跑出最快马拉松的惊人策略

2019 年，肯尼亚长跑运动员埃鲁伊德·基普乔格成为首位在两小时内跑完马拉松的人。这一成就几乎是神话般的——正如一些生理学家所预测的那样，它处于人体能力的极限。但在基普乔格取得这一成就之前的几年里，他和其他精英运动员将他们的马拉松成绩压缩得越来越接近。最终，四年前，在维也纳一条六英里长的平坦环形赛道上举行的一场未经批准的比赛中，基普乔格以创纪录的速度完成了 26.2 英里的比赛，用时 1 小时 59 分 40 秒。

根据负责保存比赛记录的世界田联的说法，官方表示，两小时马拉松纪录尚未被打破。首先，基普乔格的比赛中没有其他竞争对手。另外，他并不是一个人。他和几名专业跑步者一起跑，这些跑步者被称为“配速员”或“兔子”，在他周围形成了符合空气动力学的形状。风洞测试和计算机模拟帮助团队制定了更精细的队形：五名配速员站在前面，形成一个“V”字，就像一群倒立的鹅，而另外两名选手则跑在马拉松选手的稍后，分别在他左右两侧。每圈之后，配速员都会轮换跑道，进行新的跑道训练。在这种免受逆风侵袭的情况下，基普乔格比以往都快了一分多钟完成了比赛。

但事实证明，可能存在一种更适合马拉松跑的起跑队形——法国里昂中央理工学院的一组研究人员最近将微型人体模型放入风洞，测试了多种形状。他们提出了一种类似于剑鱼身体的装置，可以将跑步者身上的阻力减少 60%。他们声称，这种装置可以让马拉松跑得比维也纳 V 快一分钟左右。研究作者在最近发表在《皇家学会学报：A 》上的一篇论文中写道，采用剑鱼形状，“可能可以跑出有史以来最快的马拉松”。

但帮助开发和验证备受热议的 2019 年配置的科学家对这一说法提出了质疑，他们指出，新研究的风洞设置和用于探索它的迷你模型跑步者的比例存在缺陷。“论文本身表明，目前的结果与之前的研究结果存在巨大差异，”比利时鲁汶天主教大学土木工程教授伯特·布洛克恩 (Bert Blocken) 说，他使用计算机和风洞模拟分析了维也纳比赛中的阻力减少情况。虽然《会议录》论文表明 V 形可将阻力减少 50%，但布洛克恩表示，过去的研究发现它更接近 85%。

[相关：地球上的史诗风洞如何让我们更好地在太空中飞行]

马拉松队形的好处在这里没有争议。空气动力学研究人员一致认为，团队协作为单独行动提供了优势，尤其是在精英跑步者的速度下。流体力学教授、新研究作者 Pietro Salizzoni 指出，作用在物体上的阻力与物体速度的平方成正比。换句话说，你跑得越快，面临的逆风就越大。在悠闲的散步时，这些干扰基本上是无法察觉的。但以基普乔格创纪录的速度——平均每分钟 4.5 英里或每小时 13 英里，对大多数人来说这就像短跑——推开空气就变成了真正的阻力。

布洛克恩表示，对于维也纳，有三项研究指出 V 形队列是可行的：一家英国咨询公司使用流体动力学模拟对 110 种队列进行了测试；他的团队自己对 15 种队列进行了计算机模拟；还有涉及 10 种队列的风洞实验。（赞助基普乔格比赛的英国化学公司 INEOS 的保密条款意味着这些报告尚未公布。）“之前所有三项详细的研究都得出了相同的结果，”布洛克恩解释说：“目标运动员前面是 V 形，后面有两名跑步者”的配置产生的空气阻力最小。

Salizzoni 和他的合著者通过在室内风洞中安装固定的 6.5 英寸人体模型，独立测试了包括 INEOS V 形在内的八种队形。他们的目标是测量与马拉松运动员所经历的空气阻力成比例的空气阻力。最终，他们还发现在后面放置两名领跑员也有好处。作用在跑步目标上的力“是前部和后部压力的总和”，Salizzoni 指出 - 后部的领跑员有助于最大限度地减少压力下降。“你想控制你产生的尾流，”他说，类似于一级方程式赛车的后翼。

新发现的巨大差异在于领跑者的位置。萨利佐尼的团队得出的结论是，最有效的是剑鱼轮廓形状：一名领跑者，后面跟着四名领跑者，形成一个细长的菱形，距离四英尺，最后是目标运动员，距离菱形后面不到五英尺。科罗拉多大学博尔德分校生理学家罗杰·克拉姆 (Rodger Kram) 告诉《科学新闻》 ，这种队形中的“较窄的楔形”可以让跑步者“在空中划出一条缝隙”。他不是研究小组的成员。

[相关：马拉松运动员为何能跑出好成绩？ ]

布洛克恩仍然不相信，他认为团队的人体模型比例不合适。“本研究中使用的模型似乎是一种小型卡通模型，与真实人体的几何形状有很大不同，”他表示，指的是不切实际的胸腹比例和模型可动关节的尖锐边缘。布洛克恩的研究使用了基于真实人类马拉松运动员扫描的光滑而坚固的人体模型。

萨利佐尼反驳说，他们的小雕像与运动员有“同等的面积和同等的形式”， 并且使用可移动模型有助于提供更准确的数据。毕竟，运动中的人类不会将手臂和腿固定在原地。布洛肯说，这“仍然可以为单人跑步者提供真实的结果”，但他指出，队形的流体动力学对细微变化更为敏感。事实上，正如《纽约客》当时指出的那样，2019 年比赛的配置经过了如此精确的调整，以至于如果基普乔格移动五英寸，他就会更容易受到空气阻力的影响。

顶级马拉松运动员可能还需要一段时间才能再次参加集体跑步比赛。基普乔格通常每年只参加两场马拉松比赛。2023 年的第二场比赛将于 9 月在柏林举行，他在 2022 年正式创造了世界纪录——没有队伍的帮助——2:01:09。