超跑笔记 | 天生跑者 • 躬行

by 服老思, on 2020-12-18
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https://www.youtube.com/watch?v=2WuB8BhUJrc

如果问你陆地上最擅长奔跑的动物是什么?估计很多朋友会想到 猎豹

猎豹无疑是一架设计精良的跑步机器,最高速度甚至可以达到 130 km/h。但它有个致命缺陷,就是只能奔跑大概 2.5km 左右,便会因为过热而衰竭。

人类呢?

奔跑的人类

从速度上看,人类显然输于很多动物。大到猎豹,小到兔子,都比人跑得快。然而,人类的持久能力却是碾压了所有动物。

先不说马拉松超级马拉松了,我们看几个极端的(不科学的)例子。

篮球运动员 Wilt Chamberlain,高 2.16m,重 125kg,在他 60 岁的时候,跑完了一个 50mi 的超级马拉松(两个马拉松距离)。如果你觉得膝盖是短板,想想篮球运动员的膝盖……

Mensen Ernst,一个挪威水手,经过长时间海上漂泊,1832 年回到岸上时,几乎忘记陆地是什么感觉。因为和人打赌,他从巴黎跑到了莫斯科,在长达 14 天的路程中,平均每天跑 200km……

当然,这个几百年前的乡村传说,已经难以验证。毕竟,以 5min 配速,每天持续奔跑 16 小时,长达 14 天,听起来还是有点科幻。

我们可以看看有完好资料的现代比赛。

人马竞赛

人类发明汽车之前,在陆地上主要靠马。有古话也说,“日久知马力”。可见,马给我们的第一印象,就是耐久。

那人和马,究竟谁更耐久?

真有好事者,让人和马同台竞技,结果非常意外。比如,Arizona 的 “人马竞赛” (Man Against Horse Race),总长有 50mi (约80km,两个标准马拉松距离)。

Man Against Horse Race。图源:https://www.horseloversmath.com/man-horse-race/

1999 年时,Paul Bonnet 就在爬坡的时候超过了头马,然后保持优势直到终点。接下来的几年,Dennis Poolheco 发起了 6 连击,打败了所有的人类和马匹…… 直到 2006 年,Paul Bonnet 才再次获得冠军。而直到 2007 年,才又一次有马匹击败了这两个人类……

从技术上说,马是有一些劣势的。第一,马必须要扛一个人跑,而人只需要自己跑…… 第二,马必须要中场休息并经过兽医检查才能继续,否则动物保护协会的人就要来闹事了。但人不一样,人跑起来是不要命的,只要自己感觉良好,可以不喝水不吃饭地一直跑。

其实,如果遇到会骑能跑的人,也可以下来和马一起跑,降低马的负重……

图源:https://www.horseloversmath.com/man-horse-race/

不管怎么说,在这类比赛中,人类确实展示了过马的持久能力

持久狩猎

为啥人类这么牛X?

这就要从持久狩猎(Persistence hunting)开始说起。这是一种失传的技能,目前在非洲还能找到仅有的几位猎人。

小时候看历史书,说人类发明了弓箭、长矛,用它们去攻击猎物。但实际上这些武器的效率都非常低。首先,它们的攻击范围有限。其次,哪怕侥幸中伤了猎物,只要没搞死,它也很容易逃走,在广袤的草原上,便很难找回来。最后,受伤的动物,可能引来更凶残的肉食捕猎者,还等不到人类猎人收获,它就捷足先登了。

更重要的问题是,第一个从树上下来的古猿,它难道当天就发明了武器?

图:石器时代的武器。图源:https://www.vectorstock.com/royalty-free-vector/cartoon-stone-age-tools-vector-21102130

