面。
科斯蒂爾說：“我們使你看到，除非你的肌肉中有很多慢收縮纖維，否則你永遠不會成為長跑冠軍。”
人們在進行像馬拉松長跑這樣的激烈運動時，體液會發生什麼變化？在這方面，科斯蒂爾也有一些重要發現，在這個過程中，他大概已經救了許多人的生命。幾年以前，他對不讓人在運動時喝飲料的古老規矩是否有道理表示懷疑。他和另一些人的研究結果表明，這規定是沒有道理的，並且事實上，特別是在又熱，又濕的氣候中，如果不能攝人液體，那將能夠引起中暑。進一步的實驗表明，在運動時喝飲料不僅不會減低效率，反而能增進效率。其結果是美國運動醫學學院於一九七五年發表一項具有劃時代意義的意見書，要求不再限制人們在運動時喝飲料。這已產生了廣泛的影響。
科斯蒂爾目前使跑步鍛煉方法產生的另一個變化是關於跑步的路程。賽跑運動員一向以一個星期為單元來合計其跑步路程的多少。例如當我和比爾·羅傑斯交談時，羅傑斯說：“在過去三年間，我每週共跑一百四十英里。”以周而不是以日來計算里程之所以成為一種公認的辦法，是因為這樣一個跑步者就比較容易補償一天和另一天的差額。科斯蒂爾認為就是這樣也還做得不夠。他有數據支持他的論點，而且是以他了解得最清楚的他本人作為實驗對象而得來的。跑步時的能量來源於稱為肝醣的象糖那樣的物質。肝醣存儲在肌肉組織中，在運動時，其供應逐步消耗掉。
如果肝醣全部消耗完，不管你的意志力有多強，活動必然會停止。科斯蒂爾在連續三夭每天跑十英里之後檢查他的肝醣數量，發現肝醣的供應量恢復到正常水平，需要長達兩星期之久。說得清楚些，他在連續進行了一個星期的全力訓練之後，不可能再有足夠的肌肉肝醣來進行一次重要的比賽。他告訴我：“我的肝醣恢復得很慢。
這種恢復速度的快慢是各人不同的。我除了多吃碳水化合物外，別無他法。 ”
科斯蒂爾建議，跑步者以一個月而不是以一個星期來合計所跑的路程，這樣就較易於使自己能夠偶爾在某一周運動量少一些。他把這項建議連同其他許多建議都寫進一本名為《對待長跑的科學態度》的非常傑出的書中，但是這本書還沒有出版。
他曾經讓我看過這本書的底稿。關於按月還是按週計算路程的問題，科斯蒂爾寫道：
“鍛煉的目的是使跑步者體內持續地迅速產生能量所必需的生物系統受到壓力，並常常使其受到一些損耗。除非能讓有機體有足夠的休息，來進行恢復和補償鍛煉的勞損並有所增進，那麼這種鍛煉就毫無價值可言..因此在一個鍛煉計劃中，休息是具有同樣重要性的組成部分，缺少休息，這個計劃必然會失敗..。鑑於大多數生理系統（例如：肌肉酶）需要三到四星期的時間才能對一定的鍛煉強度作出反應。
看來一個跑步運動員所受鍛煉的強度，應根據四個星期跑步的總路程來判斷。這樣的鍛煉辦法的好處在於既能使每週跑步所用力量大小有所不同，又可以安排較長時期的輕鬆鍛煉，以使身體能得到充分恢復。 ”
科斯蒂爾發現，他有一種滯緩的糖原系統，這個發現使他得出了另一個結論：
不論一項訓練原則在科學上如何有道理，它都可能並不適用於某些跑步者。他說：
“我們每個人的情況都不同。如果你想發現你能做些什麼的話，你就去試做各種不同的事情，甚至做那些看來是極端的和完全不合理的事情。”
科斯蒂爾還發現其他一些情況如下：
一、甚至長跑運動員也需要快跑的訓練。有些教練否認這一點，但是科斯蒂爾的研究表明，只有在快跑的時候，所有在比賽中使用的肌肉纖維才發揮作用。快跑還會增強生物力學方面的效果。
二、劇烈的訓練會消耗大約三天的糖原供應。所以在比賽之前應該進行一天多一些的輕微訓練。科斯蒂爾建議進行三天的輕微訓練。順便提一下，他認為，在比賽的前一天沒有必要停止跑步，只要跑步的距離不超過四英里到六英里，而且跑步的速度很慢。
我訪問科斯蒂爾的這一周是很繁忙的一周。當我們交談的時候，正好在他的窗戶外面有一台載在拖拉機後面的挖土機發出震耳的響聲，正在為建立實驗室的一個附屬建築物挖掘地基。一位科學儀器製造公司的推銷商來到這裡進行一次示範。在實驗室裡面，技術人員通過顯微鏡進行探測，並且用針一樣的儀器選擇一些肌肉纖維，供以後的化學分析之用。在我離開之前，我又向科斯蒂爾提出一個問題：他認為在人類生理學方面探索的下一個領域是什麼？
他回答說：“關於這類工作，情況發展得恨快。”“僅在幾年以前，我們還是用老鼠試驗的。當時碰到的問題是，你不可能使老鼠拼命的跑，不管你怎樣衝擊它，它也是呆著不動。後來我們學會瞭如何在活人身上進行肌肉研究，這是一個突破。現在生物化學是要探索的領域。我們必鬚髮現在肌肉中發生什麼情況。我確信，這就是活動的部位。到目前為止我們進行的工作好像是剛剛打開大門，向裡面窺探了一下。我們知道裡面有大量的奧秘。我們現在必須趕緊發現它究竟是什麼。”