微微張開的手指能讓你的划水更有效率

瑞克·洛維特(Rick Lovett)最近的研究表明，不握緊手指可能會更有效的划水……

15年前，我有幸採訪了運動科學的傳奇教授大衛·科斯提爾(David Costill)。我當時正在研究一篇關於衰老對運動表現的影響的文章，我以為我們將主要討論科學。但科斯蒂爾是一名運動員:一名20世紀50年代的大學遊泳運動員，25年後，他重返大師賽。直到62歲，科斯蒂爾還能在50碼到200米的距離上和他在大學時的成績媲美。即使在65歲的時候，他仍認為自己能在400米的比賽中保持大學選手的速度。

有趣的是，科斯提爾解釋說，他表面上的青春之泉與抵抗衰老的生理機制(衰老會使65歲的人平均衰老約23%)沒有什麼關係。使他保持快速的是訓練中的變化。在某種程度上，他只是學會了更有效地訓練。但他也研究了新一代的精英在做什麼，從他們那裡學習技巧，讓自己的技巧跟上最新的理論。的確，在他40多歲和50多歲的時候，他的水平不止上大學時那樣出色，而且還有了顯著的進步!

遊泳和技術

科斯提爾並不是唯一一個從不斷發展的技術變化中發現巨大進步的遊泳者。科斯蒂爾上大學時，400米自由式的世界紀錄是4:25.90。六十年後，是3:40.07，提高了17% !相比之下,1英裡賽跑的世界紀錄,僅從3:54.50到3:43.13——只提高了約4%(見圖1)。這是戲劇性的證明,鐵人三項運動員和其他競爭對手已經試過遊泳和跑步都知道,遊泳是一項強烈地鼓勵人們認真注意技術的運動, 即使是看似微不足道的技術革新也能帶來豐厚的回報。

攤開手

優化遊泳技術需要大量動作的正確協調。手和手臂在水中的運動不出所料地受到了很大的關注，因為這是在水中產生主要推進力的動作。

迄今為止，幾乎所有運動生理學家、教練和遊泳運動員都同意的手/臂技術的一個方面是，在划水的推進階段，握緊手指的「杯狀手」最適合發揮最大的力量。然而最近，一些運動研究人員提出了一種反直覺的技術，聲稱它可以讓遊泳者在水中變得更加強壯。當你看到潛在的科學，它可能沒有聽起來那麼瘋狂。

這項最新研究由荷蘭埃因霍溫科技大學和代爾夫特科技大學的科學家們進行。去年11月，在俄勒岡州波特蘭市舉行的美國物理學會流體動力學分部的一次會議上，埃因霍溫大學的研究員(兼遊泳運動員)Josje Van Houwelingen提出了這一結論。

爭論的焦點是遊泳時手指應該怎樣握。雖然這看起來是一個很好的細節，但似乎手指的位置對你在水中的表現有很大的影響。許多遊泳運動員在教練的指導下學會了閉指遊泳，甚至是雙手握杯。但是，很簡單，這是錯誤的(見下面的面板)。

面板:你手中的能量

在一系列的實驗室實驗中，凡·侯文林根和她的同事們使用3D印表機製作了手的模型，手指從緊緊相連到張開。然後他們把這些手模型放在風洞裡，測量不同手的位置所產生的阻力(見圖1)。通常，遊泳者認為阻力很糟糕，因為阻力是阻止你前進的力量。但它實際上是一把雙刃劍。是的，當你向前移動的時候，你想要儘可能保持流線型，但是在划水的過程中，你的手和手臂需要阻力，因為那是你要推動的。如果它不存在，你就什麼也不去了。

之所以選擇風洞，是因為風洞比在水中工作更容易，而且還消除了表面波的複雜影響，因為表面波會使結果失真。在風洞研究完成後，研究人員使用流體動力學方程來增大風洞阻力係數，使其適用於密度更大的流體(如水)。他們發現，手指張開的程度比不張開的程度產生的阻力要大，但中等張開程度產生的阻力最大——平均手指張開度約為10度，也就是手指之間的距離略小於1釐米(見圖2)

手的杯狀位置(底部)產生的阻力最小——即產生力的效率最低。張開的手產生更大的阻力。然而，最大阻力(因此產生的生產力)是在輕微張開的手(頂部)。

漩渦和動量

範·侯文林根的團隊的工作並不是唯一一項與傳統訓練方法相矛盾的科學。傳統訓練方法是將手指握在一起，防止水分從手指間流失。早在2006年，德國比勒費爾德大學的Bodo Ungerechts和德國科隆體育大學的J. Klauck就對同一主題進行了理論分析，並在葡萄牙體育科學雜誌上發表了他們的研究結果