很显然,在石器时代之前,还有一个未知阶段,书上没讲。

在我们的祖先发明手持武器之前,他们肯定天生就具备某种特殊技能。比如猎豹的速度、狮子的牙齿、大象的体重、蛇的毒液、犀牛的角,……

但这些特质,在人类身上都找不到。如果不看脸的话,人类的构造并没有攻击性。

所以,追本溯源,我们还是要回到非洲。在这里,还有少数人能发动我们人类的预装武器:持久奔跑

https://www.youtube.com/watch?v=826HMLoiE_o

这群来自非洲的猎人,正在跟踪一只羚羊(Kudu)。

经过 8 小时持续奔跑,羚羊终于因为体力透支而倒下:

https://www.youtube.com/watch?v=826HMLoiE_o

这是一张近景,可以看到羚羊的体型其实比猎人要大。

https://www.youtube.com/watch?v=826HMLoiE_o

猎人最后将一支长矛插入羚羊的身体,只是一个仪式。它的真正死因是衰竭。这么庞大的动物,因为惧怕人类,就一直急奔(gallop),然后跑着跑着就死了……

我们祖先的双腿,就是这样一套致命的武器。它给我们提供了充足、稳定的蛋白质来源,促进了大脑发育,最后逐渐形成文明。

持久奔跑,是所有人的天赋。往小说,它是一个简单的求生技能;往大说,它是文明出现的必经之路。

然而现代文明却毁掉了大多数人奔跑的能力:汽车、沙发、电视机、……这些东西让我们双腿萎缩,在身体各处堆积脂肪,失去了筋腱的弹性,失去了关节的灵活……

超级马拉松

当今世界,还有少数群体,维护着持久奔跑这项古老的艺术。

https://www.leadvilleraceseries.com/run/leadvilletrail100run/

Leadville 100 Mile Race —— 总共大约 4 个全马的距离,累积爬升 4800m,需要翻越两座大山。除了剧烈的爬升,粗糙的山路,中间还需要徒步淌过河流。

https://www.youtube.com/watch?v=8YWyac1ZdsU

这样一个残酷的比赛,每年也吸引了大约 800 名运动员参加。

值得一提的是,LT100 的 1992 年冠军,是来自墨西哥一个神秘部落的两人。这个叫做 Tarahumara 的部落,几乎与世隔绝,他们保有着自己的生活和狩猎文化,部分人生活在悬崖峭壁之上,以擅长山地奔跑著名。在众多系统训练、装备精良的运动员中,他们脱颖而出,在当时吸引了媒体和运动厂商极大的兴趣。

https://www.pinterest.com/pin/143763413074510865/

这两名 Tarahumara 的跑者,穿着土制凉鞋跑完了 100 英里,赢得比赛,令众多跑鞋厂商震惊。来年的比赛中,有品牌要赞助他们,但只过了半程,团队就有人扭伤了脚,便换回了土制凉鞋……

更加让城里人开眼界的是,冠军和亚军两人的年龄:52 岁和 41 岁。

这不得不让我们将跑步,从诸多运动中分离出来看待 —— 大多数运动,比如篮球、拳击、短跑,人类都是在 15-30 岁达到巅峰,但远距奔跑这项运动,却似乎不怎么受年龄影响。

有学者根据马拉松成绩,做过统计。人们从 19 岁开始,可以参加马拉松,大约 8 年后,即 27 岁的时候,达到巅峰成绩。之后便逐年衰减,但这个过程很慢。直到他 64 岁的时候,才又回到 19 岁的状态……

如果再看性别差异,就更能发现超马的神奇了。大多数运动,甚至包括短跑,男性都有具有极大的优势。但在长跑上,如果看性别分组的第一名成绩,男女的差异却非常小。

https://www.leadvilleraceseries.com/run/leadvilletrail100run/

1994 年的 LT 100 比赛中,Ann Trason 以18 小时完成,仅次于来自 Tarahumara 的冠军 17 小时半,击败了其他所有男性。她的成绩,在女性组至今未被打破,也显示了在长距奔跑这件事上,极小的性别差异(2.7%)。

从 LT 100 这项赛事的结果来看,每年有 90% 的女性可以完成,但男性却只有 50% ……

甚至乎,在 2007 的 Hardrock 100 中,Emily Baer 带着自己的新生婴儿参赛,并在每个服务点都进行哺乳。在这种情况下,她以全场第 8 的成绩完成了比赛,并且击败了其他 90 位男女参赛选手……

从超马这件事上,我们发现远距跑步确实是一项独特的运动:它是全年龄段的,也不受限于性别

所以,我们不得不怀疑,人类一定有什么遗传密码,导致我们是天生跑者

呼吸

人类似乎是唯一直立奔跑的动物。

有一些动物可以直立行走,但只是作为一个过渡动作,它们日常生活,还是使用的四肢。

而直立行走,不仅如教科书所说,解放了双手,它更是带来了一个绝无仅有的优势:变频呼吸

https://www.youtube.com/watch?v=2WuB8BhUJrc

其实,大多数的四脚动物,在急奔的时候,只能按照步频的节奏呼吸。比如猎豹,它前脚着地后,背部弯曲,会把肺部的空气压出来;当它后脚着地,前脚伸展到下一跳时,背部也打开,可以向肺部吸入新鲜空气。

这种 “一步一呼吸” 的奔跑模式,在兔子、狗等动物上,都可以见到。

由于步频和呼吸频率要保持一致,它们的摄氧量就会受到限制,无法像人类这样,在一个较长的时间范围,保持有氧区间。

散热

人类有丰富的汗腺,可以降低体温。而大多数动物,需要通过呼吸系统来散热。比如,我们夏天能看到狗吐舌头,就是一个例子。

另外,人类的直立姿势,减少了日晒面积,也对防止体温过热是有帮助的。

由于有了这两个优势,人类几乎可以把各种动物跑死…… 随着文明的发展,这个优势更加放大。比如,人类会用竹筒装水,可以在有需要的时候停下来,靠喝水和把水浇在身上散热。在炎热的夏天,人类相对一般哺乳动物,在远距奔跑上,就有了极大的优势。

https://www.youtube.com/watch?v=826HMLoiE_o

有经验的同学,都知道匀速奔跑相比于时快时慢,更为省力。而动物并不知道这点,它们一旦受到惊吓,就立刻进入狂奔状态。所以,我们祖先捕杀羚羊的方法很简单,他们不需要跑得比羚羊快,只需要保持羚羊一直在视线中即可。只要不跟丢,就可以不断把羚羊吓跑,羚羊狂奔一段后,必须停下来散热。如果还没有完成散热,猎人跟上了,羚羊就会被迫使继续奔跑,过热运作。在炎热的夏天,经过一段时间后,羚羊便虚脱倒下。

经过科学家的计算,这个捕猎距离大概是 10km 左右

所以,在炎热的夏天跑 10km,应该是人类的基本技能。

机构

人类的大腿、小腿、脚部,有许多筋腱。这种组织,就像弹簧一样,可以有效地存储能量,并释放出来。所以,远距高手分享跑步经验的时候,都会讲到 easy、light、smooth —— 只要利用好自身的组织结构,就会太费力;如果感到费力,应该是跑姿的问题。

https://www.youtube.com/watch?v=vS2YVN0OAdc

接着我们再看一些细节,以及和其他动物的对比。

首先我们有跟腱(Achilles tendon),这是一个连接脚跟和小腿肚的机构。而我们的近亲大猩猩(95%基因相同),却是没有的。另外,人类有足弓,可以缓冲压力,而大猩猩是扁平足。

这些一定程度上能解释,这两种近亲之间的分化。大猩猩是设计来走路的,只在紧急的时候奔跑。而相比之下,人类看上去是设计来直立奔跑的,只是科技的发展让我们更多地走路和坐立。

nuchal ligament, https://www.pinterest.com/pin/485403666064368872/

除了这些显而易见的设计之外,还有一些有趣的细节。比如人类有项韧带(nuchal ligament),可以在跑步的时候,提供弹性,稳定头部,保护颈椎。这个结构大猩猩没有,猪也没有;然而狗和马都有。可见造物主已经将动物分成了走和跑两类。人类显然是用来跑的。

人类的头部也很有趣。它其实是一个很重的结构。一方面大头是文明发展的基础,另一方面这个设计似乎有违一部高效的奔跑机器 —— 最佳的直立奔跑结构会像恐龙这样,小头小手配粗腿。

台北 101 的 配重。图源: https://www.businessinsider.com/how-skyscrapers-stay-steady-in-heavy-winds-2015-8

如果我们把人类放入真实的自然环境中,就会恍然大悟。以人类的体重,奔跑是会受到风向影响的。而人类的头部,配合项韧带,正好形成了一个稳定器。这个设计,如同现在的高楼大厦,在楼顶都会有一块能自由移动的配重,这样即使的强风下,大楼也可以保持较小的位移。