他們報告說，遊泳者產生推進力的部分原因是在水中形成渦流，通過向後拉水，將前進的動量傳遞給遊泳者。他們指出，划水期間手指「輕微伸展」可能是導致這一過程的原因之一，儘管他們沒有定義「輕微」伸展可能會導致什麼。

2010年，葡萄牙貝拉內華達大學的丹尼爾·馬裡尼奧領導了一個研究小組，他們通過數值模擬了手指在水中的阻力，分別為0, 3.2毫米和6.4毫米，從而更精確地闡明了這一點。他們的結論是，3.2毫米是最好的，在划水過程中，根據手與水的「迎角」有一些變化。這與範·侯文林根的10度傳播略有不同。然而，這三項研究的結論都是相似的:手指稍微張開比張開或緊緊合在一起更有阻力，因此划水更有力。

大槳

如果談論阻力係數、漩渦和流體動力學有點壓倒性的,最簡單的方法是通過理解所有這些研究表明,在最佳傳播,手指確實有差距,但是這些差距很小(非常重要)足以防止水從自由流動到手指。相反，有一種「湍流」，這就形成了Marinho的研究所描述的遊泳者可以划水的額外障礙。實際上，這就像擁有一雙更大的手——儘管如果手指的間距太大，水就會在過度伸展的手指之間過濾掉。

實際情況

擁有最佳的手指伸展度和其他東西之間的性能差異有多大?範·侯文林根的小組計算了對遊泳者划水力量的影響，以及力量差異如何轉化為遊泳速度。他們發現，與沒有手指伸展相比，手指伸展的最佳阻力能提高5%到8%，這足以在不改變遊泳者體能狀況的情況下顯著提高成績。根據凡·侯文林根的說法，「你所能產生的力是不變的，但改變的是那些推進力的效率。」

如果將這一成績轉化為遊泳成績，那麼50米自由式的世界級速度將提高0.6秒。從這個角度來看，2016年里約熱內盧奧運會前六名女子的排名僅以0.12秒的差距決定(見圖3)。如果後面五名中的任何一位沒有採用最佳的手指張開方式，僅改變這一點就可以讓她們位居榜首。

圖3:女子50米自由式決賽

丹麥選手Pernille Blume(左)和荷蘭選手Ranomi Kromowidjojo在裡約熱內盧2016年奧運會女子50米自由式決賽中競爭。布盧姆的獲勝優勢僅為百分之二秒。

理論付諸實踐

麥可·菲爾普斯和伊恩·索普的水下照片顯示，他們在下水時，手指都是張開的。但在抓水結束時，他們的手指不是閉合了就是更靠近了。是世界上最優秀的兩名遊泳運動員在他們的划水過程中失去了注意力，還是他們在另一個微妙的地方?幾乎可以肯定是後者。雖然在划水的大多數時候，手指伸展的程度可能是最好的，但研究發現，隨著水中運動方向的變化，理想的手指伸展可能會在划水的過程中發生變化。

科學地監控這一切是困難的，但是精英運動員最終會依靠教練和訓練的基本原理之一，即理解、監控和確切地了解你的身體是如何運作的。在此基礎上進行實驗建設也是值得的，我們可以提出一些建議:

• 1) 如果你一直被教導要把手指放在一起，或者更糟的是，把雙手捧成杯狀，那就試著在水中張開手指，就像要把院子裡的秋葉耙掉一樣。
• 2) 如果感覺太過緊張，把手指靠近一點，就像梳理頭髮一樣。
• 3) 當開始感覺很自然的時候(當你開始划水的時候開始獲得力量和信心)，看看你是否需要在划水的過程中改變手指的伸展。
• 4) 在一個固定的距離上使用計時器來評估什麼手指的位置最好，以及在划水的哪個點上。
• 5) 記住，你的最終目標不是在別人的科學模型下找到一個理想的手指分布，而是找到一個最適合你的。

案例分析:艾倫·韋伯

艾倫·韋伯(Alan Webb)是美國一英裡遊泳紀錄的衛冕保持者。但在他成為職業選手之前，他在高中一年級就成為了一名遊泳運動員，並在幾個項目中獲得參加美國全國少年隊的資格。後來，在職業生涯即將結束時，他從賽場上退役，嘗試參加鐵人三項比賽(後來，由於一場自行車事故導致骨折，他退出了鐵人三項比賽，無緣奧運會)。

艾倫的教練對物理很感興趣，並且很清楚手指伸展的價值。正如艾倫解釋的，「我得到的科學是手指之間5毫米的距離。但人們很容易過於關注科學。相反，韋伯認為，這一切都是為了獲得一種對水的「感覺」——許多跑步者在過渡到鐵人三項時發現這一點很困難。「這需要時間，」他說。「但當你有這種感覺時，遊泳項目可能會有突然的、極其迅速的進步。引用莫斐斯在電影《黑客帝國》裡的話: 知道這條路和走這條路是有區別的!」