类似的,相比下肢而言,我们上肢并不像恐龙这样弱小。一套强健的上肢,也可以在奔跑过程中,起到重要的平衡作用。

https://www.youtube.com/watch?v=vS2YVN0OAdc

最后,人类的屁股非常发达,比猪和大猩猩都大很多。这部分肌肉,可以帮助缓冲上身的压力,起到稳定核心(trunk)的作用。

可惜的是,现在的人喜欢坐办公室,屁股大是堆积的脂肪,而不是肌肉。惨。

受此困扰的朋友也许可以考虑多行山。正确的行山姿势,在爬坡的时候,主要是靠屁股和大腿外后侧用力,只要两个月就可以从脂肪屁转成肌肉屁。

所有这些人体结构特征,最后都导向了一个重要的结果:人类奔跑的能量效率极高,并且适应的配速区间很大

[Bramble, 2004]

这和我们走路的体验是很不相同的。走路的时候,太快或者太慢都会让人感到别扭。这就是一个直接的耗能反馈信号。

人和动物在不同的运动姿态下,都有一个最佳速度区间,在区间内运动,最为节能,而在这个速度区间两侧,耗能是更多的,整体呈现一个 U 型曲线。比如,马有走、小跑、急跑三种姿势,分别对应 1m/s、3m/s、5m/s 的区间。人却很奇特,虽然我们的耗能曲线也是 U 型的,但比较平,所以从 2m/s 到 6m/s ,我们都可以自然调整到最节能的跑姿

感兴趣这个话题的同学,可以参考以下论文,研究者在人类身上发现了 26 个适合奔跑的机构特点:

Bramble, Dennis M., and Daniel E. Lieberman. “Endurance Running and the Evolution of Homo.” Nature 432, no. 7015 (November 2004): 345–52. https://doi.org/10.1038/nature03052.

饮食

人类是杂食动物。一方面我们的大脑需要充足的蛋白质,但另一方面,吃素其实有利于长跑。因为结合这两项优势,我们的祖先可以先吃素,进行狩猎,然后再补充大量蛋白质,促进大脑发育。

吃素对于准备长距奔跑,有极大的好处。其一,碳水类的吸收和分解更为迅速,可以提供短时间需要的能量。其二,蔬菜和水果中的水分,可以缓慢释放出来,也是非常适合长距离奔跑的。

比如,前面提到的 Tarahumara 人,在准备超马前,就是吃一种叫做 pinole 的食物,大概是玉米粉的意思。

图:pinole / Wikipedia

为了吃更多的肉,人类先学会了吃素……

这让我们成功击败了进化树上的一支平行队伍:尼安德特人。

即便放到现在,肉类消化也需要 5-6 小时,而碳水类食物只需要 2-3 小时。可想而知,在人类发明火之前,生肉的消化,需要的能量和时间会多多少。肚子里如果一天都是生肉,则能腾出来运动的时间,就减少了。

在智人到来之前,尼安德特人已经统治欧洲大陆超过 20 万年。他们的问题是只会吃肉,这就导致了虽然体格强壮,但不擅长奔跑。

相比之下,智人可以接受素食,能量补充效率更高,加上我们进化出的各种机构,就更适合长距奔跑。由于持久狩猎的发展,智人获得了相对稳定的蛋白质供给。

最终,我们取代了尼安德特人。

智人

和体型相当的哺乳动物比,智人的大脑大约是它们的七倍。这得益于大量稳定的蛋白质供给。

我们的大脑仅仅占身体重量的 2%,但却要消耗 20% 的能量,而黑猩猩的这一数据是 9%。

https://www.youtube.com/watch?v=bSlTxujeBdQ

人类的大脑有一个加速膨胀期。如果对比考古证据,可以发现,这个时间点,大概是 200 万年前,从南方古猿猴(Australopithecus)进化到到直立人(Homo erectus)的时候。

这时候,人类获取蛋白质的方式,分成了两派。一派靠武力,一派靠耐力

尼安德特人就是武力派,他们的骨骼和肌肉都强过智人,身体有更好的绝热性来对抗寒冷,并且从化石来看,他们的大脑也比智人发达,甚至可能比智人更早获得了语言能力。考古学家发现,尼安德特人住的洞穴经常是从熊这里抢过来的…… 他们过于强壮,也懂得设置陷阱和夹击猎物(pincer),所以干掉熊或者野牛都不是问题,有的甚至以犀牛为食,获取大量的蛋白质和脂肪。

有了这些优势,尼安德特人统治欧洲大陆将近 20 万年。

https://www.dw.com/zh/%E6%8E%A2%E8%AE%BF%E5%B0%BC%E5%AE%89%E5%BE%B7%E7%89%B9%E4%BA%BA%E7%9A%84%E5%AE%B6%E4%B9%A1/a-5166364

智人是耐力派,在非洲大陆上,以跑死小动物为乐。但他们曾经一度进击欧洲,很快就被尼安德特人打回了非洲。又过了若干年,准备充分的智人第二次进击欧洲,终于打败了尼安德特人,并且迅速席卷整个地球。

这个转机发生在 4 万 5 千年前。当时严冬结束了,羚羊群体爆发增长。新的气候不仅更适合奔跑,也给智人带来了充足的食物。智人开始获得稳定的蛋白质来源,大脑进一步发育,文明也开始发展。

同一时期,尼安德特人因为体型不适合奔跑,只有退向深林和严寒地带,地盘逐渐收缩。并且由于吃荤的习惯,他们的食物供给变得不稳定,最后灭绝了 —— 但有一小部分基因留了下来。

2010 年发表的一份基因研究报告有突破性的发现,在对比尼安德特人和五个分别来自中国、法国、巴布亚新几内亚、西非洲及南非洲的现代人基因样本后,发现非洲以外的大多数现代人(包括欧洲、亚洲、美洲及大洋洲人)的基因有至少1至4%源自尼安德特人,而撒哈拉沙漠以南的非洲现代人则没有这些基因。

来源: https://zh.wikipedia.org/zh-sg/%E5%B0%BC%E5%AE%89%E5%BE%B7%E7%89%B9%E4%BA%BA[1]

所以,如果谁再觉得不会跑,肯定是尼安德特人那 4% 的基因问题。你看我们的非洲兄弟,作为纯种智人的后代,各个都能长跑,不穿鞋都跑得飞起。而杂种欧美人,跑不过纯种非洲人,就搞出铁三这种项目,以便利用到上肢和科技的优势。

Abebe Bikila 裸足奔跑获得 1960 年奥运会马拉松冠军 https://www.olympic.org/videos/abebe-bikila-barefoot-to-olympic-gold

重拾跑步

我们的祖先是会奔跑的一支,这确实是值得庆幸的一件事。现代人不仅不能跑了,还否认自己有天赋。真是数典忘祖。

更有不少人,沉迷于人造的球类运动,却对长跑提不起兴趣……

其实很多球类运动,都具有不少对抗元素,或者剧烈位移,并不符合人体的设计初衷。当人不再年轻的时候,球类运动能力就会下降。相反,跑步到是一项纯天然的运动,并且可以保持到 60 以上。

为了达到理想的长跑成绩,一个人需要发展肌肉、降低体重、提升心肺功能、增加关节灵活度。为了达到这些目标,他可能会进行力量训练,做瑜伽,行山,节食,…… 所以,虽然跑步看起来是一件简单的事,但却是一个很好的 “加权平均分” —— 你需要补上各种短板,才能够拿到一个体面的成绩。当一个人跑得越来越远、越来越快的时候,他的健康状况便越来越好。

You don't stop running because you're old. You become old because you stop running

你不会因为变老而停止跑步。事实上,当你停止跑步的时候,便真的老了。

CREDIT

本文主要内容来自 Born To Run 的 Chapter 28。

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REF

[1] https://zh.wikipedia.org/zh-sg/%E5%B0%BC%E5%AE%89%E5%BE%B7%E7%89%B9%E4%BA%BA: https://zh.wikipedia.org/zh-sg/%E5%B0%BC%E5%AE%89%E5%BE%B7%E7%89%B9%E4%BA%BA